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摘要：軟土普遍具有含水量高，力學(xué)性質(zhì)差，地基承載力低等特點(diǎn)，在軟土地基中開挖深基坑、樁基施工至土方回填等各工況下均會(huì)產(chǎn)生明顯變形，故在周邊環(huán)境復(fù)雜的情況下變形控制設(shè)計(jì)和開挖過程中對(duì)基坑實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。本文介紹了杭州市某四層地下室軟土深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)等情況，分析了若干變形控制措施及棧橋的應(yīng)用，結(jié)果表明，在支撐上設(shè)置棧橋較好地處理了施工場(chǎng)地布置及土方開挖、運(yùn)輸?shù)葐栴}，同時(shí)該基坑支護(hù)方案取得了較好的變形控制效果，對(duì)該地區(qū)類似工程有一定參考意義。

關(guān)鍵詞：變形控制；深基坑；深厚軟土地基；棧橋

基坑工程具有臨時(shí)性、區(qū)域性、時(shí)空效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)等特點(diǎn)，是與眾多因素相關(guān)的綜合性巖土工程課題，如場(chǎng)地勘察、基坑設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)管理、相鄰場(chǎng)地施工的相互影響等。由于基坑工程具有很強(qiáng)的個(gè)性及區(qū)域性，給設(shè)計(jì)及施工都帶來了較大難題，不同支護(hù)工程的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)均不同，需要因地制宜考慮。隨著城市建設(shè)發(fā)展，基坑工程開挖深度和面積不斷增加，規(guī)模越來越大，周邊環(huán)境越來越復(fù)雜，這些都對(duì)基坑變形提出了更高控制要求，在這種情況下，基坑工程的安全可靠與否常常取決于變形控制。目前基坑開挖的主要變形控制措施主要有土體加固、降水降壓、土方開挖分區(qū)、圍護(hù)體系剛度、支撐體系剛度及平面布置、拆撐流程、施工進(jìn)度控制等，但缺乏系統(tǒng)的理論研究。現(xiàn)有研究成果大多是通過數(shù)值模擬、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法計(jì)算、預(yù)測(cè)基坑變形，或通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析基坑變形機(jī)理，而結(jié)合變形控制措施進(jìn)行研究的則相對(duì)較少。本文通過杭州市拱墅區(qū)一個(gè)典型軟土深基坑支護(hù)工程實(shí)例，分析了基坑開挖全過程的變形控制設(shè)計(jì)思路和施工措施，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，各項(xiàng)措施取得了較好的變形控制效果，可為該地區(qū)類似工程的設(shè)計(jì)、優(yōu)化及變形控制提供借鑒。

1工程概況

某深基坑項(xiàng)目位于杭州市城北地區(qū)橋西板塊，設(shè)四層大底盤地下室，基坑開挖面積約17000m2，開挖深度約17m，局部電梯井位置開挖深度達(dá)18.7m。基坑開挖影響范圍內(nèi)土質(zhì)情況復(fù)雜，地表以下約2~3m厚硬殼層，硬殼層以下為約11~14m厚的淤泥質(zhì)粘土層，淤泥質(zhì)粘土層以下為粘性土，其中③層和⑤層淤泥質(zhì)土呈流塑狀，全場(chǎng)分布。基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，場(chǎng)地東側(cè)為已建2層磚木結(jié)構(gòu)建筑物（淺基礎(chǔ)）；南側(cè)為游步道及河道；西側(cè)為市政道路，道路下市政管線密布；場(chǎng)地北側(cè)為已建博物館、展示區(qū)及園區(qū)道路，道路下管線密布。

2基坑支護(hù)設(shè)計(jì)思路

本工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)需考慮如下因素：基坑開挖面積較大，開挖深度深，故工程施工工期長，基坑暴露時(shí)間久；基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，東側(cè)和北側(cè)為已建建筑物，南側(cè)為游步道及河道，西側(cè)為已建市政道路，施工階段對(duì)變形控制要求高；基坑邊線距離用地紅線較近，且用地紅線外側(cè)均為市政道路或需保護(hù)建筑物，現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地布置、土方開挖、運(yùn)輸?shù)容^困難；基坑形狀不規(guī)則，陽角多，對(duì)基坑變形控制不利；基坑開挖影響范圍內(nèi)場(chǎng)地土質(zhì)條件較差，以淤泥質(zhì)粘土為主，該層土厚度大，含水量高，土力學(xué)性質(zhì)差。

