李英

（福建星原建設(shè)工程發(fā)展有限公司）

1 工程概況及場區(qū)地基土條件

1.1 工程概況

小洋祥和家苑小區(qū)第二標(biāo)段項(xiàng)目工程位于福建省龍巖市新羅區(qū)西陂鎮(zhèn)小洋村，新建龍巖大道西側(cè)，雙洋路與愛亭路之間。項(xiàng)目規(guī)劃用地面積35604m2，第二標(biāo)段總建筑面積為100623.63m2（地上75365.75m2，地下25257.88m2）。地上結(jié)構(gòu)形式為混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，地下2層主要為車庫。

擬建場地位于西陂鎮(zhèn)小洋村，屬沖洪積地貌單元，周邊多為民房?，F(xiàn)地坪較為平坦，黃海高程介于333.7～334.6m 之間。本項(xiàng)目紅線范圍呈長方形，±0.000=333.40～334.40m，基 坑 開 挖 深 度 為8.9～10.4m，基坑開挖土方量約為13萬m3。

1.2 場區(qū)地基土及水文地質(zhì)條件

土方開挖范圍內(nèi)各巖土層的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 基坑開挖范圍內(nèi)土層參數(shù)

場地內(nèi)地下水分為上、中、下三層，上部為暫時滯水，中部位第四系孔隙潛水，下部為石灰?guī)r巖溶裂隙水，分述如下：上部的暫時滯水主要是施工用水造成的“假水位”，蓄水性差；主要賦存于上部填土層中；中部第四系孔隙水主要賦存于卵石③，粉質(zhì)黏土②，含圓礫粉質(zhì)黏土④，粉質(zhì)黏土⑤，含碎石角礫粉質(zhì)黏土⑥，富水性中等～差，透水性中等～差；卵石③為強(qiáng)透水層，富水性強(qiáng)。場地近3～5年最高地下水位為330.50m，歷史最高水位約為331.0m；巖溶地下水主要賦存于石灰?guī)r充填溶洞、破碎石灰?guī)r中裂隙，熔蝕溝槽中，具有承壓性，富水性較強(qiáng)，主要受地下側(cè)向徑流補(bǔ)給，與上部含水層存在一定水力聯(lián)系，其次為地表水補(bǔ)給[1]?？辈炱陂g測得巖溶地下水的水位標(biāo)高為321.55～324.30m。

2 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)分段施工方案

從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，綜合考慮基坑施工對周邊環(huán)境的影響，以及場區(qū)地質(zhì)條件和施工偶然荷載對支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，深基坑工程支護(hù)方案采用分段設(shè)計(jì)、分段施工[2-4]，沿著基坑周邊劃分為6段，分別是BC段、CD段、DE段、EF段、FG段、GH段，各段支護(hù)段的施工方案如下：

基坑?xùn)|北側(cè)BC段：坡頂距離紅線約8～10m，北側(cè)紅線外為項(xiàng)目部辦公區(qū)及菜地，現(xiàn)地坪標(biāo)高333.7m，改造排洪管從該側(cè)經(jīng)過，考慮施工偶然荷載q2=35kPa。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用雙排排樁與4Ф15.2@2200 預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)體系，排樁方案為Ф1200@2200 圓形旋挖混凝土樁，均勻配筋HRB400 級20Ф22，螺旋箍筋HPB300 級Ф10@100mm，施工有效樁長20m；樁間高壓旋噴樁止水帷幕，支護(hù)樁鋼筋混凝土冠梁1400mm×1000mm，冠梁面標(biāo)高為333m，樁身及冠梁混凝土強(qiáng)度等級為C30，高壓旋噴樁直徑為600mm@500mm，雙排樁之間用1400mm×1000mm連梁連接。支護(hù)排樁間采用掛Ф1.65 鐵絲網(wǎng)+Ф1.65鐵絲網(wǎng)+2Ф16@1500 雙向加強(qiáng)筋+噴射100mm 厚C20 混凝土防護(hù)施工方案。

