漳州软土超深基坑支护设计研究

李 伟

(湖北万泰岩土勘察设计有限公司,湖北 宜昌 443000)

0 引言

随着城市化建设的推进和我国经济发展的需要，对地下空间的开发和利用受到重视，深基坑工程越来越常见，但复杂的周边环境和地质条件导致对支护结构和土体的变形限值要求更高。基坑设计选型不合理或者施工不当，当变形扩大到一定程度，基坑周围的建筑物或道路、管线就会发生破坏。因此，加强支护结构选型和变形监测是确保基坑安全的重要手段[1-2]。

对此，国内学者们有针对性的做了大量研究工作。苏秀婷等[3]基于改进MSD法，研究软土深基坑支护侧移的发展规律；龙林等[4]以长沙市某深基坑工程的监测数据为依据，研究基坑变形和发展的规律；金国龙等[5]提供了圆环形内支撑的基坑支护设计分析思路和设计方案；龚昕等[6]研究基坑双圆环形内支撑体系的应用。

本文以漳州恒大城市之光深基坑项目为研究背景，详述圆环形内支撑的基坑支护设计方案和地下水降排水方案，经理正软件计算，对薄弱部位采取加固措施。并获取基坑监测实测数据进行分析，研究基坑在开挖至坑底工况下，排桩支护结构的受力特点和变形规律。

1 工程概况

1.1 周边环境

漳州恒大城市之光项目位于漳州龙文区，建元东路与碧湖路交汇处(碧湖公园北岸)，有2幢38层～39层超高层住宅拟建物及2层裙楼(占地面积5 210 m2、建筑面积98 026.49 m2)，3层地下室，地下室分布于二期的整个地块，占地面积约15 498 m2。

本工程±0.00 m相当于黄海标高8.00 m。场地地势局部有起伏，周边地面现状标高约为黄海5.50 m～8.00 m，西高东低，施工前场地东侧应整平至黄海7.00 m以下。该基坑地下室外墙距离红线约3.5 m～5.0 m。

地下室主要参数如下:本建筑物共设3层地下室(电梯井局部加深2 m)。地下1层板面标高-5.20 m，地下2层板面标高-9.70 m，地下3层底板面标高为-13.90 m，板厚700 mm，底板下设素混凝土垫层，厚100 mm, 基坑开挖至承台(底板)垫层底的深度为13.5 m～15.8 m。该建筑物地理位置示意图见图1。

1.2 水文地质条件

场地内地下水主要有潜水(或上层滞水)、承压水和孔隙及基岩裂隙水3种。上层滞水赋存于杂填土(填石)中，主要接受降雨入渗或场地外围地下水的侧向补给；承压水主要赋存和运移于②细砂、④卵石中，这些主要地下水含水层在较大的区域上是相通的，局部或顶部有相对弱透水层的阻隔而呈承压水，水量丰富，主要接受大气降水及外围地下水的补给；网状孔隙裂隙水主要赋存和运移于残积层及全风岩和砂砾状强风化岩的网状孔隙裂隙之中，水量一般为贫乏，主要接受上层(外围)地下水的补给；基岩裂隙水存在于碎块状强风化岩和中(微)风化岩的裂隙中，水量一般为贫乏。

初见水位在1.00 m～2.00 m,稳定水位一般为2.90 m～3.40 m(高程3.00 m～3.50 m),承压水水位埋深为4.83 m～5.73 m(标高为0.30 m～-0.45 m),地下水位年变化幅度约为1 m～2 m。

基坑开挖范围内主要土层抗剪强度参数详见表1，基坑底所在土层主要为淤泥。

表1 基坑支护设计参数表

2 基坑支护结构设计

2.1 围护结构选型

基坑西侧紧邻已建综合楼，北侧靠近建元东路，东侧和南侧为碧湖路，且基坑开挖深度极深，四周无放坡空间，考虑到周边环境条件，建议采用桩锚支护或桩撑等支护形式，但基坑周围临近建筑、道路及管线，深厚软土淤泥地层，使用锚索控制变形效果较差，故优先选用桩撑支护。