針對(duì)上述情況采用圍護(hù)體系及變形控制措施如下：

（1）豎向圍護(hù)體：本工程基坑豎向圍護(hù)體可選擇大直徑鉆孔樁或者地下連續(xù)墻，經(jīng)對(duì)兩個(gè)方案在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上、工期上進(jìn)行對(duì)比，Φ1100@1350或者Φ1200@1450的大直徑鉆孔樁與900厚地下連續(xù)墻在剛度上基本相同，但在經(jīng)濟(jì)上和工期上有明顯優(yōu)勢(shì)，故選擇大直徑鉆孔樁作為豎向圍護(hù)體。

（2）支撐體系：本工程豎向支撐體系原則上考慮選擇4道鋼筋混凝土內(nèi)支撐，但結(jié)合本工程地質(zhì)勘察報(bào)告，基坑坑底位置基本坐落于粘性土層中，該層土呈軟可塑狀，土力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較好，在坑底起到天然的弱支撐作用，故在支撐豎向體系上，選擇了3道鋼筋混凝土內(nèi)支撐；支撐系統(tǒng)平面布置上，綜合考慮場(chǎng)地形狀特點(diǎn)，在場(chǎng)地東、西側(cè)設(shè)置大角撐，其余位置設(shè)置對(duì)撐，并采用邊桁架形式，將角撐及對(duì)撐連成整體，增加支撐整體性；另外根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在支撐軸力及變形較大位置，增設(shè)板帶，增加支撐剛度。

（3）止水帷幕：考慮到在深厚軟土中，普通單軸或雙軸水泥攪拌樁的施工質(zhì)量較難保證，為確保擋土止水帷幕的可靠性，本工程采用Φ850@1200的三軸水泥攪拌樁做擋土止水帷幕，三軸水泥攪拌樁樁長22.75m。

（4）棧橋設(shè)置：在場(chǎng)地南北向的兩組大對(duì)撐上設(shè)置一座棧橋（周長約370m，最大寬度17m），棧橋板厚300mm，施工控制荷載50kPa，該棧橋可循環(huán)聯(lián)通，并帶有回車場(chǎng)地，解決了施工場(chǎng)地布置、土方開挖、運(yùn)輸?shù)壤щy。

（5）拆換撐：除了在圍護(hù)樁與剪力墻之間采用板帶換撐外，考慮到本工程基坑開挖深度深，圍護(hù)換撐后，結(jié)構(gòu)底板或樓板受力較大，被后澆帶劃分的各區(qū)塊底板或樓板剛度不夠，故在地下1~3層的樓板后澆帶內(nèi)增設(shè)槽鋼，在底板后澆帶內(nèi)增設(shè)H型鋼，增加底板、樓板的整體剛度。為減少支撐拆除時(shí)，振動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境造成影響，要求腰梁不鑿除。

（6）回填：考慮到本工程腰梁不鑿除，直接采用土方回填，回填土壓實(shí)系數(shù)較難保證，故要求采用細(xì)砂回填，確保回填質(zhì)量，減少基坑后續(xù)變形。

（7）被動(dòng)區(qū)加固：結(jié)合本工程地質(zhì)勘察報(bào)告，基坑坑底位置基本坐落于粘性土層中，該層土土力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較好，故不考慮設(shè)置被動(dòng)區(qū)加固。

3基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

本工程基坑監(jiān)測(cè)工期為17個(gè)月。在施工過程中共進(jìn)行了深層土體水平位移（測(cè)斜孔19點(diǎn)，報(bào)警值為累計(jì)65mm）、樁頂位移（19點(diǎn)，報(bào)警值為沉降值累計(jì)15mm）、支撐軸力（每道支撐18組，共54組，報(bào)警值為累計(jì)10000/13000/15000kN）、水位（共23點(diǎn)）、沉降點(diǎn)（地面、周邊建筑物沉降，共44點(diǎn)，管線沉降，共20點(diǎn)，立柱沉降171點(diǎn)）等幾項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

