试议基坑高层建筑基坑支护施工实践

【摘 要】本文根据某高层建筑的地质情况对基坑支护施工作分析，同时针对基坑场地的特点选择了最合适的施工方案，并对地下处理和施工监测也提出了有效措施。
【关键词】高层建筑 基坑支护 方案 地下水 施工

1 工程概况

湖南怀化长乐天城由1#、2#、3#三幢主楼组成，地上33层，裙楼4层， 整体两层地下室， 框架剪力墙结构。该建筑总用地面积10404 m2 ，建筑面积111666.7m2，总高度103.5m。主楼基础约为52m×166 m，支护面积约7200 m2，基坑拟开挖深度为7.5 ～10 m。

2 场地地质及水文条件

根据勘察报告， 场区工程地质情况自上而下依次为：
（1） 杂填土， 层底深度

1.0 m～8 m， 层厚0 m～8 m。

（2） 粘土， 层底深度

2.8 m～4.2 m， 层厚0.9 m～3.0m。

（3） 淤泥质土夹粉土， 层底深度7.7 m～10.6 m， 层厚4.3 m～

6.9 m。

（4） 粉质粘土粉土互层， 层底深度14.4 m～20.6 m，层厚4.4 m～13.1 m。粉土夹粉细砂层底深度19.0 m～20.6m， 层厚0 m～

5.2 m。

（5） 粉细砂， 层底深度27.0 m～3

3.2 m， 层厚8.0 m～16.2 m。

（6） 细中砂夹中粗砂， 层底深度40.0 m～43.2 m， 层厚7.2 m～15.0 m。粘性土层底深度38.0 m～4

2.0 m， 层厚0 m～8 m。

（7） 中细沙混夹卵砾石及粗砂， 层底深度46.1 m ～50.6 m， 层厚

1.7 m～5.5 m。

（8） 卵石混砾砂及粗砂， 层底深度46.1 m～50.6 m，层厚

2.3 m～5.5 m。

该场地地下水存在上层滞水和承压孔隙水两种类型。上层滞水赋存在于近地表的（1） 层杂填土中， 其主要补给来源为大气降水、生活用水等。承压孔隙水主要赋存于（4） 、（5） 、（6） 、（7） 、（8） 层组的砂、卵砾石层中， 为场地内主要承压含水层。该含水层与周边水体具有水力联系， 并相互补给， 水位随季节变化幅度较大。根据区域水文地质资料， 该段承压水水年头变化幅度约为3 m～5 m。

3 基坑支护施工条件分析

根据相关资料及现场调查的结果可知， 基坑周边环境条件较为复杂严峻， 基坑平面及周边建筑场地条件为：
（1） 周边建筑物情况。基坑周边东、西、北三面临近建筑物， 南面紧靠道路。基坑东面为4幢8层砖混住宅楼，其中3幢距离基坑围墙约4 m， 一幢距离基坑围墙仅3 m左右， 基础形式为沉管灌注夯扩桩， 桩长约18 m。北面紧邻周边村几幢砖混民房， 其中3幢3层， 2幢2层。这几幢砖混民房对基坑变形较为敏感。
（2） 周边自来水管道情况。基坑南侧大门处有一管径为50 mm的自来水管接头。基坑西侧邻近的八层住宅楼旁有一自南向北管径为50 mm的给水管道， 主要用于该住宅楼的供水。基坑南侧在道路设有雨水管道。
（3） 周边煤气管道情况。基坑东面围墙外约2 m的地方有一根自南向北埋设的煤气管道。基坑西面住宅小区煤气管道均自某厂接入， 距离西面围墙约5 m。基坑南面有一根浅埋的煤气管道， 管径200 mm。
（4） 周边电线电缆情况。基坑南侧道路的人行道上靠基坑围墙的东南角有一台高压变压器及相关的输入、输出电线。基坑西侧离基坑最近的是1幢1层砖混结构的配电房， 紧靠基坑围墙。

4 基坑支护施工方案的分析与选择

4.1 基坑支护结构方案

根据本工程的岩土工程条件和基坑场地特点， 比较可行的支护结构方案为钻孔灌注桩排（或地下连续墙） 加预应力锚杆（或内支撑） 。其中钢筋混凝土地下连续墙具有挡土、止水， 兼作地下室外墙等特点， 但因其造价较高， 施工工序繁杂、且需专门的大型施工机械， 因此其应用并不多见。
钻孔灌注桩桩排加预应力锚杆是目前比较常规的方案，工程经验较多， 理论计算方法也比较成熟， 施工工艺相对简便易行、经济可靠。但本场地东西两侧最近7 m以外即为采用桩基础的多层建筑物， 锚杆施工无法进行； 另该场地上部土层主要为松散的杂填土、软塑至可塑状态的粘性土组成， 并分布有厚层软塑至流塑状态的淤泥质粘土， 最大厚度达7 m以上。该层在开挖过程中， 易产生蠕变、流动。当采用桩锚支护时， 若锚杆位淤泥质土层中， 则锚杆易产生蠕变变形， 最终导致基坑边坡产生较大位移。本场地北侧民房结构性、整体性均较差， 对变形较为敏感， 该侧明显不宜单纯采用桩锚支护方案。因而本基坑无法采用单纯桩锚支护。
内支撑设置比较复杂， 支撑设置不当对施工进度会造成一定影响， 但内支撑结构能够节省一定的工程费用， 能够较好地控制基坑变形， 且施工不受基坑外侧环境影响。对于喷锚网支护， 在此地区一般深度不超过7 m。由于该场地严峻的周边环境， 其锚杆长度受限， 采用单纯喷锚网支护显然是不可取的。
本基坑开挖基本呈矩形， 可通过调整支撑布置， 尽量减少内支撑结构在基坑开挖时对土方挖运的影响。因此，内支撑方案可作为首选方案。同时， 本场地上部土层为强度较好的土层， 可考虑充分利用上部土层的性质。为节约工程投资， 减少支撑体系的层数， 降低土方挖运的难度，并满足施工堆截要求， 场地上部

