基坑围护设计实例概述

张芸 俞剑龙

摘 要 本文通过含邻近二～五层浅基础砖混结构及混合结构民房（在用）及临近河道的深基坑围护的成功实例，介绍双排桩在深基坑围护的运用及采取的相关技术措施。

关键词 浅基础;砖混结构;混合结构

1工程概况

某住宅项目位于杭州市。地上建筑面积约35000平方米，地下建筑面约10000平方米。主楼高度均为47.5米，16层，地下室为地下一层，主楼范围局部为地下二层。建筑物工程桩采用直径600和700泥浆护壁钻孔灌注桩（采用桩端后注浆或扩底工艺），以④-2砾砂层（桩端注浆）或③-1黏土（扩底）为持力层。

基坑边坡上坎线周边总长约 415延长米、平面呈矩形，长约120米，宽90米。本工程建筑室外地面相对标高-0.650米，基坑周边地下室底板面结构标高主要为-5.450米，综合考虑地下室底板、垫层厚度后，其坑底相对标高主要为-6.000米，开挖深度主要为5.350米。主楼电梯井区为“坑中坑”，其坑底相對标高-8.840米， 开挖深度为8.190米。

综合确定基坑的重要性属于一级基坑[1]。

2周围环境及地质条件

2.1 基坑周边条件

基坑南侧、西侧和北侧周边有2～5层砖、混结构民房（在用），局部民房与红线紧贴，且西侧北侧的民房建造年代久远。民房为砖混结构，浅基础，基础埋深约1.5米。东侧基坑边距河道最近为7.15米，河道宽约16.5米;南侧基坑边距民房最近为11.10米，距红线最近约5.30米;西侧基坑边距民房最近为6.18米，距红线最近约5.84米;北侧基坑边距民房最近为6.99米，距红线最近约4.22米，详见图1。

2.2 地质条件

据本场地的地质条件，基坑影响深度范围内相关各土层土性描述如下：

第①层：杂填土，杂色，稍湿，松散，主要以碎石、碎砖块等以建筑垃圾回填而成，含少量粉土，层厚为0.40～1.30米[2]。

第②-1层：黏质粉土，灰黄色，湿，局部很湿，稍密，局部夹薄层状黏土，含铁锰质氧化斑点，干强度低，摇震反应迅速，韧性中等。层厚1.65～2.90m。

第②-2层：砂质粉土，灰色，湿，上部呈灰黄色，稍密～中密，局部夹粉质黏土，含铁锰质氧化斑点及云母碎屑，干强度低，摇震反应迅速，韧性低。层厚4.40～7.60m。

第②-3层：砂质粉土，灰色，湿，中密为主，局部夹粉砂，偶夹贝壳碎片，干强度低，摇震反应迅速，韧性低。层厚5.40～9.70m。

第③-1层：淤泥质粉质黏土，灰色，流塑，饱和，厚层状，切面光滑，含少量有机质及贝壳碎片，局部夹粉砂薄层，干强度高，摇震反应无，韧性中等。层厚11.80～17.05m。

根据基坑开挖深度以及土质情况，基坑开挖面位于②-2砂质粉土层。

各土层的主要物理力学性质指标见表1。

2.3 场地水文地质条件

场地上部土层内属孔隙潜水，主要赋存于场区浅部粉、砂性土层内，其富水性和透水性具有各向异性，含水层厚度在14.8～18.7米。孔隙潜水受大气降水竖向入渗补给及地表水体下渗补给为主，径流缓慢，以蒸发方式排泄和向附近河塘侧向径流排泄为主，水位随季节气候动态变化明显，据区域资料，动态变幅在1.0～2.0，米左右。据附近资料，丰水期时地下水位接近地表，本次实测潜水水位在地表下1.30～2.00m。

3围护方案的选择及方案说明

3.1 本工程的特点

综合分析本工程的基坑形状、面积、开挖深度、地质条件及周围环境条件[3]，本基坑围护具有如下特点：

（1）基坑设计开挖深度主要为5.350米。主楼电梯井“坑中坑” 开挖深度为8.190米。基坑开挖面积较大，约为120m×90m，围护设计应对支护体系的整体平衡、基坑开挖对周围环境的影响予以充分考虑。

（2）基坑影响深度范围内的土层有①杂填土、②-1黏质粉土和②-2砂质粉土，摇震反应迅速，渗透性中～强，对基坑的整体稳定控制不利。

（3）基坑东边以外距基坑东边线约7.15米为麦庙港河道，水量补给充足，对基坑止水有一定影响。

（4）基坑北面、西面、南面为砖、混结构民房（在用），二层～五层，无地下室，距基坑边线最近约6.18m，天然基础，埋深约1.5米。房屋对基础变形敏感、结构性能总体较差。开挖时应采取措施防止地下水位急剧下降，避免地面下沉。

（5）根据建设单位对施工工期的要求，在春节以前完成主体结构和围护结构的桩基工程。计划春节长假以后组织施工力量做地下室开挖，进行地下室施工。预计开挖期正当雨季，雨水补给较大。

