烟台软粘土中某基坑工程支护与监测

蒋家祯，王明忠，门树宁

（1.山东省第三地质大队，山东烟台264004；2.山东正元建设工程有限责任公司，山东烟台264670；3.中国冶金地质总局山东局三队，山东烟台264670）

0 引言

在建的某公寓项目场地位于烟台市福山区。本工程基坑实际开挖深度为5.70耀6.50 m，局部电梯井7.90 m；由于基坑开挖面积较浅，采用大放坡土钉墙作为支护结构。

1 场地工程地质条件

在基坑开挖影响深度范围内的地基土层分布依次为：

淤杂填土：杂色，松散，稍湿。主要由大量的石块、砖块、碎石、建筑垃圾及生活垃圾等组成，局部为水泥地面。厚度为1.10～1.20 m，局部分布。于粉质粘土：灰褐色，可塑，含大量铁锰质锈斑。厚度0.80～7.20 m，层顶埋深0.30～1.30 m，全场分布。盂淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，饱和，含大量有机质。厚度0.50～3.00 m，层顶埋深1.30～5.00 m，局部缺失。地基各土层的主要物理力学性质指标见表1。

表1 各土层物理力学性质指标

2 基坑特点分析

从基坑开挖深度和地质条件来分析，本基坑具有以下特点：

本工程开挖深度不算大，但平面尺寸较大，基坑大面积开挖深度5.70 m耀6.50 m，局部电梯井开挖7.9 m。按山东省基坑规程的规定其重要性为二级。拟建工程场地环境条件较好，具备大范围放坡的条件，但围护设计时应着重考虑对周边环境的影响。开挖深度范围的地基土以可塑、硬可塑的粘土层为主（局部夹薄层淤泥质粘土），工程地质条件和水文条件相对较好，土渗透性较差，对基坑地下水的控制比较有利。结合上述特点，应考虑基坑渗流突涌和中间夹杂软弱土层地基承载力问题，也要保持基坑支护方案的基坑自身的稳定，确保基坑开挖过程中基础施工顺利，同时要保证周边建筑的安全。

3 基坑支护方案说明

在安全、经济、合理的设计原则下，可供采用的支护方案主要有大放坡开挖、桩排式支护结构和土钉墙或复合土钉墙支护结构。综合考虑周围环境、场地地质条件和开挖深度、围护造价等因素，并结合烟台地区基坑工程经验，经各方案比较后，基坑采用大放坡土钉墙的支护方案。

3.1 大放坡支护

典型剖面为3-3，计算开挖深度为7.9 m，采用三级护坡，坡度均为1颐1，坡面采用80厚C20混凝土喷射，内设囟6.5@250伊250钢筋网，并设置囟48泄水孔。（详见图1）

图13 -3剖面

3.2 大放坡加松木桩复合支护

典型剖面为2A-2A，计算开挖深度为6.5 m，采用三级护坡，坡度除2A-2A第二级坡面为1颐1.25，其余均为1颐1，其中2A-2A剖面在高程-4.3 m处设置松木桩，坡面采用80厚C20混凝土喷射，内设囟6.5@250伊250钢筋网，并设置囟48泄水孔。（详见图2）。

图22 A-2A（2B-2B)剖面（2B-2B剖面不设松木桩）

3.3 复合土钉墙支护

典型剖面有1-1,2-2,4-4，计算开挖深度分别为5.7 m，6.5 m，5.55 m，设置囟20@1 000，L=6 000，下倾角度10度的锚杆，坡面采用80厚C20混凝土喷射，内设囟6.5@250伊250钢筋网，并设置囟48泄水孔。（详见图3～图5）

图31 -1剖面

图42 -2剖面

图54 -4剖面

3.4 基坑降排水

本基坑开挖范围内土主要层渗透性较差，但由于局部存在薄层的渗透性较好的粘质粉土，该层深度在5耀6 m，接近坑底，开挖时局部会出现渗水现象，故在这些范围增设了泄水孔降低坑内水位。同时为方便坑内施工和排水，坑外地表采用简易明沟、集水井方式排水，坑内采用排水盲沟和集水井结合的方式排出坑内积水。

