复杂环境条件下深大基坑支护与降水技术

刘送送

（青岛华创建设集团有限公司，山东 青岛 266000）

1 工程概况

1.1 基坑工程概况

工程案例为修建电子商贸城，修建地点位于市中心附近，建筑结构为地下3层，地上塔楼结构为南北分列，均为38层。基坑开挖深度为15.0m，局部基坑开挖深度为16.0m。基坑边坡侧壁的安全重要性等级评估为一级，安全重要性系数评估为1.10。

1.2 基坑周边情况

临街的路牙石距离工程地下室的轮廓线东侧为9.0m、东北侧为18.5m。临街地下结构中铺设有雨水、污水、通讯和电力等管道工程，雨水和污水管道管顶埋深为3.5m，与基坑距离为6.5m，通讯电力管道管顶埋深为10.5m，与地下室轮廓线距离为8.5m。南侧街路牙石距离工程地下室轮廓线为9.0m，污水和雨水管道与地下室轮廓线的距离为12.0m，通讯和电力管道与基坑的距离为6.0m。西侧街路牙石距离工程地下室的轮廓线为13.0m，地下管道工程为雨水、给水、电力和通讯，其中给水和雨水管道与地下室轮廓线距离为9.0m和11.0m，通讯管道与地下室轮廓线距离为7.5m，电力管道与工程基坑距离为6.0m。工程西侧方向分别有两栋6层建筑、一栋28层建筑。北侧街路牙石距离工程地下室轮廓线为5.5m，路中建有一座高架桥，桥墩与工程地下室轮廓线细小距离为18.0m。

本工程的周边环境较为复杂，基坑的3倍范围内含有大量的地下管道工程，还有高架桥建设，基坑的1倍范围内人流量和车辆流量密集范围度较高。

1.3 工程水文地质条件

1.3.1 土质情况

第一层杂填土地层，深度0.3～1.5m，平均厚度0.74m,湿度和密度稍高；第二层粉土地层，深度1.2～4.4m，平均厚度2.21m，湿度和密度稍高；第三层粉土地层，深度3.6～7.0m，平均厚度2.45m，湿度和密度稍高；第四层粉土地层，深度89.5～93.2m，平均厚度2.75m，湿度和密度稍高；第五层粉土地层，深度8.2～15.4m，平均厚度2.73m，湿度更高，密度稍高；第六层粉砂土层，深度9.4～20.6m，平均厚度4.1m，湿度饱和，密度中等，主要位于场地中部，小砾石和原生钙质结核在土层中分布较多；第七层粉土地层，深度17.2～26.0m，厚度5.10m，湿度稍高，密度中等。

1.3.2 地下水情况

地下水情况为潜水类型，大气降水为主要补给方式，地下径流和人工开采为主要排泄方式，施工期间水位埋深为11.0～12.2m，2～3m为水位年度变幅范围，10m为3～5年内最高水位埋深范围，8.0m为历史最高水位埋深范围，8m为抗浮设防水位埋深。由于15m和16m为基坑的开挖深度和局部深度，超出5m的地下水位深度，需要进行地下水降低至基底标高1m以下的降水处理。

2 本基坑工程的重点和难点

由于工程位于市中心附近，工程周边的地上和地下具有较多的建筑、管道、人流和车流量，环境的复杂程度极高，基坑开挖边线与周边环境的距离也非常近，导致基坑严重变形。基于面积和深度较大的基坑开挖需求，对地质情况进行了详细勘察，在基坑开挖范围内，还有两处被废弃的防空洞，已经局部坍塌。一处位于基坑的中东位置，向南延伸，5m埋深；另一处位于基坑的西北边线位置，55°斜角于基坑侧壁，9m埋深。对基坑周边土体水平和垂直位移的控制难度较大，地下水的降低处理，可能会造成周边水位降低后，由于土体变形导致周边地面下沉。

