某城区建筑物三级基坑支护设计

陈晓

(上海中星志成建筑设计有限公司，上海200092)

由于城市建设用地的局限性，周边环境的严峻性以及深基坑在开挖过程中所涉及场地地质条件的复杂性和不确定性，城区建筑物基坑工程仍然是一项极具挑战性、高风险性、高难度的岩土工程技术热点课题。本文以某城区建筑物三级基坑支护工程为例，详细阐述该基坑支护设计情况，以供同类工程设计参考。

1 工程概况

某城区建筑物基坑东面为锦馨苑，西侧为锦江汽车服务有限公司，北邻锦江汽车服务有限公司停车场，南面为吴中路，吴中路为本工程基坑围护施工期间主要的进出市政道路，东侧锦馨苑小区14层小高层住宅楼是基坑围护中周边环境相对比较复杂的部位，其它部位环境相对比较宽松，围护施工期间主要控制邻近吴中路及东侧锦馨苑小区14层小高层住宅楼部位的基坑稳定及变形。该基坑总面积约4 855 m2，围护总长度约281 m，呈梯形，基地范围内场地比较平整，±0.000=5.100 m，自然地面绝对标高一般约3.6 m，地下室基础面标高－6.300 m，板厚1.0 m，基坑坑底标高为－7.500 m，开挖深度为6.0 m，局部靠近基坑边上的集水井落深1.5 m，其对应的落深区基坑开挖深度为7.5 m，基坑南侧靠近基坑边上的电梯井落深1.7 m，其对应的基坑开挖深度分别为7.7 m，基坑中部的电梯井落深1.6 m，集水井落深3.1 m，其对应的基坑开挖深度分别为7.60 m、9.10 m，基坑内的深坑距坑边距离均超过8 m。基坑地质情况见表1。

?

2 围护体系设计

考虑到基坑场地内第③层灰色淤泥质粉质粘土砂性较重，易产生流砂、管涌等不良地质现象;第④层灰色淤泥质粘土物理力学性能较差，开挖后易发生蠕变变形，处于基坑开挖范围内及坑底以下位置，厚度较大，是基坑围护和开挖阶段需要重点考虑的软弱土层;基坑面积较大，地下室施工周期较长，如开挖流程控制不好，开挖后易发生蠕变变形。

坑形状为梯形，近似长方形，需要可靠的支撑控制基坑的变形等特点以及SMW工法具有防渗性能好、结构强度可靠、对周边环境影响小、施工周期短、污染少、且H型钢可以回收，成本相对较低等优点。基坑靠近吴中路及锦馨苑侧采用φ850SMW工法围护，水泥搅拌桩采用φ850@600SMW三轴水泥搅拌机成桩，套接一孔法施工，形成水泥土搅拌墙，确保防渗可靠性。水泥搅拌桩水泥掺量20%，在水泥搅拌桩成桩完成30 min内插入H700×300×13×24型钢，采用插一跳一的布置形式，即型钢间距为1200 mm，型钢插入坑底以下8.4 m。为确保H型钢的有效插入，水泥搅拌桩较型钢底落深0.5 m，有效桩长13.8 m。在考虑一道支撑的情况下，围护桩插入坑底以下深度约为基坑挖深的1.4倍。

基坑西侧及北侧区域采用φ850@600SMW工法围护，H700×300×13×24型钢采用插一跳一的布置形式，即型钢间距为1200mm，型钢插入坑底以下7.8m，为确保H型钢的有效插入，水泥搅拌桩较型钢底落深0.5 m，有效桩长13.2 m，在考虑一道支撑的情况下，围护桩插入坑底以下深度约为基坑挖深的1.3倍。

集水井靠边区域型钢间距为900 mm。所有坑底落深区周边均采用双轴水泥搅拌桩进行加固，同时采用水泥搅拌桩进行封底。为保护周边环境及控制变形，坑内间隔一定距离设置双轴水泥搅拌桩暗墩。

混凝土围檩截面1200 mm×800 mm，混凝土设计强度C30，支撑采用φ609×16钢管支撑控制围护桩的变形;支撑立柱采用两根φ850SMW工法搅拌桩作为立柱承载桩，坑底以上采用H400×400型钢作为钢立柱，搅拌桩插入坑底以下不少于15 m，定长12m型钢作为钢立柱，型钢立柱在穿越底板的范围内需设置止水片;混凝土支撑立柱采用4 L140×14型钢格构立柱，截面为440mm×440mm，其下设置立柱桩，立柱桩为φ750钻孔灌注桩，型钢格构立柱在穿越底板的范围内需设置止水片。

3 围护桩计算

围护桩计算是对围护体的变形、内力和各项稳定性进行验算，保证围护体的安全。基坑围护体的计算采用规范推荐的竖向弹性地基梁法，围护桩变形、内力计算和各项稳定性验算均采用水土分算原则。计算工况为:(1)施工坑内外围护桩、加固桩及立柱桩;(2)开槽施工混凝土围檩及钢支撑;(3)待混凝土围檩达到设计强度并在施加钢支撑预应力后，分层开挖至坑底;(4)浇筑快硬混凝土垫层;(5)待垫层达到设计强度的80%以后，进行电梯井、集水井等局部落深区的开挖;(6)浇筑混凝土底板及传力带;(7)待底板及传力带达到设计强度的80%后，结合监测情况拆除支撑。计算模型见图1～图4，计算结果见表2。

?

图1 围护结构计算

4 结论

考虑某城区建筑物基坑工程开挖面积大，地质条件较差，周围环境保护要求高等特点，该基坑支护设计采用了SMW工法围护体系;施工中基坑施工管线垂直、水平位移，建筑物沉降，围护墙体测斜，围护顶垂直、水平位移，立柱垂直位移，坑外水位，坑外地表土体位移，支撑轴力等监测结果及竣工后跟踪观测结果表明，该基坑支护设计是合理的，可供同类工程设计参考。

图2 整体稳定性计算

图3 基底抗隆起验算

图4 抗管涌验算

［1］夏明耀，曾进伦．地下工程设计施工手册［M］．北京:中国建筑工业出版社，1999

［2］刘建航，侯学渊．基坑工程手册［M］．北京:中国建筑工业出版社，1997

［3］杨国祥．大型超深基坑工程信息化施工研究－上海外环隧道的浦西基坑工程［J］．岩土工程学报，2003，25(4):483－487