某安置房項目基坑支護方案設計

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摘要:目前隨著城市用地越來越緊張，各方對建筑工程用地面積訴求越來越高，由此導致的建設項目基坑越來越深，基坑周邊的環(huán)境也越來越復雜，對基坑設計人員及施工提出了越來越高的要求。本文以北京市通州區(qū)某基坑項目為例，闡述本項目基坑支護方案考慮各方要素及應對各種問題而采用的各種方案。

關鍵詞:支護樁;止水帷幕;錨索;降水井;疏干井;雙排樁

1項目概況

某擬建場地位于北京市通州區(qū)，場地西側約8．5m為既有市政道路，場地南側17．0m為既有建筑，場地東側北部為空地，東側南側為既有建筑，場地北側12～18m處為既有住宅。本工程建設用地面積19301．2m2，總建筑面積63319．57m2，其中地上建筑面積37796．38m2，地下建筑面積25523．19m2，本工程±0．00標高為22．20m。本項目主地下室為3層，基底標高按7．70m考慮，基坑開挖深度13．8m;2#、4#及5#樓設1層地下室，基底標高按照18．40m考慮，幼兒園設1層地下室，基底標高地面標高按16．20m。場地整平標高按21．50m考慮。

2工程地質條件

2．1地形地貌

擬建場地地貌單元為潮白河洪沖積扇中下部，地面標高為20．98～23．61m，地形較為平坦，周邊有既有建筑，交通便利。擬建場地地下分布有不明地下管線，具體設施的分布、走向、埋深等情況需在施工前進一步查明。

2．2地層概況

根據(jù)現(xiàn)場鉆探與原位測試及室內土工試驗成果的綜合分析，在本次巖土工程勘察最大勘探深度范圍內所分布的土層按沉積年代、成因類型可分為人工堆積層、新近沉積層與一般第四紀沉積層3大類，按地層巖性及工程特性進一步劃分為9個大層，現(xiàn)分述如下:人工堆積層:該層分布于地表，主要為人工堆積之粉質黏土－黏質粉土素填土①層，雜填土①－1層。新近沉積層:該層分布于人工堆積層之下，主要為新近沉積之粉砂②層，粉質黏土－重粉質黏土②－1層，黏質粉土－砂質粉土②－2層，粉砂－細砂③層，細砂－中砂④層。一般第四紀沉積層:該層分布于新近沉積層之下，主要為一般第四紀沉積之粉質黏土－重粉質黏土⑤層，黏質粉土－砂質粉土⑤－1層，細砂－中砂⑥層，粉質黏土－重粉質黏土⑦層，黏質粉土⑦－1層，細砂－中砂⑧層，粉質黏土⑧－1層，細砂－中砂⑨層。

2．3地下水

在勘察期間在40．0m的勘探深度范圍內觀測到3層地下水，與本項目相關的僅為前2層地下水。第一層地下水的類型為潛水，穩(wěn)定水位標高在11．79～13．72m(埋深8．4～11．0m)左右，主要含水層粉砂－細砂③層，細砂－中砂④層。第二層地下水的類型為承壓水，穩(wěn)定水位標高3．25～5．79m(埋深16．2～19．1m)左右，主要含水層細砂－中砂⑥層。第三層地下水的類型為承壓水，穩(wěn)定水位標高－6．01～－3．69m(埋深25．3～27．9m)左右，主要含水層細砂－中砂⑧層，細砂－中砂⑨層。工程場區(qū)的潛水主要接受地下水側向逕流等方式補給，以地下水側向逕流及越流為主要排泄方式。天然動態(tài)類型屬滲入－逕流型，其水位年動態(tài)變化規(guī)律一般為:11月份～次年3月份水位較高，其他月份水位相對較低，其水位年變幅一般為2～3m。工程場區(qū)的承壓水主要接受地下逕流補給，以地下逕流、人工開采為主要排泄方式，其天然動態(tài)類型屬滲入～逕流型;承壓水的動態(tài)變化規(guī)律比潛水稍有滯后，當年最高水位出現(xiàn)在9～11月，最低水位出現(xiàn)在6～7月，年變幅約為1～2m。

