基坑围护结构设计实例探析

梁建国

(山西省勘察设计研究院，山西太原 030013)

1 工程概况

某交通工程地下环廊平面沿规划道路红线布置，处于一个地质构造运动相对稳定的地带，无大的构造断裂分布，下伏基岩为志留系泥岩，属非可溶岩，场地不良地质作用不发育。因此，场区地质构造稳定性良好，适宜工程建设。从整个场地地层分布特征来看，场地属于典型的二元结构，上部土层埋深以及层厚均相对比较稳定，土层与砂层之间具有明显的过渡层，该层局部存在着不均匀性，力学性质各向异性明显，下部砂层埋深、层厚及性质相对稳定，但对于本工程基坑范围内土层层面起伏较大，总体而言均匀性较差。

2 基坑围护结构设计选型分析

本工程基坑范围内主要由自稳性较差的人工填土和软弱粘性土组成，为围护基坑自身稳定，需采取必要的支护措施。结合周边环境及地质条件判定本工程基坑重要性等级，基坑深度大于10 m的为一级;基坑深度7 m～10 m的为二级。支护结构型式根据结构型式、基坑深度、工程地质情况、场地限制条件、使用条件、施工工艺等确定，力求选用技术成熟、施工安全、造价合理、工期短、符合环保要求、利于施工的方案。通过对本工程周边不同环境条件和水文地质条件的研究，基坑可采用围护结构型式有地下连续墙、钻孔灌注桩加隔水帷幕、SMW工法桩、拉森钢板桩、水泥土重力式挡墙、放坡等。

地下连续墙施工工艺适用饱和软土地层，施工时振动小，噪声低。地下连续墙的刚度较大，能承受较大的水平侧向荷载。基坑开挖时，能够较好地控制对邻近建筑物、构筑物和地下管线的影响。地下连续墙与地下道路侧墙的“两墙合一”技术已日趋成熟，可以实现基坑围护结构在结构使用阶段的再利用。从经济性考虑，一般用于开挖深度大于10 m时。

本工程主线基坑围护结构可采取钻孔灌注桩+内支、SMW工法或地下连续墙三种方案。本工程场地上部杂填土中赋存有上层滞水，下部砂层中赋存有承压水，坑壁侧部分土层中混夹有粉土及砂土，为防止侧壁土层产生渗水、流土、涌砂，综合考虑勘察单位意见，建议首选地下连续墙或SMW工法方案。这三种围护结构的经济技术比较详见表1。

表1 围护结构经济技术比较分析

根据以上分析并结合工可阶段专家评审意见，本地下环廊基坑工程按不同深度采用不同支护方法。开挖深度小于3.0 m时，采用1∶2放坡开挖;开挖深度在3.0 m～6.0 m时，采用拉森钢板桩支护或水泥土挡墙结构;开挖深度在6.0 m～8.0 m，采用φ650工法支护结构;开挖深度在8.0 m～11.0 m，采用φ850 SMW工法支护结构;开挖深度在11 m以上时，采用钢筋混凝土地下连续墙作围护结构。

本地下环廊主线基坑大多在10 m左右，采用SMW工法方案进行基坑支护。场地上部杂填土中赋存有上层滞水，下部砂层中赋存有承压水，坑壁侧部分土层中混夹有粉土及砂土，而SMW工法围护防止侧壁土层产生渗水、流土、涌砂效果较好。基坑工程实施过程中需要疏干场地上部土中赋存的滞水，并根据需要在局部范围降低下部砂层中赋存的承压水，基坑侧壁通过SMW工法桩止水。当坑底处于②-3层中，对坑底土体进行双轴搅拌桩加固，提高被动土抗力;当坑底处于③层土时，搅拌桩加长(型钢插入深度不变)，有条件时隔断③层，③层土层深较大时搅拌桩插入比按1∶1控制。

3 围护结构设计

针对本基坑北侧为某SOHO城基坑，其与地下环廊围护结构外边距离较近，最小距离仅为3.58 m。地下环廊围护结构与SOHO两地块围护结构间规划布设有2根市政管线，分别为直径1 000 mm的污水管和直径400的雨水管，管线埋深约为地面下4 m。根据业主进度要求，SOHO地块将先于地下环路工程开工建设，待SOHO城完成后进行地下空间环廊基坑开挖。此种情况符合“先深后浅、先大后小”基坑施工原则。地下环廊基坑工程的围护形式采用SMW工法。在确保地下环廊对地块施工工期不造成影响的前提下，环廊本身的工期也可得到有效保证。应从基坑支护体系设计、施工组织、工程监测等方面相互协调、统筹考虑，控制风险，确保工程的安全。

通过两工程合理的总体施工筹划，在SOHO地块尚未开挖之前，可先行施工完成部分地下环廊结构，SOHO地块开始挖土时，实施地块相邻的环路围护、土体加固、第一道混凝土支撑和第一层土体开挖后暂停，施工SOHO地块影响范围之外的环廊结构，待SOHO地块底板浇筑完成后再继续相邻环廊施工，尽可能不对环廊工期造成大的影响。

3.1 基坑设计断面

K0+015.50 ～K0+107.80 段:该段通道总长82.3 m，标准段宽度约13.6 m，接地块范围约23.4 m。基坑开挖深度约9.65 m～10.14 m，围护采用φ850 SMW工法桩(密插)，型钢插入比约0.8，搅拌桩隔断②-3层。基坑第一道支撑为800×800混凝土支撑，支撑水平间距约7 m，下设两道Φ609×16钢支撑，支撑水平间距约3.5 m，考虑到基坑形状不规则，为确保基坑稳定，局部采用800×800混凝土围檩。坑底采用水泥搅拌桩加固，形式为裙边+抽条，地基加固为3 m。

K0+107.80 ～K0+173.00 段:该段通道总长 65.2 m，宽度约13.6 m。基坑开挖深度约 6.87 m ～9.65 m，围护采用 φ850及φ650 SMW工法桩(隔一插一)，型钢插入比约0.8，搅拌桩隔断②-3层。基坑第一道支撑为800×800混凝土支撑，支撑水平间距约7 m，下设两道Φ609×16钢支撑，支撑水平间距约3.5 m，坑底采用水泥搅拌桩加固，形式为裙边+抽条。

K0+203.00 ～K0+253.60 段:该段通道总长 50.6 m，宽度约13.6 m。基坑开挖深度约6.85 m～9.20 m，围护及支护布置形式同 K0+107.80～K0+173.00 段。K0+253.00 ～K0+339.00 段:该段通道总长86.0 m，标准段宽度约13.6 m，接地块范围约23.4 m。基坑开挖深度约9.20 m～10.29 m，围护及支护布置形式同K0+015.00 ～K0+107.80 段。

3.2 基坑计算结果

以断面K0+015.50为例，运用天汉软件进行基坑计算，根据计算结果可知，变形和强度均满足规范要求。

4 结语

针对基坑围护结构开挖面积大、地质条件差等特点，通过选型分析、比较给出了该基坑的围护设计方案，同时对围护结构设计提出详细设计过程，实践证明该方案合理有效。

［1］蔡 挺.基坑围护设计与施工的探讨——以台州市档案馆工程为例［J］.中国高新技术企业，2013(4):30-31.

［2］徐瑞国，朱长根.宝钢综合大楼项目基坑围护设计与施工研究［A］.第三届全国地下、水下工程技术交流会论文集［C］.2013.

［3］冯翠霞.临江复杂条件下超大深基坑围护设计关键技术［J］.上海水务，2011(3):28-34.