基坑?xùn)|北側(cè)CD段：坡頂距離紅線約8～18m，北側(cè)紅線外為村道及民宅，現(xiàn)地坪標(biāo)高333.7m，改造排洪管從該側(cè)經(jīng)過，考慮施工偶然荷載q2=25kPa。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用雙排排樁與4Ф15.2@2200 預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)體系，排樁方案為Ф1200@2200 雙排圓形旋挖混凝土樁，排間距為3600mm，均勻配筋HRB400 級20Ф22，螺旋箍筋HPB300 級Ф10@100mm，施工有效樁長20m，樁間高壓旋噴樁止水帷幕，支護(hù)樁鋼筋混凝土冠梁1400mm×800mm，冠梁面標(biāo)高為333m，樁身及冠梁混凝土強(qiáng)度等級為C30，高壓旋噴樁直徑為600mm@500mm。排樁分別在331m，328m處各設(shè)置一道4Ф15.2@2200預(yù)應(yīng)力錨索，預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)總長度20m，自由段長度8m，嵌固段長度12m，設(shè)計(jì)抗拔拉力180kN。支護(hù)排樁間采用掛Ф 1.65 鐵絲網(wǎng)+Ф1.65 鐵絲網(wǎng)+2Ф16@1500 雙向加強(qiáng)筋+噴射100mm厚C20混凝土防護(hù)施工方案。

基坑?xùn)|側(cè)DE 段：坡頂距離紅線約15～17m，東側(cè)紅線外為規(guī)劃交通道路，現(xiàn)地坪標(biāo)高333.7m，改造排洪管從該側(cè)經(jīng)過，考慮施工偶然荷載q2=35kPa。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用雙排樁與4Ф15.2@2200 預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)體系，排樁方案為Ф1000@2000 圓形旋挖混凝土樁，排距3600mm，均勻配筋HRB400 級20Ф22，螺旋箍筋HPB300級Ф10@100mm，施工有效樁長21m，樁間高壓旋噴樁止水帷幕，支護(hù)樁鋼筋混凝土冠梁1200mm×1000mm，冠梁面標(biāo)高為333m，樁身及冠梁混凝土強(qiáng)度等級為C30，高壓旋噴樁直徑為600mm@500mm，排樁分別在331m，328m處各設(shè)置一道4Ф15.2@2200 預(yù)應(yīng)力錨索，預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)總長度20m，自由段長度8m，嵌固段長度12m，設(shè)計(jì)抗拔拉力200kN。支護(hù)排樁間設(shè)計(jì)采用掛Ф1.65 鐵絲網(wǎng)+Ф1.65鐵絲網(wǎng)+2Ф16@1500雙向加強(qiáng)筋+噴射100mm厚C20混凝土防護(hù)[5]。

基坑南側(cè)EF 段：坡頂距離紅線約10～19m，南側(cè)紅線外為小區(qū)，現(xiàn)地坪標(biāo)高333.7m，改造排洪管從該側(cè)經(jīng)過，考慮施工偶然荷載q2=35kPa。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用雙排樁與4Ф15.2@2200 預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)體系，排樁方案為Ф1200@2200 排樁，均勻配筋HRB400 級20Ф22；螺旋箍筋HPB300 級Ф10@100mm，施工計(jì)有效樁長20m，樁間高壓旋噴樁止水帷幕，支護(hù)樁鋼筋混凝土冠梁1400mm×1000mm，冠梁面標(biāo)高為332m，樁身及冠梁混凝土強(qiáng)度等級為C30，高壓旋噴樁直徑為600mm@500mm。排樁分別在330m，327m 處各設(shè)置一道4Ф15.2@2200 預(yù)應(yīng)力錨索，預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)總長度28m，自由段長度10m，嵌固段長度18m，設(shè)計(jì)抗拔拉力220kN。支護(hù)排樁間采用掛Ф1.65鐵絲網(wǎng)+Ф1.65鐵絲網(wǎng)+2Ф16@1500雙向加強(qiáng)筋+噴射100mm厚C20混凝土防護(hù)施工方案。