2．4地震

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2015)之附錄C(“全國城鎮(zhèn)Ⅱ類場地基本地震動峰值加速度和基本地震動加速度反應譜特征周期”)，擬建場地Ⅱ類場地條件下的地震動峰值加速度為0．20g，反應譜特征周期為0．40s。本工程場區(qū)的地震動峰值加速度為0．20g，又根據(jù)該區(qū)劃圖之附錄G，該地震動峰值加速度所對應的地震基本烈度為Ⅷ度。根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011—2010)(2016年版)，擬建場區(qū)抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0．20g，設計地震分組為第二組。

3支護及降水方案選擇

3．1支護方案

根據(jù)主地下室開挖深度13．8m，并結合場地周邊既有建筑物位置或場地周邊未來建設規(guī)劃，考慮采用圍護樁+錨索支護，結合場地周邊已有施工經(jīng)驗，樁徑初步擬定1000mm，樁間距1600mm。對距離既有建筑較近的北側基坑位置，單排樁+錨索中錨索會進入既有建筑物樁基礎，該處為避免錨索對既有樁基破壞，而采用雙排樁+錨索支護方式。

3．2降水方案

根據(jù)場地地下水實際情況，結合最近幾年水位變幅，本場地地下水位按位于地面下7．50m考慮，對應絕對標高14．00m，按照常規(guī)經(jīng)驗，本項目采用管井降水效果較好，且會降低支護結構上水土壓力，管井降水是首選降水方案，但因本項目地理位置特殊，當?shù)乇O(jiān)管部門為保護水資源，不允許采用降水方式，故本項目采用帷幕樁進行止水，坑內設疏干井配合疏干地下水。

4支護及降水設計參數(shù)

素填土①層qsk取18kPa，黏聚力c取5，內摩擦角φ取10°;素填土①－1層qsk取16kPa，黏聚力c取0，內摩擦角φ取15°;粉砂②層qsk取45，黏聚力c取0，內摩擦角φ取26°;粉質黏土－重粉質黏土②1層qsk取40kPa，黏聚力c取16．5kPa，內摩擦角φ取18°;粉砂－細砂③層qsk取55kPa，黏聚力c取0，內摩擦角φ取28°;細砂－中砂④層qsk取70kPa，黏聚力c取0，內摩擦角φ取30°;粉質黏土－重粉質黏土⑤層qsk取55kPa，黏聚力c取23kPa，內摩擦角φ取17°;細砂－中砂⑥層qsk取80kPa，黏聚力c取0，內摩擦角φ取32°。

5設計荷載考慮

本項目設計荷載取值分為3類:①基坑周邊堆載取值按照不超過20kPa考慮，范圍按照基坑坡口線外2．0m考慮;②基坑周邊擬建建筑采用筏板基礎建筑，按照每層15kPa考慮，范圍按照建筑實際范圍取值;③基坑周邊采用樁基礎區(qū)域按照上覆建筑荷載0．3倍進行折減或按照樁基礎中點采用上覆荷載全重考慮。

6具體設計方案

6．1主基坑北側方案

基坑北側主要采用單排樁+錨索支護，局部段落采用雙排樁支護。單排樁區(qū)域距離既有建筑約15．0m，該段設計1000mm直徑灌注樁，樁間采用3排錨索，通過調整錨索位置，使得最上排錨索基本距既有樁基礎范圍以內，第二排錨索剛好位于樁基礎以下，經(jīng)過計算按照常規(guī)直徑150mm錨固體的二次壓力注漿錨索長度不能滿足要求，該處第一排錨索調整為直徑200mm錨固體的二次壓力注漿錨索以減短錨索長度。雙排樁位置排間距原為1700mm，采用4排錨索方案，第一排位于既有樁基礎范圍內，存在第一排錨索侵入既有建筑物樁基礎，該處經(jīng)過反復溝通，最終將外排樁移動到紅線范圍外，排距增大到2700mm，采用200mm錨固體錨索使得錨索排數(shù)調整為3排錨索，第一排錨索位于既有樁基礎之下，避免對樁基礎的破壞。