4 基坑监测结果

4.1 深层土体水平位移

测斜管设置在基坑外侧地基土中，共16根（编号：CX1耀CX16），见图6、图7所示，测试基坑施工期间坑外地基深层土体水平位移，采用准108钻机开孔，然后埋入测斜管，测斜管埋深为15 m。基坑侧壁地基最大水平位移为5.5～30.65 mm，其中基坑东北侧的CX1测斜管实测位移最大，该测点在2015年9月30日变形已经处于稳定阶段，最终测得该测管累计位移最大值为30.65 mm，处于地下2 m处，这也是重点监测部位，累计位移没有达到警戒值（35 mm），说明基坑变形符合设计要求。

图6 各测斜管实测累积位移曲线

图7 CX1测点累积位移曲线

4.2 测斜曲线分析比较

将CX3、4、16曲线进行比较，CX16累计位移明显偏大，三个测点均在基坑角落，可以忽略“空间效应”的影响，由于CX3、4为复合土钉墙支护结构，而CX16为大放坡支护，相对效果较差，同时CX6处基坑挖深较深，导致CX16曲线偏大。

比较CX8、CX11位移曲线，两处剖面均为自然放坡，由图7可知CX11累计位移相对较小，可能由于CX11位于基坑边角处，考虑到“空间效应”引起。

比较CX3、CX4，两处剖面同为复合土钉墙支护，由于CX3处基坑较CX4处挖深大，导致CX3累计位移较大。而CX1处基坑挖深不是最大，而且采用复合土钉墙支护，同时分级支护，按常理基坑深层水平位移不会很大，但由于该处土质条件较差，基坑底部夹杂淤泥质软弱粘土层，再考虑周边环境车辆动荷载和大面积堆载等因素，导致该处位移最大，所以该处也是重点监测部位。

4.3 基坑地下水位

透水性大的地层中坑外地下水位观测也是深基坑开挖工程中必需的监测项目。地下水位的高低及变化速率对于分析开挖工程的渗流稳定性十分重要，同时，地下水位的观测资料也是判断相邻建筑物可能发生沉降量大小的辅助依据。本基坑在周围布置了16个水位观测孔（编号：W1～W16）。基坑土方开始开挖后，坑外地下水位即开始下降，虽然基坑内外存在水头差，但由于基坑影响深度范围内主要为透水性很差的淤泥质土，工程地质条件和水文条件相对较好，土渗透性较差，且在各个支护坡面上设置了泄水孔降排水，故在整个地下室施工期间并无渗漏或管涌现象发生。

5 结语

通过对本基坑工程支护方案设计及现场监测结果的分析，我们可以发现，对于类似本工程如周边环境较好，场地允许，地基土质条件较好，综合安全，经济，合理指标可以采用大放坡结合土钉墙或复合土钉墙支护方案。因基坑围护结构变形及施工对周边环境影响属于三维空间效应，一般基坑长边中心点变形最大，角点附近处变形最小，在基坑围护结构设计中应充分考虑“拱角效应”，适当减小支护力度，降低成本。此外，地下水位降幅过大也是引起土体变形的一个重要因素，施工中应严格监测和控制地下水位降幅，设置合理的降排水措施。为确保基坑的稳定，尽量减少动荷载和大面积堆载的影响是一个值得关注的问题。

[1] 郑旭红.谈建筑深基坑支护工程的安全施工与管理措施[J].中国建材科技,2015(02):245-246.

[2] 唐庆荣.试论深基坑支护工程的安全施工与管理[J].建筑安全,2016(06):58-61.

[3] 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.

[4] 黄运飞.深基坑工程实用技术[M].北京：兵器工业出版社，1996.

[5] 崔江余.建筑基坑工程设计计算与施工[M].北京：中国建材工业出版社，1999.