吳連祥 賈 華

(啟東市建筑設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇啟東 226200)

1 工程概況

啟東市東辰公寓二期工程由2棟高層住宅和沿街商業(yè)建筑組成，建筑面積21870 m2，地下室一層，建筑面積5780 m2。該工程采用直徑500 mm的PHC管樁，樁長40 m，整體樁筏基礎(chǔ)，基坑平面呈矩形，南北向長92 m，東西向?qū)?0 m，基坑周長324 m，基坑面積約6500 m2?！?.00對應(yīng)于85高程3.07 m，自然地面整平后標(biāo)高約為2.47 m，相對標(biāo)高-0.60 m，基坑挖深5.6 m，擬建高層住宅樓處挖深6.3 m，坑中坑挖深7.6 m。

1.1 場區(qū)環(huán)境條件

建設(shè)場地位于啟東市人民路北側(cè)，建設(shè)路東側(cè)，原建筑經(jīng)拆除后場地平坦?；幽蟼?cè)地下室基礎(chǔ)邊線距用地紅線6.7 m，距人民路邊線9.07 m;西側(cè)為建設(shè)路，地下室基礎(chǔ)邊離用地紅線最近處3 m，用地紅線與道路邊線相距6 m;北側(cè)為正在施工的住宅區(qū)，地下室基礎(chǔ)邊線距用地紅線6.7 m，距北側(cè)住宅區(qū)車庫8.2 m，車庫條形基礎(chǔ)，埋深0.8 m，施工至粉刷階段;基坑?xùn)|側(cè)為住宅區(qū)，地下室基礎(chǔ)邊線距用地紅線2.5 m，距2#住宅樓8.7 m，距一層車庫3.8 m。住宅樓均為11層，無地下室，剪力墻結(jié)構(gòu)，PHC管樁承臺梁基礎(chǔ)，埋深2.2 m，一層車庫為砌體結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，埋深0.8 m。環(huán)境平面圖如圖1所示。

圖1 環(huán)境平面圖

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)該工程的巖土工程勘察報(bào)告，基坑影響深度范圍內(nèi)，各土層情況描述如下：

①填土：褐黃色，土質(zhì)不均勻，主要成分為粉質(zhì)黏土，含碎磚、混凝土塊和植物根莖，結(jié)構(gòu)松散，力學(xué)性質(zhì)較差。

②淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，流塑，土質(zhì)不均勻，夾淤泥質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土，屬高壓縮性土。

③粉土：灰色，很濕，稍密，土質(zhì)不均勻，夾淤泥質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土，含云母碎片，屬中壓縮性土。

④粉砂：灰色，飽和，稍密，土質(zhì)不均勻，含貝殼碎屑片、云母片，屬中—低壓縮性土。

⑤粉土：灰色，很濕，稍密，土質(zhì)不均勻，夾淤泥質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土，含云母碎片，屬中壓縮性土。

場地地下水類型為孔隙潛水，埋藏較淺，為自然地面下0.5～1.8 m左右。

地基土分層特性見表1。

表1 各土層特性表

2 支護(hù)方案選擇與設(shè)計(jì)

本基坑工程特點(diǎn)分析：

1)基坑規(guī)模不大，周長300多米，面積約6500 m2;

2)基坑平面形狀規(guī)整，基本呈長方形;

3)挖土深度淺，地下室一層，挖深6 m左右;

4)場地地質(zhì)條件尚可，除第2層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚度1.45 m外，其余土層均以粉土粉砂為主;

5)地下水位較高，基坑深度范圍內(nèi)粉土、粉砂層滲透系數(shù)較大，滲透性好;

6)周邊環(huán)境條件差異較大，東側(cè)、北側(cè)有建筑物，保護(hù)要求高，西側(cè)、南側(cè)臨城市道路，保護(hù)要求一般。

針對本基坑工程的上述特點(diǎn)，如何在確?；影踩那疤嵯?，以最少的代價(jià)達(dá)到基坑支護(hù)的目的，這是基坑支護(hù)方案選擇與設(shè)計(jì)需要解決的主要問題。

