紧邻既有建筑的软土地区深基坑支护设计分析

韩 飞，罗军尧

（1.昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650031；2.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051）

随着经济的快速增长和城市的迅猛发展，各大中城市建设用地锐减，不但房屋建设施工中基坑开挖深度增大，邻近保护建筑物也越来越多，如处在软土地区，地质条件差、周边环境复杂多样，基坑工程也迎来新的挑战[1-3]。在支护设计方案受限的情况下需采取一定的支护措施以保证项目工程施工可行及周边建筑的安全与稳定[4]。本文结合云南距最近既有建筑仅约25.5m 的某工程项目施工基坑根据场地及周边实际情况运用分区分级的支护技术设计了不同支护方案与止水型式，以供类似工程参考[5]。

1 工程概况

拟建项目位于云南省昆明市区内，总建筑面积约为535 893.00m2，地块规划4 栋主楼，高度均约99m，用地面积约35 114.9m2，整体下设2 层地下室，深度为各单体栋号设计±0.00～9.65m，含夹层。拟建基坑周长约765m，现状地面较平缓，基坑深度为8.25～9.85m。基坑范围如图1 所示。场地东北侧为万景路道路，基坑边线距道路边线2.5m；西北侧为官渡中心小学、官渡古镇大酒店、居民楼；东南侧为万景路支路，道路紧邻万景园；西侧为规划拆迁的居民楼，局部有一2 层单车棚紧靠基坑边线；南侧为施工项目部，基坑围挡边线距离项目部边线最近距离6.4m。场地内地基土构成自上而下为：第四系人工活动层填土（Q4ml），第四系冲、洪积层黏土层（Q4al+pl）包括②1层黏土和②2层黏土，第四系湖沼积层（Q4l+h)包括③1层淤泥和③2层黏土（Q4l+h），第四系湖积（Q4l)层包括④1层黏土、④2层粉土、⑤1层黏土、⑤2层粉土和⑤3层泥炭质土。拟建场区处原为农贸市场地段，实测钻孔稳定水位埋深为1.00～2.10m，地表广泛分布混凝土地坪，有利于地表水体的快速疏排，因此在现场野外工作期间，未见明显的、对本工程建设有影响的大面积地表水体分布。

图1 基坑卫星图

2 基坑支护方案

拟建基坑周长约765m，现状地面较平缓，基坑深度为8.25～9.85m。根据项目基坑的工程地质条件、周边环境、采用分区分级的支护方法，将基坑划分为9 个剖面分别进行支护设计，确定A-B、B-C、C-D、D-E、G-H、H-I、I-A 即1～4、7、8、9 剖面基坑支护结构安全等级为一级，重要性系数γ0=1.1；E-F、F-G 即5、6 剖面基坑支护结构安全等级为二级，重要性系数γ0=1.0。

2.1 单排桩+锚索+桩顶放坡支护形式

基坑南侧与东侧（1-1 剖面）及东北侧（2-2、3-3、4-4 剖面）采用单排桩+锚索+桩顶放坡支护形式，考虑基坑南侧及东侧深度最大以1-1 剖面为例，采用桩长均为28.1m 的∅800mm 长螺旋钻孔压灌桩，桩间距1.2m，嵌固深度2.750m，并施加2 道锚索，锚固长度分别为20m、15m，采用全液压钻机、移动式空压机、螺旋钻杆、潜孔锤钻具冲击回转钻进成孔，在锚索注浆完成12h 以内，若锚索孔还有渗水，可采用灌浆机按固结灌浆要求灌注。

上部采用1 ∶2 放坡，坡面挂网喷砼，喷射采用混凝土喷射泵，同一分段内喷射顺序应自下而上均匀喷射，分2 次喷射，一次喷射厚度为40～50mm；加设排桩后采用∅650mm 三轴搅拌桩止水帷幕，长度13m（图2），搅拌桩采用P.042.5 级水泥，桩径650mm，套打一孔，搅拌翼（含钻头）下沉喷浆、搅拌和提升喷浆、搅拌各一次，即二喷二搅的施工工艺，桩体范围做到水泥搅拌均匀。浆液泵送流量应与搅拌机的喷浆搅拌下沉速度或提升速度相匹配，确保搅拌桩中水泥掺量的均匀性。

图2 1-1剖面图

2.1.1 结构计算

经计算得出变形最大的工况下内力位移包络图与地表沉降如图3 所示。

图3 内力位移与沉降图

由图可知桩顶位移最大为29.29mm≤30mm，满足规范要求。

2.1.2 整体稳定验算

运用瑞典条分法，将土条宽度设为1.00m，滑裂面圆弧半径R=32.926，圆心坐标X（m)X=-2.052，Ks=2.038＞1.35。

2.1.3 抗隆起验算

从底部开始运用逐层验算抗隆起稳定性，结果如下

Ks=2.838＞1.800，抗隆起稳定性满足。

2.1.4 流土稳定性验算

运用式（4)计算得

K=1.718＞1.60，满足规范要求。

2.1.5 突涌稳定性验算

运用式（5)计算得

K=1.353＞KH=1.10，基坑底部土抗承压水头稳定。

2.1.6 嵌固深度构造验算

嵌固构造深度=嵌固构造深度系数× 基坑深度=1.970m，嵌固深度采用值20.750m＞1.970m，满足构造要求。

2.1.7 嵌固段基坑内侧土反力验算工况

Ps=5888.065＜Ep=8147.648，土反力满足要求。

2.2 放坡+锚喷支护形式

基坑西北侧及西侧（5-5、6-6、7-7、8-8、9-9)采用锚喷支护，以5-5 剖面为例，坡率1 ∶1.75，4.35m 高处设一2m 宽平台，坡面采用∅6.5@200mm×200mm 钢筋网片挂网喷砼，厚度150mm。

