复杂条件下深基坑的支护及监测方案设计

甄 延 海

(1.山东华科规划建筑设计有限公司，山东 聊城　252000；2.山东聊建集团有限公司，山东 聊城　252000)



复杂条件下深基坑的支护及监测方案设计

甄 延 海1,2

(1.山东华科规划建筑设计有限公司，山东 聊城252000；2.山东聊建集团有限公司，山东 聊城252000)

以山东省广电中心地下车库工程为例，介绍了该基坑的支护方案，通过监测，得到了支护结构水平位移和建筑沉降数据，并与变形控制值作了对比，指出该支护方案满足了强度设计与变形控制的要求。

深基坑，支护方案，水平位移，沉降监测

近20年来，基坑工程已成为建筑工程领域的热点问题和难点问题[1]。基坑工程是一项综合性很强的系统工程，既涉及到土力学中的强度和稳定问题，又涉及到土体与支护结构的协同工作问题；基坑的设计和施工既要保证支护结构的安全稳定，又要精心控制周边土体的位移，确保周围环境的安全[2-6]。目前深基坑工程事故多危险性大，很多事故中不仅基坑本身垮塌，同时也给周边的建筑物、道路和地下管线带来了破坏性的影响，造成了不可估量的损失[7,8]。据唐业清教授对160余起基坑事故的统计分析，由于设计不当所造成的基坑事故最多[9]，约占总数的46%。分析其原因，这与基坑工程的复杂多变性和设计理论的不完善有很大的关系。基于目前基坑设计理论短期内难有突破的现实，对基坑工程的及时监测以及对典型工程的经验总结就变得尤为重要[10-12]。山东省广电中心地下车库深基坑工程是深、大、周边环境复杂、施工周期长、支护方式多样化、监测内容齐全的典型深基坑支护工程。基坑开挖时间长且期间经历了多次降雨，但是在基坑的整个使用周期内没有出现超出控制值的变形，有效保证了基坑及周边建筑物的安全；这说明本基坑工程的支护设计是安全可靠的，监测方案的设计是合理的。将这一复杂深基坑的成功案例做一简要介绍，以期为同类工程提供借鉴。

1　工程概况

山东省广电中心地下车库的建设地点位于济南市青年东路与经十路交叉口西北角，原山东省广播电视技术中心大楼东部，紧邻新广电中心大楼，南侧为济南市东西向主干道经十路。

场地地貌单元属山前洪积扇的前缘。场地为旧房拆迁场地，受人为活动的影响，地形起伏较大，地势西高东低。基坑周边环境复杂，基坑西南侧距基坑约12 m处为原广播电视中心大楼(32层)，采用人工挖孔桩基础型式，桩径1.0 m，桩顶标高-8.2 m，桩端入中风化石灰岩不小于3.0 m；西北部距基坑6.50 m处为动力科变压器楼，主体3层，条形基础，基础埋深为3.0 m；基坑南侧距已建车库通道的北墙1.35 m；基坑东侧紧邻现已投入使用的新广电中心大楼，基础埋深约19.5 m；基坑北侧4 m为一电缆沟，沟深2 m。本基坑工程需进行支护的区域为南侧、西侧和北侧。基坑周边环境详见图1。本基坑工程拟开挖深度17.9 m，东西宽约30 m，南北长约104 m。基坑开挖深度大，且周边环境复杂、开挖场地受限制，需进行支护结构设计，以保证周边建筑物的安全和车库主体结构的施工安全顺利进行。

2　支护方案设计

根据工程地质勘察报告，基坑支护范围内所涉及到的土层有杂填土、粘土、含砾粘土、碎石土和中风化石灰岩，各土层的性状及物理力学参数(见表1)。场地地下水主要为岩溶裂隙水，场地下伏的下古生界奥陶系下统白云质灰岩为场区的主要含水层，属岩溶水，具有承压性。勘察期间测得场地地下水静止水位埋深在±0.000标高下18.80 m～19.48 m，本基坑工程的开挖深度为17.9 m，因此不会对基坑的开挖施工造成影响，但应做好地面的排水工作。

图1　基坑周边环境图

表1　土层的性状及物理力学参数

根据场地工程地质及水文地质条件，结合周边建筑环境，本基坑工程的安全等级应为一级[13]。基坑侧壁均垂直开挖，南侧和北侧采用钢管桩和锚杆支护，详见图2；西侧采用钻孔灌注桩和锚杆支护(上部采用土钉墙支护)，详见图3。