2.1 自然放坡方案

自然放坡施工方便，造價(jià)低廉，支護(hù)方案選擇時(shí)，有條件放坡的地段應(yīng)優(yōu)先選用。

基坑南側(cè)，距人民路邊線9.07 m，路邊無壓力管線，具備自然放坡條件，支護(hù)安全等級三級[1]，故選用自然放坡方案，按計(jì)算要求，坡高5.6 m，坡寬6.3 m，坡面用細(xì)石混凝土掛網(wǎng)抹面，坡頂布置輕型井點(diǎn)設(shè)備降水。(見圖2)

圖2 自然放坡方案剖面圖（單位:mm）

2.2 土釘墻方案

基坑西側(cè)，基坑邊離用地紅線最近處3 m，用地紅線與道路邊線相距6 m，地下無壓力管線，支護(hù)安全等級三級，自然放坡距離受到限制，為減少放坡距離，采用土釘墻掛網(wǎng)噴錨支護(hù)方案，按計(jì)算：放坡坡高5.6 m，坡寬2 m，設(shè)置三道φ48 mm×3.2 mm鋼管土釘，面層為100 mm厚的噴射混凝土，內(nèi)設(shè)φ6.5@200×200鋼筋網(wǎng)，坡頂布設(shè)一排輕型井點(diǎn)設(shè)備降水，見圖3。

圖3 土釘墻方案剖面圖

2.3 重力式擋墻方案

基坑北側(cè)為正在施工的住宅區(qū)，距用地紅線圍墻尚有6.7 m距離，距建筑8.2 m，自然放坡、土釘墻方案均不能滿足對北側(cè)建筑物的保護(hù)要求，必須選擇垂直支護(hù)方案，比較經(jīng)濟(jì)和常用的是重力式水泥土擋墻方案，此類方案既擋土又擋水[2]。支護(hù)安全等級二級，根據(jù)挖土深度、土質(zhì)情況，通過計(jì)算：水泥土擋墻寬3.2 m，樁格柵式布置，采用樁徑700 mm深層攪拌樁，間隔0.5 m，縱橫向搭接200 mm，嵌入坑底深度7 m，采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比14%，每根樁頂插毛竹或鋼筋，重力式擋墻剖面見圖4。

圖4 重力式擋墻方案剖面圖

2.4 錨拉排樁方案

基坑?xùn)|側(cè)：距紅線最近處僅剩2.5 m，采用放坡、土釘墻、重力式擋墻都不具備條件，支護(hù)安全等級二級，經(jīng)過多方案的比較，決定選用錨拉排樁的方案，排樁用PHC管樁，錨拉力由水泥土旋噴加筋錨提供，管樁外側(cè)設(shè)兩排φ700水泥土攪拌樁作止水帷幕的方案。管樁支護(hù)剖面圖見圖5，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)如下：

1)選用PHC-500(125)B-C80管樁，間距1.6 m，樁頂位于地表下1.3 m，樁長11.0 m，單節(jié)樁，無接頭。

2)樁頂設(shè)置冠梁，加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性。冠梁頂面為自然地面下0.8 m，冠梁截面：600×500 mm，支護(hù)PHC管樁伸入冠梁100 mm，冠梁混凝土采用C30。

3)錨樁采用旋噴攪拌加勁水泥土樁，水泥摻入比20%，水平間距1.6 m，為減少對地面沉降的影響，錨樁的傾角35～45°，樁徑選定400 mm，擴(kuò)大頭直徑650 mm，錨筋用2根φS12.7鋼絞線，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值1320 MPa，錨樁長13 m。在冠梁及錨樁強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后，施加預(yù)應(yīng)力，用錨具鎖定于管樁頂?shù)墓诹簜?cè)面。

4)管樁布樁盡量形成封閉，在轉(zhuǎn)角處加角撐。

5)止水帷幕用深層攪拌水泥土樁，樁徑700 mm，搭接長度200 mm，樁頂與自然地面平，樁長12 m;水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比14%。