3.0 m范围可采用削坡卸载放坡的支护措施。

综上分析， 考虑到本工程场地周边环境的复杂性， 本基坑支护结构拟采用上部放坡卸载支护与钻孔灌注桩排加内支撑、锚杆相结合的复合支护体系，在排桩内侧设置水泥搅拌桩防渗漏墙。本工程选择的支护方案见图1。

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（2）基坑降水措施。本基坑降水设计时需要将场内的承压水木头降低

7.0 m～9.0 m，据此制定基坑降水设计目标。

①基坑涌水量估算。根据场地勘察报告提供的水文地质参数K = 28.70 m /d，将该参数根据经验修正，采用经验公式估算本基坑涌水量。经计算欲达到所制定的基坑降水设计目标，本基坑涌水量约为15 200 t/d。
②基坑降水井数目确定。由于降水井所抽取的地下水主要为砂层中的地下水，根据该层颗粒特征、含水层渗透性能及经济分析，基坑内降水井单井抽水量可设计为50～80t/h。当降水井设计为50t/h时，所需降水井数目为： n = 15200 t/d ÷（50 t/h×24 h /d）≈ 13当降水井设计为80t/h时，所需降水井数目为： ③n = 15200 t/d ÷（80 t/h×24 h /d）≈ 8为了使本基坑降落漏斗在基坑边平缓， 降低工程造价， 经优化布置， 模拟计算， 当在基坑内布置10口50 t/h～80 t/h的降水井。为了解场内承压水水位动态变化情况， 以指导基坑降水工作按优化有序进行， 在基坑内另外布置3口观测孔。观测孔成孔直径Φ250 mm， 管径采用Φ108 mm， 观测孔设计孔深25.0 m。观测孔要求能灵敏地反映场内地下水水头的变化。

6 基坑支护施工监测

在本工程基坑施工期间， 对周边环境及支护体系进行了监测， 以掌握基坑周边支护的稳定状态及周边土体的变化， 了解施工对周围地面房屋建筑、道路、地下管线等的影响程度， 并将监测值与设计值、变化速率与允许速率等进行比较， 及时对施工状况进行判定， 做到信息化施工，以确保基坑施工和环境安全。主要监测项目如下：
（1） 基点观测。3个水准基点， 8个水准位移基点， 每1个月校核1次。
（2） 水平位移观测。在冠梁和环梁上共设26个测点，开挖3m以内每周1次， 3m～7 m每天1次， 7 m以下每天一次。
（3） 沉降观测。支护桩沉降观测点18个， 周边房屋及道路沉降

摘自：学年论文www.udooo.com

观测点75个， 观测频率同（2） 。
（4） 支护桩测斜。支护桩内测斜孔共布置7个， 观测频率同（2） 。
（5） 支护桩、内支撑应力。由支护桩5组和环形梁四分圆受力点布设， 共18个测点。安装完成后观测1次， 开挖期间每周2次， 平时每周1次。在基坑施工过程中， 基坑北边的民房（ 4 层） 沉降速度偏大， 但沉降比较均匀，主要原因是该民房为新建的房屋， 完工时间不到1年， 基础为砖石条基， 本身沉降也尚未稳定。由于信息提供及时，在施工中加强控制并采取了一些相应的技术措施， 其他监测结果良好， 因此整个基坑及地下室施工中未出现过险情。

7 结论和建议

1） 在城市闹市区高层建筑的深基坑工程中， 应因地制宜， 基坑围护方案应作方案比较， 加强优化设计， 根据基坑周边环境特点选择支护方案。实践表明， 本工程选取的基坑支护技术是可行的。
2） 此地区的土层呈典型的二元结构沉积韵律（即土层自地表而下土的颗粒由细变粗） ， “半封半降”的地下水治理方案是可行的。本工程采用悬挂式竖向隔渗墙和坑内中深井降水相结合的地下水处理措施就是成功的一例。
3） 施工中应建立健全监测制度， 做到信息化施工， 随时提供有关支护和土体变形等信息， 以便及时采取相应的技术措施， 确保工程安全实施。