图2　钢管桩锚杆支护方式　　　图3　钻孔灌注桩锚杆支护方式

图2中钢管桩锚杆支护体系的详细参数如下：钢管桩钻孔直径200 mm，钢管直径133 mm，壁厚4 mm，有效桩长20.5 m，桩间距600 mm，填充材料为1∶0.5水泥浆；预应力锚杆MG1，MG2，MG3和MG4相同，杆体材料为2φ28钢筋，锚固段长度13 m，自由段长度7 m，水平间距1.5 m，预应力锁定值120 kN，钻孔直径130 mm；预应力锚杆MG5，杆体材料为1φ28钢筋，锚固段长度10 m，自由段长度6 m，水平间距1.5 m，预应力锁定值80 kN，钻孔直径130 mm；预应力锚杆MG6，杆体材料为1φ28钢筋，锚固段长度9 m，自由段长度5 m，水平间距1.5 m，预应力锁定值80 kN，钻孔直径130 mm；坑壁表面挂网喷护，面层厚度80 mm，强度C20，钢筋网规格φ6.5@250。图3中钻孔灌注桩锚杆支护体系的详细参数如下：钻孔灌注桩桩径800 mm，桩间距1 600 mm，有效桩长18.5 m，充填材料为C30的混凝土；土钉TD1杆体材料为1φ28钢筋，长度5 m，水平间距1.2 m，钻孔直径130 mm；预应力锚杆MG1，MG2，MG3和MG4相同，杆体材料为2φ28钢筋，锚固段长度9 m，自由段长度7 m，水平间距1.6 m，预应力锁定值100 kN，钻孔直径130 mm；预应力锚杆MG5，杆体材料为1φ28钢筋，锚固段长度8 m，自由段长度5 m，水平间距1.6 m，预应力锁定值80 kN，钻孔直径130 mm；坑壁表面挂网喷护，面层厚度80 mm，混凝土强度C20，钢筋网规格φ6.5@250。

3　监测方案设计

图4　基坑监测平面布置图

山东省广电中心地下车库深基坑有以下几个特点：1)开挖范围大、深度大、基坑较为狭长，其周长约270 m，开挖深度达17.9 m；2)开挖范围内所涉及到的土层性质变化较大，有相对软弱的粘土层，并且在其他土层中有土包石现象，支护难度较大；3)基坑周边环境复杂，有城市主干道和重要的公共建筑物。因此对基坑开挖过程中的监测尤为重要。根据基坑的工程地质条件、周边环境及开挖深度，本基坑工程的安全等级为一级，基坑设计时限为18个月，依据GB 50497—2009建筑基坑工程监测技术规范的规定[14]，本基坑工程的监测项目应包括：坑顶水平和竖向位移监测、土层深部水平位移监测、周边建筑物沉降监测、周边地表沉降监测、周边管线沉降监测、支护桩结构内力监测、锚杆内力监测和巡视项目基坑周边裂缝监测。基坑的监测布置如图4所示。坑顶竖向位移(沉降观测)、周边管线沉降、周边建筑物沉降及地表沉降监测，采用Dini12数字水准仪，配GPCL2M条码铟钢尺一对，仪器精度每千米往返测中误差为0.3 mm，仪器最小读数0.01 mm。坑顶水平位移监测，采用瑞士徕卡TC702全站仪，其精度为测角精度2″，测距精度2+2 ppm。土层深部水平位移监测，采用智能型测斜仪，精度为0.000 4°；锚杆内力监测，采用锚杆力测力计和频率读数仪进行监测；支护桩结构内力，采用钢筋测力计进行监测。

4　结语

对山东省广电中心地下车库深基坑的坑顶水平位移、土体深层水平位移和周边建筑物沉降的监测资料整理分析，并与监测控制值对比，可知基坑的支护结构安全可靠，有效控制了基坑土体和周边建筑物的变形，不仅满足了强度设计的要求而且达到了变形控制的要求，是复杂条件下深基坑支护的成功案例。本基坑的支护及监测方案设计可为同类工程提供借鉴。

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[6]李俊才,张倬元,罗国煜.深基坑支护结构的时空效应研究[J].岩土力学,2003,24(5):812-816.

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[13]JGJ 120—99，建筑基坑支护技术规程[S].

[14]GB 50497—2009，建筑基坑工程监测技术规范[S].

Supporting and monitoring scheme for deep foundation pit under complicated conditions

Zhen Yanhai1,2

(1.ShandongHuakePlanningArchitecturalDesignLimitedCompany,Liaocheng252000,China；2.ShandongLiaochengConstructionGroupLimitedCompany,Liaocheng252000,China)

Taking Shandong broadcasting and television center underground garage engineering as an example, the paper introduces the deep foundation support scheme, obtains the horizontal displacement of the support structure and the building monitoring data through monitoring, makes a comparison with deformation control value, and finally points out that: the above-mentioned support scheme meets the requirements of strength design and deformation control.

deep foundation, support scheme, horizontal displacement, settlement monitoring

1009-6825(2016)21-0070-02

2016-05-21

甄延海(1976- )，男，工程师

TU463

A