圖5 錨拉排樁方案剖面圖

2.5 降排水方案

基坑降水采用管井與輕型井點(diǎn)相結(jié)合的方案?；痈羲氤ㄩ_式，北側(cè)、東側(cè)采用水泥土樁作止水帷幕，坑內(nèi)共布置管井24口，孔徑800 mm，無砂管井井徑400 mm，井深11 m，井距16 m左右。自然放坡段及土釘墻支護(hù)段沿坑周布置4組輕型井點(diǎn)，井點(diǎn)管管徑38 mm，間距1.5 m，成孔直徑300 mm，成孔深度大于過濾器底端埋深0.5 m，管壁上滲水孔按梅花狀布置，滲水孔直徑12 mm，滲水孔空隙率大于15%，滲水管長度大于1.5 m，管壁外設(shè)濾網(wǎng)。

地表水和大氣降水的排除采用截水溝加集水井的方案。沿坑頂和坑底周邊設(shè)置400 mm×400 mm截水溝，沿截水溝每隔30 m左右設(shè)置一口集水井，集水井截面600 mm×600 mm×800 mm(h)，及時(shí)排除地面積水和大氣降水，防止地表水流入坑內(nèi)。

各種支護(hù)方案的應(yīng)用范圍及銜接過渡關(guān)系見圖6。

圖6 支護(hù)方案平面布置圖

自然放坡段與土釘墻支護(hù)段之間按不同的坡比自然過渡，土釘墻支護(hù)段與重力式擋墻支護(hù)段通過重力式擋墻轉(zhuǎn)折后銜接，重力式擋墻支護(hù)段與錨拉排樁支護(hù)段設(shè)置支撐在壓頂梁上的鋼管角撐銜接，錨拉排樁支護(hù)段與自然放坡段在交接處增加水泥土攪拌樁的厚度來過渡。

本工程由于因地制宜采用不同支護(hù)技術(shù)，充分發(fā)揮各種支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢，因此，造價(jià)較為經(jīng)濟(jì)。本工程支護(hù)總造價(jià)近130萬元，綜合平均單價(jià)約4000元/延米。

3 施工中發(fā)生的問題及解決辦法

3.1 北側(cè)水泥土重力式擋墻開裂

基坑于2014年6月12日開始挖土，至2014年7月12日挖至坑底。2014年8月16日測得的北側(cè)重力式水泥土擋墻向坑內(nèi)方向的平均位移8 mm，最大水平位移16 mm，位移速率0.75 mm/d，北側(cè)重力式水泥土擋墻工作狀態(tài)正常。

2014年8月17日、18日連續(xù)大雨，19日凌晨北側(cè)重力式水泥土擋墻向坑內(nèi)方向水平位移顯著增大，19日上午最大水平位移已增加到207 mm，位移值為規(guī)范報(bào)警值的4倍，最大豎向位移19 mm，在擋墻的基坑內(nèi)側(cè)距擋墻頂1.6 m左右處局部出現(xiàn)多條水平裂縫，并且位移及裂縫仍然在發(fā)展、擴(kuò)大，墻外側(cè)土體沉降明顯，地面硬化層嚴(yán)重開裂。

主要原因是：場地第①層為雜填土，由于施工場地較緊，雜填土硬化面上堆放了鋼筋等荷載，在連續(xù)陰雨的作用下，致使雜填土下沉、硬化面層開裂，雨水下滲，特別是電纜管溝檢查井及附近下沉嚴(yán)重，外網(wǎng)電纜管的水均匯集到此處，滲入水泥土擋墻外側(cè)的雜填土內(nèi)，水荷載增大，擋墻嚴(yán)重超載，引發(fā)水泥土擋墻中間部位水平位移迅速增大。

對嚴(yán)重變形的水泥土擋墻，采用斜撐應(yīng)急加固。在擋墻水平裂縫附近位置水平向設(shè)腰梁，斜撐上端頂住腰梁，斜撐下端傳力至工程樁，根據(jù)施工單位準(zhǔn)備的應(yīng)急材料，斜撐、腰梁均采用16號工字鋼，斜撐間距3～6 m，斜撐水平方向用腳手鋼管設(shè)置側(cè)向拉桿。水泥土擋墻的變形及裂縫很快得到了有效控制，后期位移均在10 mm以內(nèi)。