3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及防滲分析

3.1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

在基坑穩(wěn)定性分析時，其抗傾覆安全系數(shù)采用瑞典條分法計(jì)算，土條寬度為0.4m，計(jì)算方法如公式（1）所示。

式中，Ks為抗傾覆安全系數(shù)，Mp為被動土壓力對樁底部的抗傾覆彎矩，kN·m；Ma為主動土壓力對樁底部的抗傾覆彎矩，kN·m。

圖1 為基坑從開挖至基坑底部時，各段基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的抗傾覆安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果。從圖1 中可以看出，不同基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)段落的抗傾覆安全系數(shù)曲線隨著基坑開挖深度的增加表現(xiàn)為差異化的變化規(guī)律，由于BC 段、CD 段和GH 段的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)（樁間距、樁直徑、樁長度和排間距）基本相近，因此其抗傾覆安全系數(shù)大致相同，且隨著開挖深度的增加呈現(xiàn)非線性降低；相比于BC 段、CD 段 和GH 段，DE 段 的 圍 護(hù) 結(jié) 構(gòu) 直 徑 略 小，為1000mm，其他基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)與前者相近，而DE 段圍護(hù)結(jié)構(gòu)的的抗傾覆安全系數(shù)表現(xiàn)為比前者略低；FG 段的圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)比BC 段、CD 段和GH 段明顯減小，因此其抗傾覆安全系數(shù)最小，且下降速率較快；EF 段的圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)與BC 段、CD 段和GH 段相近，但預(yù)應(yīng)力錨索相對較長，因此其抗傾覆安全系數(shù)相對較大，且下降速率較小。由此表明，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)對于抗傾覆安全系數(shù)的影響明顯，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度越大，其抗傾覆安全系數(shù)就越大。

圖1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)各段抗傾覆安全系數(shù)計(jì)算曲線

基坑的抗隆起安全系數(shù)計(jì)算如公式（2）～公式（4）所示。

式中，Kl為基坑抗隆起安全系數(shù)；γ1為基坑外地表到圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部各層土體的天然重度加權(quán)平均值，kN/m3；γ2為基坑內(nèi)開挖面到圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部各層土體的天然重度加權(quán)平均值，kN/m3；D為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度，m；H為基坑的開挖深度，m；q為基坑地表的外荷載，kPa；Nq、Nc為Prandtl地基承載力系數(shù)。

圖2 為基坑從開挖至基坑底部時，各段基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的抗隆起安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果。從圖2 中可以看出，隨著基坑開挖深度的增加，不同基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)段落的抗隆起安全系數(shù)曲線的變化規(guī)律較為一致，均呈現(xiàn)非線性減小。

圖2 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)各段抗隆起安全系數(shù)計(jì)算曲線

3.2 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)抗?jié)B分析

對基坑富水砂卵石地層均采取了樁間高壓旋噴樁止水帷幕處理，并對于開挖過程中滲水量較大的位置采取了注漿加固，注漿孔間距為800mm×800mm，注漿液為水泥-水玻璃雙液漿，鉆孔呈梅花形布置，處理后的砂卵石層滲透系數(shù)不大于1.0×10-5cm/s。為了驗(yàn)證富水砂卵石地層的抗?jié)B效果，對基坑各段圍護(hù)結(jié)構(gòu)外地下水位進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果如圖3所示。

圖3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)各段地下水位監(jiān)測曲線

從圖3 中可以看出，隨著開挖深度的增加，基坑各段圍護(hù)結(jié)構(gòu)外部地下水位監(jiān)測曲線的變化規(guī)律較為一致，均隨著開挖深度的增加，地下水位均呈現(xiàn)非線性降低，并不斷趨于穩(wěn)定，基坑開挖引起的地下水位降深在0.4m～1.0m，由此表明，所采取的止水帷幕和注漿加固措施有效地對富水砂卵石地層起到了良好的抗?jié)B效果。

4 結(jié)論

以福建省龍巖市小洋祥和家苑小區(qū)為研究背景，運(yùn)用現(xiàn)場實(shí)測和理論計(jì)算的方法，研究富水砂卵石地層圍護(hù)結(jié)構(gòu)的抗傾覆安全系數(shù)、抗隆起安全系數(shù)和地下水位的變化，得到以下幾個結(jié)論：

⑴基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)對于抗傾覆安全系數(shù)的影響明顯，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度越大，其抗傾覆安全系數(shù)就越大。

⑵隨著基坑開挖深度的增加，不同基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)段落的抗隆起安全系數(shù)曲線的變化規(guī)律較為一致，均呈現(xiàn)非線性減小。

⑶隨著開挖深度的增加，地下水位均呈現(xiàn)非線性降低，并不斷趨于穩(wěn)定，基坑開挖引起的地下水位降深在0.4m～1.0m，由此表明，所采取的止水帷幕和注漿加固措施有效地對富水砂卵石地層起到了良好的抗?jié)B效果。