某大型天然气液化及储存设备项目地下室基坑支护工程实例

董浩 ，徐艺匀，赵明，岑仰润，林国卫，吴海峰

(1.中国空分设备有限公司，浙江杭州 310012;2.杭州经纬建筑设计有限公司，浙江杭州 310012;3.杭州市勘测设计研究院，浙江杭州 310012)

1 工程概况

某大型天然气液化及储存设备项目位于杭州市滨江区西兴工业园内，开挖深度 5.600 m～7.500 m，电梯井局部加深 1.700 m～3.500 m，工程桩为钻孔灌注桩。场地表层分布一定厚度的粉土，渗透系数较大，需考虑止降水，坑底局部及以下位于深厚的淤泥质粉质粘土中，淤泥质土层厚度约 30 m左右，土质条件较差。基坑周边情况较复杂，基坑东侧、南侧、西侧为已建建筑物，北侧为已建道路，且均距离基坑边较近，对变形控制要求较高，如图1所示。

图1 支护结构总图

2 基坑支护设计

根据本工程基坑开挖深度、地质条件及周边环境，设计采用钻孔灌注桩+一道钢筋砼支撑［1，2］，坑外采用一排三轴水泥搅拌桩［3，4］挡土止水，坑内采用简易深井降水的方案。考虑到立柱桩数量较多、桩长较长，采用借用工程桩作为立柱桩，但部分为单桩承台，借用有一定施工难度;因本工程设一层半地下室，开挖深度较深，换撑后围护桩悬臂高度较大，采用提高换撑构件来减小悬臂高度。

3 现场施工情况

利用工程桩作为立柱桩的施工:①钢格构放置位置有利于钢筋穿越，当基础钢筋数量较多且难以穿越井字钢构架时，在钢构架上开孔，但角钢开孔面积不大于角钢全面积的30%，如图3、图4所示;②当钢格构与剪力墙相交时，先施工周边剪力墙，在钢格构附近留施工缝，待底板换撑施工完毕达到设计要求后拆除支撑割除钢格构，最后施工与钢格构相交的位置的剪力墙。

换撑构件的施工:由于设计提高了换撑构件高度，因此现场施工中先施工地下室垫层至围护桩边，然后施工地下室底板及底板位置的换撑构件，砼标号同地下室底板，再用C20素砼施工剪力墙及剪力墙与围护桩之间的换撑构件至设计标高，换撑构件采用自然养护，待强度达到80%设计强度后方可人工凿除支撑、施工地下室外墙。

图2 典型剖面图

图3 钢格构开孔示意图

图4 钢格构打孔现场施工图

基坑开挖过程中坑内深井仅在止水帷幕施工完毕后起作用，开挖过程中深井的作用很小，原因分析主要为:基坑开挖影响范围内的体层主要为粉质粘土和粘质粉土，施工质量较好的三轴水泥搅拌桩止水帷幕进入不透水层后将基坑内的水量控制住。

4 监测结果分析

本工程布置了测斜管、水位管、轴力计、沉降点等对基坑开挖进行监测，如图1所示，以指导该工程信息化施工。

根据本工程监测成果报告显示，整个基坑开挖过程对周边环境影响较小，其中深层土体累计最大水平位移值在 8 mm～45 mm之间，典型深层土体水平位移曲线，如图5所示。由曲线图可知:基坑深区土体水平位移变化特征为:①最大水平位移发生在基底位置，上部支撑位置变形得到有效控制;②根据跟踪监测数据拆撑工况产生的位移占总位移量的30%左右;③实测结果与计算预计位移发展规律基本相符，累计值均在警戒值范围内。

图5(CX1)曲线图

支撑轴力值在2 055 kN～2 900 kN之间，典型支撑轴力曲线，如图6所示。①支撑轴力在土方开挖的过程中不断增大，最大支撑轴力产生在开挖至基底垫层底板未浇筑时，待垫层、底板浇筑完成后轴力变化幅度开始减小并逐渐趋于稳定。②由曲线图可知最大支撑轴力均在 3 000 kN以下，均处于警戒值范围内。另据监测报告比较，角撑位置的支撑轴力与对撑处的支撑轴力大小差不多。

地表最大沉降累计值在5 mm～17 mm之间，典型地表沉降曲线，如图7所示。监测结果显示，地表沉降值随着挖深的增加而不断增大，但沉降累计值均在20 mm内。另据监测报告，从基坑开挖到回填整个过程中建筑物沉降变化值均较小，说明基坑开挖对建筑物沉降的影响不大，未影响建筑物的正常使用。

图6(G1－1)曲线图

图7(C1)曲线图

由于整个基坑采用了三轴水泥搅拌桩止水帷幕，并且止水帷幕打入不透水层，止水帷幕的施工质量也较好，所以地下水位监测结果显示，在基坑开挖及地下室施工整个过程中地下水位波动的幅度较小，在施工过程中未出现明显渗漏现象，监测结果均满足相关规范［5］以及设计要求。

5 小结

本工程实际施工通过业主、设计单位、施工单位、监测单位的相互配合及努力，进行顺利，通过本工程实例主要得出以下结论:

(1)本工程地处杭州滨江区，地基土为软土，基坑开挖深度较深，设计采用钻孔灌注桩+一道钢筋砼支撑结合三轴水泥搅拌桩止水帷幕，立柱桩采用借用工程桩的方案是合理、可行的。

(2)从本基坑工程选用钻孔灌注桩+一道钢筋砼支撑结合三轴水泥搅拌桩止水帷幕的实际效果来看，该支护体系具有工艺成熟，质量容易控制，安全有保证，对周边敏感建筑影响小等特点;三轴水泥搅拌桩作为止水帷幕进入不透水层后的止水效果较好。

(3)借用单桩承台的工程桩作为立柱桩在实际施工中稍有难度但可行，并具有较高的经济性。

(4)增加换撑构件的高度，可以有效控制拆撑工况的围护体的变形及减小对周边敏感建筑物的影响。

(5)止水帷幕封闭且打入不透水层后，基坑内的水量可以被控制住，后期在坑内施工的钻孔桩在养护过程可吸收土层中的水，基坑内的降水工作量可适当减少。

［1］JGJ120－2012．建筑基坑支护技术规程［S］．

［2］DB33/T1008－2000．建筑基坑支护技术规程［S］．

［3］JGJ/T199－2010．型钢水泥搅拌墙技术规程［S］．

［4］DB33/T1082－2011．型钢水泥搅拌墙技术规程［S］．［5］GB50497－2009．建筑基坑工程监测技术规范［S］．