隨后，在上述應(yīng)急加固方案的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)了斜撐方案。斜撐仍用16號工字鋼，間距3 m，腰梁以原16號工字鋼為依托，澆筑鋼筋混凝土梁，將工字鋼梁包裹在混凝土梁中，混凝土梁斷面400×500(h)，采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底板尺寸1400×1800，詳見圖7。

圖7 加固處理方案剖面圖

此外，用黃泥封堵外網(wǎng)電纜管與水泥土擋墻外側(cè)電纜管溝之間的接口，截?cái)嗤饩W(wǎng)電纜管水路通道，對開裂的硬化路面進(jìn)行灌漿修補(bǔ)，并對下沉嚴(yán)重的電纜管溝檢查井及附近地面重新砌筑并澆混凝土。北側(cè)鄰近車庫最大沉降量未超過30 mm，由于當(dāng)時(shí)處于施工粉刷階段，未作處理。

3.2 東側(cè)住宅樓底層車庫部分墻體開裂

東側(cè)住宅區(qū)，為11層住宅樓，剪力墻結(jié)構(gòu)，PHC管樁基礎(chǔ)，底層設(shè)獨(dú)立車庫。原設(shè)計(jì)二層陽臺下為懸挑開敞空間，但事后此空間已擴(kuò)大為車庫的一部分，這部分的墻體基礎(chǔ)直接埋置于天然地基上。西側(cè)基坑降水、開挖對其肯定會產(chǎn)生一些影響，樁基部分沉降很小，天然地基部分沉降則較大，因此位于兩種基礎(chǔ)交界處的車庫墻體出現(xiàn)了明顯裂縫，在找出原因的基礎(chǔ)上對此裂縫及時(shí)進(jìn)行了臨時(shí)修補(bǔ)，在地下室施工結(jié)束，降水停止后又進(jìn)行了加固處理。

4 監(jiān)測結(jié)果

基坑在開挖過程中，監(jiān)測周圍土體及建筑物的動(dòng)態(tài)變化，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)及鄰近建筑物的安全。在坡頂每20 m設(shè)一監(jiān)測點(diǎn)[3]，觀測支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移，并在隔水帷幕的外側(cè)，水泥土擋墻及錨拉排樁支護(hù)段的中間附近布置測斜孔，及時(shí)獲取支護(hù)結(jié)構(gòu)及深層土體位移變化信息。

監(jiān)測結(jié)果顯示：從基坑開挖至地下室施工結(jié)束，除基坑北側(cè)水泥土重力式擋墻開裂，及時(shí)采取措施，化險(xiǎn)為夷外，其余三側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)情況正常。

錨拉管樁支護(hù)的基坑?xùn)|側(cè)：支護(hù)樁樁頂最大水平位移位于擋墻邊長的中點(diǎn)附近，位移值10 mm，4#住宅樓平均沉降5.65 mm，最大沉降10.15 mm，2#住宅樓平均沉降5.24 mm，最大沉降9.78 mm，車庫平均沉降32.5 mm。開挖后的現(xiàn)場見圖8。

圖8 基坑開挖后的現(xiàn)場照片

自然放坡的基坑南側(cè)：坑邊水平位移在10～25 mm之間，土釘墻支護(hù)的基坑西側(cè)：水平位移在20～30 mm之間。

實(shí)踐表明，該項(xiàng)目采用不同的支護(hù)技術(shù)，達(dá)到了預(yù)期的支護(hù)效果。

5 結(jié)語

1)該工程采用了自然放坡、土釘墻、水泥土重力式擋墻、管樁錨拉多種支護(hù)技術(shù)，解決了不同邊界條件的基坑支護(hù)問題，安全，經(jīng)濟(jì)，合理。

2)對于面廣量大、挖土深度在5～6 m的基坑工程，根據(jù)場地條件和工程地質(zhì)條件，因地制宜采用不同的支護(hù)方案，充分發(fā)揮各種支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢，是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。

3)基坑工程具有復(fù)雜性和特殊性，必須采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工的方法，及時(shí)調(diào)整施工措施，有效解決施工過程中出現(xiàn)的問題，消除事故隱患。