坡面横向设置5 道钢管土钉，入射角20°，长度为9m，竖向间距1.5m，技术要求如下。

1）土钉采用打入式钢管土钉，钢管端部应制成尖锥状；顶部焊接∅8mm 钢筋环绕防止钢管顶部施打变形。

2）钢管采用外径为48mm，壁厚为3.0mm；钢管的注浆孔设置在钢管里端2/3 管长范围内，每个注浆截面的注浆孔取2 个，且应呈梅花形布置，注浆孔的孔径宜取10mm，注浆孔外应设置保护倒刺，倒刺应采用Q235B 角钢，基本尺寸为宽30mm，厚3mm，长度40mm。

3）注浆体采用P.S.A 32.5，水灰比为0.5～0.55，外加水泥用量的0.05%的三乙醇胺早强剂，注浆体28 天强度不低于30MPa。

4）一次注浆时压力0.8～1.2MPa，应在注浆至管顶周围出现返浆后停止注浆，注浆水泥用量不小于50kg/m。

坡顶采用∅650mm 三轴搅拌桩止水帷幕，长度15m（图4）。

图4 5-5剖面

3 基坑降排水及截水方案

基坑地处软土地区且开挖深度范围分布中至强透水粉土层，且拟建场地地下水位埋藏浅，地下水储量较为丰富，若不采取止水措施，开挖过程中可能会产生涌水现象，伴随渗流可能出现流泥及流砂现象，对坑壁稳定性不利，因此在基坑四周设置一圈封闭的止水帷幕，止水帷幕能够有效阻断水平向的渗流[6]，采用∅650mm 三轴搅拌止水桩，长度为13～15m，形成封闭的止水帷幕，以阻断坑内外地下水渗流。

沿基坑外周边设置300mm×300mm截水沟，将坑边地表水疏导沉淀池汇集，经沉淀池沉淀达到排放标准后排入市政管道。

沿基坑底边线布置300mm×300mm 排水盲沟，将坑内地下水疏导至集水井汇集，再用抽水泵输送至沉淀池沉淀，达到排放标准后排入市政管道。

沿基坑内周边设置集水井，基本尺寸为1 000mm×1 000mm，深度为1 000mm。

4 土方开挖

本工程土方开挖量大，外运量大，需配置好合理的机械及人力，据各个剖面的具体形式，采取不同的开挖方案。

1）尽量避免采用大型设备，反铲挖掘机需选择小型反铲，坑内运土车辆选择10t以下的车辆，坑内的挖土机严禁使用斗容大于0.3m3的挖机，下层土体开挖过程中需在中间增设小型挖机进行接力转土，传送给地面挖机进行装载。

2）每层土方开挖先挖基坑四周土方，开挖点由3-3 剖面（D2 区）开始，沿顺时针和逆时针同时开挖，为边坡支护提供作业面。边坡支护养护阶段进行坑内土方挖运，挖运顺序为由西向东开挖。土方顺着坑内出土坡道进入西侧D2 区，通过D2 区设置的临时路段通往工地大门，进入万景路支路，再运往土方堆放场地。

5 基坑监测

按各方有关条文规定及基坑分段开挖的原则，应对基坑工程的支护结构顶部水平及垂直位移、深层水平位移、周边环境、地下水位等进行监测。

拟建基坑工程的现场监测宜采用仪器监测与巡视检查相结合的方法，根据本工程的特点及周边环境情况，监测内容及要求如下。

1）周边道路及建筑监测 基坑边缘外1～3倍的开挖深度范围内的道路作为监测对象，监测点沿基坑开挖线方向设置水准仪与测斜仪，主要监测道路的不均匀沉降；周边建筑主要监测其沉降与倾斜度。

2）周边地下管线监测 施工前应查明周边地下管线的详细分布情况，并根据管线年份、类型、材料、尺寸及现状等情况确定监测，采用目测法监测。

3）地下水监测 通过孔内设置水位管，采用水位计进行量测，按时观测回灌井内水位，发现井内水位低于基准水位应及时回灌，并查明原因。

4）基坑围护墙顶水平、垂直位移监测 在基坑围护结构顶设置多个水平和竖向位移观测点，沿基坑周边布置，周边中部、阳角处应布置全站仪。水平和竖向位移监测点为共同点。变形允许值按设计文件要求取用。

5）深层水平位移监测 围护墙或土体深层水平位移的监测宜采用在墙体或土体中预埋测斜管、通过测斜仪观测各深度处水平位移及倾斜度的方法。测斜仪的系统精度不宜低于0.25mm/m，分辨率不宜低于0.02mm/500mm。

6 结语

项目基坑底部均坐落于黏土层之上，通过注浆和加筋的土钉支护改善了土体性质，在土体变形时发挥一定锚固作用，采用上部土钉下部桩锚结合的支护手段，可以有效减小桩的悬臂长度，增加基坑的稳定性，减小对紧邻既有建筑的影响。

对项目深基坑适当地放坡提高了上部土钉支护的稳定性，也节省了成本，放坡深度越大，下部锚桩支护的基坑变形越小，但过大会受限于附近管线通道等设施，还有可能破坏土钉支护的土体，应在保证上部稳定及可行的情况下尽可能加深。经现场监测采用的复合土钉墙及桩锚支护结合的形式满足要求效，对紧邻建筑物区段影响较小，可保证周边重要建筑物安全。