3.1深層土體水平位移

各測(cè)斜孔土體水平位移累計(jì)變化值在41.90~59.58mm之間，均未達(dá)報(bào)警值。在施工過程中，各測(cè)斜孔變形較大處基本位于地面以下10~13m左右深度。土體最大水平位移為59.58mm，發(fā)生于CX6點(diǎn)地表以下12m處，在監(jiān)測(cè)報(bào)警值以內(nèi)，且最終趨于穩(wěn)定。典型坑外深層土體水平位移－時(shí)間曲線如圖3所示。由測(cè)斜曲線圖可以看出，邊坡土體的水平位移-深度曲線形態(tài)大體呈弓形，并隨開挖深度的不斷增加，最大水平位移點(diǎn)的位置逐漸下移。底板澆筑完成之后，土體變形和最大位移點(diǎn)的深度趨于穩(wěn)定。地下室施工期間，基坑上部土體變形隨著基坑暴露時(shí)間增加而增大，但最終位移量未超出控制指標(biāo)，達(dá)到了預(yù)期控制變形的目標(biāo)。

3.2支撐軸力

支撐軸力最大處發(fā)生在場(chǎng)地北側(cè)大陽角位置，即S9、S10監(jiān)測(cè)點(diǎn)所在支撐，第一道支撐軸力最大值約6600kN；第二道支撐軸力最大值約7300kN，第三道支撐軸力最大值約7800kN，支撐軸力實(shí)測(cè)值明顯小于計(jì)算值。三道支撐中S9、S10、S11、S12點(diǎn)處支撐軸力監(jiān)測(cè)值大于其他支撐，原因是在該處第一道支撐上設(shè)置了棧橋作為施工通道，挖機(jī)在第一道支撐上行走作業(yè)，豎向荷載較大，增加了支撐梁的撓度和軸力。三道支撐軸力呈現(xiàn)上小下大的特點(diǎn)，并相互影響，共同分擔(dān)土壓力。當(dāng)施工下一道支撐時(shí)，上一道支撐軸力略微減小，隨著基坑開挖又逐漸增大，最終趨于穩(wěn)定。在施工過程中基坑支撐內(nèi)力變化曲線平穩(wěn)正常，各支撐梁表面無裂縫發(fā)育，說明支撐梁對(duì)基坑起到了很好的保護(hù)作用。

3.3周邊建筑物、管線沉降

本工程從基坑開挖至施工至±0.00耗時(shí)17個(gè)月，該過程中，周邊建筑物沉降隨著時(shí)間推移，變形逐漸增加，基坑周邊建筑物最大沉降點(diǎn)位于距離基坑邊約10m處，最大沉降量約20mm，不均勻沉降差8mm，現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)建筑結(jié)構(gòu)無明顯裂縫，不影響建筑物使用。周邊市政管線最大沉降約45mm，主要位于場(chǎng)地西側(cè)市政道路下，該道路為本工程施工期間唯一與外界聯(lián)通的施工道路。

4總結(jié)

周邊環(huán)境復(fù)雜、開挖深度深、施工場(chǎng)地狹小的深厚軟土基坑，支護(hù)設(shè)計(jì)不僅要考慮基坑自身安全問題，還要滿足周邊環(huán)境變形控制要求，考慮施工場(chǎng)地布置。本工程周邊建筑物及市政道路對(duì)基坑變形相當(dāng)敏感，且施工場(chǎng)地狹窄，施工場(chǎng)地布置難以展開，為控制基坑變形對(duì)周邊環(huán)境造成的影響及解決施工場(chǎng)地布置的問題，采用大直徑鉆孔樁增加圍護(hù)體剛度、在支撐上設(shè)置邊桁架和增設(shè)板帶增加支撐剛度、設(shè)置棧橋來增加整個(gè)圍護(hù)系統(tǒng)剛度、不拆除腰梁及細(xì)砂回填等措施控制基坑變形。實(shí)際施工情況及監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該支護(hù)方案較好地達(dá)到了設(shè)計(jì)控制變形的要求，沒有對(duì)周邊環(huán)境造成不良影響。同時(shí)，在支撐上設(shè)置棧橋，較好地處理了施工場(chǎng)地布置及土方開挖、運(yùn)輸?shù)葐栴}，對(duì)類似工程有一定參考意義。

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作者：岑仰潤；袁建標(biāo)；李慧慧；張宏建 單位：杭州市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院