6．2主基坑其他側方案

主基坑東側及南側為擬建建筑，西側為既有市政道路，基坑東、西及南側支護設計基本不受場地限制，采用1000mm灌注樁，樁間距1600mm，樁長13．8m，樁間設3排錨索。基坑東、西及南側不同之處僅在于基坑邊荷載大小不同，基坑西側主要控制基坑變形，保護西側既有市政道路的管線等埋藏物，東側及南側主要考慮到擬建建筑的建造速度引起基坑周邊的超載，基坑變形及超載的問題最終都會影響到支護樁的長度、錨索長度、支護樁配筋大小不同。

6．3其他單體建筑

根據(jù)各單體建筑筏板基礎埋深及換填處理厚度，考慮到本項目實際場地較小，為給施工單位保留較大的施工場地，本項目采用筏板開挖及換填處理一次土釘支護，故本項目單體建筑實際開挖深度為4．10～5．60m，比筏板埋深更大，放坡坡率采用1∶0．50，土釘墻支護，土釘水平間距1500mm，豎向間距1000～1500mm，共設3～4排土釘，土釘長度4．0～4．5m，采用先成孔后灌漿方式。

6．4降水設計

本項目降水采用止水帷幕+疏干井，止水帷幕采用三軸攪拌樁，樁徑650mm，樁長10．5～20．0m(進入隔水層深度不小于1．50m)，間距450mm，搭接200mm;疏干井直徑600mm，間距35．0m，井深20．0m，具體位置可根據(jù)現(xiàn)場開挖時實際出水情況進行調整。為預防局部止水帷幕漏水失效，帷幕附近布置備用井，同時兼作觀測井。

7結論與建議

1)當既有建筑采用樁基礎且位于基坑周邊時，既有建筑荷載大小及作用位置如何考慮，本文雖然采用了30%的上部荷載折減，但取值沒有相關根據(jù)，即該處存在一定的不確定性。2)本項目位置原為既有建筑，建筑周邊項目所在位置基礎及管線埋藏較多，基坑周邊土釘施工時應采用洛陽鏟成孔，避免損傷周邊管線。3)根據(jù)本項目實際施工情況，場地周邊降水井與帷幕樁之間應保持大于2．0m的間距，或施工時先做帷幕樁再進行降水井施工，以此保證降水井功能。4)本項目根據(jù)咨詢單位意見對支護樁樁底及樁頂進行優(yōu)化，根據(jù)彎矩分布曲線決定優(yōu)化長度，對樁頂及樁底配筋進行優(yōu)化進一步降低造價。5)因本項目工期較緊，且在冬季施工，因此本項目采用水泥均為早強水泥。6)本項目樁前護壁采用內凹形式代替平直護壁形式，避免北京地區(qū)冬季凍脹作用對基坑護壁的損壞。7)本項目存在錨索穿透止水帷幕，止水帷幕損壞問題，本設計外側采用備用降水井進行緊急時刻降水，內側錨索注漿時采用漿液中添加微膨脹劑，利用微膨脹劑的膨脹特性阻塞止水帷幕上的裂縫，進而保持止水帷幕的有效性。［ID:010959］

參考文獻:

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［2］北京市住房和城鄉(xiāng)建設委員會．建筑基坑支護技術規(guī)程:DB11/489—2016［S］．北京:中國標準出版社，2016．

［3］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部．建筑基坑工程監(jiān)測技術標準:GB50497—2019［S］．北京:中國標準出版社，2019．

［4］劉國彬，王衛(wèi)東．基坑工程手冊［M］．2版．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009．

作者：史國博 單位：中交一公局公路勘察設計院有限公司