3 基坑工程支护与降水方案

3.1 基坑支护设计方案选型

基坑支护是为了提高基坑的稳定和安全程度，必须针对基坑和周边环境的实际情况，根据对基坑稳定和安全造成不利影响的因素，采取具有防范作用的处理措施。影响因素主要包括地质条件、工程要求、气候条件、施工技术、基坑开挖深度、周边地下管道等。本工程中，由于较大的基坑开挖深度，周边的地上建筑物和地下管道较多，基于诸多因素的考量，基坑支护设计方案选型可采取内支撑、斜支撑和桩锚，或内支撑与桩锚相结合的方式。当选定可行的基坑支护设计方案后，还需要根据工程其他情况，如工程工期、施工技术水平、成本经济限制等，选择最适宜的基坑支护设计方案。在本工程中，出于施工周期较短、便于后续施工衔接、施工技术水平较高和成本费用较低等情况考量，以桩锚的基坑支护设计方案最为适宜。选定适宜的基坑支护设计方案后，需制定具体的基坑支护设计方案。本工程中，土钉墙、预应力锚索和钢筋混凝土排桩作为支护设计方案的具体形式，在进行具体实施时，基于前期勘察结果，由于东西两侧基坑开挖深度内的粉砂地层厚度仅为0～1.2m，可利用短构筑土钉与桩锚支护结合的方式；中部南北两侧基坑12.0～17.5m深度下的粉砂地层厚度为3～8m，可在桩锚支护的同时，利用较长的密集土钉对坑壁砂层进行补强加固；东部基坑需要根据工程的使用要求进行更早地开挖和浇筑等主体施工，因此，在施工时会形成东西两侧坑中坑的情况，对于临时边坡就可以利用天然放坡的支护设计方案。

3.2 基坑设计与施工

3.2.1 桩锚支护体系

以预应力锚索、钢筋混凝土排桩联合短土钉挂网喷面作为具体的支护形式。首先，在地面-1.5m处设置1.0m宽的1∶0.2放坡平台；然后，将0.8m的混凝土排桩以1.5m的间距在放坡平台上设置一排，具体排桩情况为27m桩长、HRB335桩纵筋、HRB235螺旋箍筋、φ16φ20配筋、φ16·2000加强筋、φ8·200箍筋。预应力锚索为φ15.2有黏结型钢绞线，23～27m长度，200mm孔径，20°成孔倾斜角度，上为两束，下为四束；土钉需要在预应力锚索中间打入，1.0m的横向和纵向间距，土钉长度为2.0m、φ20配筋、0°倾角；配制纯水泥浆为0.5的水灰比，P·C32.5级的水泥强度，注入土钉孔中；将12加强筋焊接于锚索端部；φ8·250 钢筋网挂于桩间土，40mm厚度和C20强度的混凝土喷射。

3.2.2 桩锚结合土钉支护体系

粉砂土层在地面下12.5～17.8m处分布为3～8m厚度，需要在桩锚支护的同时，利用密集构造土钉墙对12～16m的坑壁砂层进行补强加固，土钉6～9m长度、φ20配筋、20°倾角、1.5m的水平间距和垂直间距；同样，将配置0.5水灰比、P·C32.5级水泥强度的纯水泥浆打入土钉孔中。12加强筋焊接于锚索端部；φ8·250 钢筋网挂于桩间土，40mm厚度和C20强度的混凝土喷射。

3.2.3 放坡支护体系

本工程中的边坡属于阶段性成因边坡，是由于施工顺序造成的坑中坑，侧壁的安全等级评估为二级，支护方式可利用放坡支护结合素喷。放坡比为1∶1，二层平台位置处于地表-4.0m，1.0m的平台宽度。进行40mm厚度、C20强度、13.5m的剖面垂直高度的混凝土素喷。

3.2.4 基坑降水设计

根据前期勘察结果可知，地表-11.1m深度的地下水位埋深，需要采取降水措施达到大于基底深度1.0m的降水深度。在基坑降水设计方案过程中，根据实际工程情况，由于开挖场地的限制、含水层的特征、施工技术水平等情况，将管井降水作为基坑降水设计方案。以20～50m间距布置管井，严格按照市政降水工程设计要求进行具体施工。

3.2.5 变形监测结果

对于基坑开挖引起的周围土体应力变化和坑壁土体、支护结构的位移与变形变化，需要精确监测，以免对基坑稳定性和安全性造成影响。在本工程中，通过对地下水位变化、支护结构位移、锚索内力和周围建筑物沉降等情况的监测，存在27.8mm的坡顶水平最大位移、39.4mm的最大深层水平位移和22.6mm的最大沉降量，均未超过基层监测预警允许范围。

4 结语

建筑工程周边环境的复杂性需要选择适宜的基坑支护和降水技术，才能有效确保基坑支护和降水的效果，确保基坑的稳定性和安全性。并随着对基坑支护和降水技术的实践应用，不断积累更多的工程经验，促进基坑支护和降水技术的不断完善与提高，更好地解决其他建筑工程周边环境的复杂性难题，使城市化建设得以更加高效率和高质量推进。