3.2 围护方案的确定

综合分析场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度及周围环境等多种因素，土钉墙支护、水泥土重力式挡墙方案因不易满足设计变形的控制要求故不适合本工程;大放坡方案以及桩加外支撑（锚杆）支护则因有河道、周围场地狭小等影响而不能满足施工要求。采用带撑桩墙式支护结构，因基坑开挖深度不算太大，坑周围和坑底土层物理力学性质尚可，基坑平面面积较大并呈方形，从而造成部分支撑平面计算的变形值远大于支挡桩的变形值，变形协调性差，造成支撑多余现象，经济性较差。且甲方对于施工工期要求较紧，带撑桩墙式支护结构影响地下室开挖、地下结构施工，增加了拆除内支撑的工序，对工期有很大的影响故未采用。

双排桩式支护结构在工程中正逐步推广，施工质量容易保证。为了确保周围建筑物的正常使用以及保证本工程地下室施工能够顺利进行，在“安全可靠、技术先进、经济合理、方便施工”的设计原则下，经过计算分析比较，确定采用Ф600@900的钻孔灌注桩作为前排桩，采用Ф600@1800的钻孔灌注桩作为后排桩，前后排桩之间设钢架梁的支护方案，形成平面刚架结构模型。计算表明，该方案围护结构本身的刚度大、稳定和变形可以得到保证，围护结构与主体结构相对独立。基坑中间完全留出空间，便于土方开挖，并节省了支撑构件。与单排悬臂桩相比，双排桩为刚架结构，其抗侧移刚度远大于单排悬臂桩结构，其内力分布明显优于悬臂结构，在相同的材料消耗条件下，双排桩式支护结构的桩顶位移明显小于单排悬臂桩。因此采用双排桩式支护结构方案适合本工程[4]。

3.3 方案特点

双排桩刚架支护结构优点：①抗侧力刚度、桩顶点变形远小于单排悬臂桩结构，安全可靠性、经济合理性优于单排悬臂桩;②在基坑面积很大、开挖深度不大的情况下造价低于支撑式支挡结构;③施工工艺简单，不与土方开挖交叉作业，方便施工，缩短工期。

为减小长期降水对四周道路和建筑物产生的不利影响，坑外不考虑降水。基坑沿周边在前排桩的外侧设置一排套接一孔法施工的三轴水泥搅拌桩（桩径及间距φ650@450）作为基坑的挡土止水帷幕，结合坑内布置自流式深管井降水。

基坑平面的四个角部局部布置单排排桩加水平角撑;基坑内主楼电梯井区“坑中坑”范围边坡采用水泥土搅拌桩加固结合放坡开挖喷射混凝土护面的方式处理。

由于围护体中钻孔灌注桩为基坑的受力构件，三轴水泥搅拌桩作为基坑的挡土止水帷幕，因此钻孔灌注桩和三轴水泥搅拌桩的施工质量，是该方案成功与否的关键。并且挖土施工时及时浇筑坑边垫层对于控制变形值亦尤其重要，详见图2。

4施工监测情况

为确保基坑挖土施工的安全和开挖的顺利进行，整个地下室开挖施工过程应进行全过程监测，实行动态管理和信息化施工。通过现场监测工作，可以及时掌握开挖过程中围护结构的受力与变形情况以及基坑开挖对周围环境的影响，有效地指导施工，采取适当措施，确保周边道路、建筑物和地下管线的绝对安全。

本基坑主要监测内容：①基坑开挖过程中基坑周边深层土体的水平位移监测;②基坑周边及内部水位监测;③支撑内力监测;④周围环境监测：主要包括周围建筑物、道路及管线的沉降监测、有无裂缝及其发展情况[5]。

5结束语

（1）通过对场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度及周围环境等多种因素的分析计算及优化，透水性砂质粉土的深基坑围护采用双排桩（采用钻孔灌注桩作为前后排桩，前后排桩之间设钢架梁的支护方案，形成平面刚架结构模型）的方案经现场施工及监测表明基坑变形被控制在允许范围内，该设计方案切实可行。

（2）双排桩中间的土体采用搅拌桩加固，即增加了双排桩的综合刚度，还起到了止水帷幕的作用，有效地减少降水对邻近建筑的不利影响。

参考文献

[1] 建筑基坑支护技术规程：JGJ 120-2012[S].北京：中国标准出版社，2012.

[2] 龚晓南.基坑工程实例.1[M].北京：中国建筑工业出版社，2006：171.

[3] 建筑基坑工程技术规程：DB 33/T1008-2000[S].北京：中国标准出版社，2000.

[4] 型钢水泥土搅拌墙技术规程（SMW工法）：JGJ/T199-2010[S].北京：中国标准出版社，2010.

[5] 龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998：39.

作者简介

张芸（1998-），女，浙江湖州人;大学本科在读，研究方向：岩土工程。

俞劍龙（1981-），男，浙江金华人;硕士，高级工程师，研究方向：岩土工程。