钢筋混凝土内支撑的支点刚度系数足够大，变形非常小，可靠性强，施工方便，可以满足较大间距的要求。常用的钢筋混凝土支撑有对撑和角撑及圆环形支撑等体系，其中圆环形支撑体系充分利用了环撑均衡受力特征，削减支撑杆件数量，且扩大土方挖运空间，能有效的缩短施工工期。本基坑在平面上呈扇形，利用圆环形支撑的3处环梁部位和冠梁重合的特点，可以较好的分担围护桩的侧向土压力，减少支撑杆件数量，节省工程造价。

2.2 基坑支护设计方案

基坑支护形式采用排桩加两道大直径圆环形内支撑[7]。围护桩采用咬合灌注桩φ900@1 300 mm，兼做止水帷幕，桩长28 m～29.2 m。立柱上部采用钢格构柱，下部采用φ900 mm冲(钻)孔灌注桩作为基础。地下室下沉位置与主楼承台位置采用放坡支护。场地西高东低，西侧紧挨已建2层综合楼，为解决西东场地高低差2.5 m的问题，西侧多设置一道腰梁和东侧的冠梁同标高连接，剖面图如图2所示。

2.3 基坑降排水设计

杂(素)填土中的上层滞水，采用集水明排方式进行排水。基坑开挖面以上细砂层中的潜水，采用管井进行疏干降水。地下水位应降低至承台垫层底下0.5 m，降水深度约11.4 m。卵石层中的承压水，采用管井降压，防止基坑突涌。

本工程基坑降水采用动态设计，预先设计管井降水，然后根据现场涌水量和排水进度进行适当调整。内布置降水井25口井深约24 m(从自然地面算起)，布置回灌井23口，井深约24 m(从自然地面算起)。抽水泵的流量不小于30 t/h。根据抽水效果必要时增加井数或提前关闭部分降水井。抽水停止时间：一般至结构施工至地上4层，如有后浇带则应至后浇带施工完毕，且须满足结构的抗浮验算方可停止抽水。基坑降水方案布置如图3所示。为基坑降水共布置25口降水井,为防止地面沉降，必要时回灌共布置23口回灌井，均为成井直径400 mm，管径219 mm。

3 基坑监测方案及监测数据分析

围护桩深层水平位移监测(测斜)15个点，测斜管的管底标高不得高于围护桩的桩底标高。坡顶水平位移和沉降监测29个点。桩身钢筋应力监测3根，每根桩3个断面，每个断面2只应力计；支撑梁钢筋应力10个点，每个监测点布设2只钢筋应力计,梁面和梁底钢筋均布置。立柱变形监测(所有立柱)。地下水位观测，通过设置观测井进行测量，共4点。邻近建筑物及构筑物沉降、倾斜观测根据现场实际情况确定，每幢建筑物或构筑物布置4个点～6个点。周边地下管线变形监测，根据现场实际情况布置，每15 m左右布置1点。基坑监测布置见图4。

研究基坑最薄弱的5个部位，采用测斜管实测基坑土体深层水平位移监测曲线(见图5)，监测点平面布置如图4所示。CX1在基坑东南角，CX2在东侧，CX3在东北角，CX4在北侧，CX10在西侧紧挨2层综合楼。

由图2剖面图可知，基坑开挖面标高上下数米范围内均为淤泥软土，未经处理时，理正计算结果显示，最大变形发生在基坑开挖面标高，最大变形超过40 mm，不符合规范要求。

本文采用多排三轴搅拌桩进行坑内加固，约束坑底的水平位移，加固效果经过监测数据验证：支护结构的水平位移值均小于20 mm，符合一级基坑要求的变形限值，在规范允许的变形范围内，监测结果也没有达到设计预警值，可见，基坑处于安全状态。

4 结论

1)本文详细介绍了漳州恒大城市之光基坑的设计，并进行了理正计算和基坑监测，将实际监测数据进行研究和分析，结果均显示，该一级超深软土基坑支护采用“咬合灌注桩+两道环撑+对撑”组合方案是安全可行和经济合理的。

2)圆环型内支撑具有十分显著的优点，能有效分担支撑轴力，均衡支护结构抗侧向刚度。此外，环型支撑整体性强，可有效分担各边传递的侧向土压力，可以有效控制基坑整体变形。与对撑结构体系比较，有效减少支撑梁数量，降低工程造价，并提供大面积的出土空间，缩短施工工期。

3)深基坑支护具有显著的空间效应，基坑开挖面处水平位移值最大，西侧阳角处变形均比其他各边大，基坑施工过程中，应采取坑底加固和加强措施。