導(dǎo)語(yǔ)：軟土地區(qū)某深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：以上海市中心某深基坑項(xiàng)目為例，針對(duì)基坑處于軟土地區(qū)、土質(zhì)條件差且周邊環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，采用地下連續(xù)墻和內(nèi)支撐相結(jié)合的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，并通過(guò)有限元分析計(jì)算表明本設(shè)計(jì)滿(mǎn)足基坑和周邊建筑物安全的各項(xiàng)要求。另在軟土地區(qū)深基坑設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)考慮除圍護(hù)體剖面設(shè)計(jì)的安全性外，更重要的是處理基坑的變形和地下水對(duì)基坑開(kāi)挖的影響，減少基坑變形并結(jié)合合理的降水方案以確?；娱_(kāi)挖的安全施工。

關(guān)鍵詞：軟土地區(qū)；地下連續(xù)墻；鋼筋混凝土內(nèi)支撐；承壓水

1概述

近年來(lái)，隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市用地的限制，城市建筑基坑逐漸向更深、更具風(fēng)險(xiǎn)的趨勢(shì)發(fā)展?；由疃仍酱?、周邊環(huán)境越復(fù)雜，將導(dǎo)致設(shè)計(jì)和施工的難度也越來(lái)越大。本文根據(jù)深基坑實(shí)際的項(xiàng)目案例，對(duì)軟土地區(qū)具有地質(zhì)條件差、周邊環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)的深基坑進(jìn)行了系統(tǒng)性的計(jì)算與分析。

2工程概況

2.1項(xiàng)目位置

本工程位于上海市黃浦區(qū)王家碼頭路、王家嘴角街北角（見(jiàn)圖1）?；佑?層地下車(chē)庫(kù)與南側(cè)地下聯(lián)通道兩部分組成。北側(cè)地庫(kù)基坑開(kāi)挖面積約3200m2，基坑開(kāi)挖深約15.30m（承臺(tái)底），集水井等落深區(qū)深度為1.4m（自底板算起）；南側(cè)地下聯(lián)通路基坑開(kāi)挖面積約560m2,基坑開(kāi)挖深約15.30m～7.85m；基坑總周長(zhǎng)約為255m。

2.2基坑周邊環(huán)境

本基坑場(chǎng)地現(xiàn)狀為臨近工程的臨設(shè)用地。由圖1可知，基坑北側(cè)邊線(xiàn)距用地紅線(xiàn)最近處約3.5m；紅線(xiàn)外為泛海國(guó)際公寓高層建筑，其地下室距基坑邊線(xiàn)約9.6m?；?xùn)|側(cè)邊線(xiàn)距用地紅線(xiàn)約2m，紅線(xiàn)外為寬20m的王家嘴角街，路東側(cè)為1幢18層建筑。基坑南側(cè)邊線(xiàn)距用地紅線(xiàn)約2.7m；紅線(xiàn)外為寬11m王家碼頭路，路南側(cè)為2~7層民房。基坑西側(cè)邊線(xiàn)距用地紅線(xiàn)約3m，紅線(xiàn)外為泛海國(guó)際公寓高層建筑，其3層地下室距基坑邊線(xiàn)約8.0m。另外，周邊2條道路下分布有數(shù)量眾多的重要地下管線(xiàn)（給水管道，污水管道，雨水管道）。因此，本基坑周邊環(huán)境很復(fù)雜（見(jiàn)圖2），增加了設(shè)計(jì)難度。

2.3工程地質(zhì)和水文地質(zhì)概況

2.3.1工程地質(zhì)擬建場(chǎng)地勘察揭露的地基土均屬第四紀(jì)松散沉積物。按其結(jié)構(gòu)特征、時(shí)代成因和物理力學(xué)性質(zhì)劃分為4大層及所屬亞層。土層分類(lèi)及其主要土層參數(shù)見(jiàn)圖3。2.3.2水文地質(zhì)條件潛水：擬建場(chǎng)地淺部地下水屬潛水類(lèi)型，主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水和地表水。設(shè)計(jì)時(shí)地下潛水位按上海市平均水位0.5m考慮。承壓水：第一承壓水含水層為第⑦1層砂質(zhì)粉土，承壓水位低于潛水位，承壓水水位按最不利情況埋深3.0m計(jì)算。

3圍護(hù)設(shè)計(jì)方案選擇

3.1設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1）基坑開(kāi)挖深度大本基坑工程地庫(kù)和南側(cè)通道基坑最大開(kāi)挖深度達(dá)15.3m且開(kāi)挖面小。為此，確?；拥陌踩┕な潜敬螄o(hù)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。2）基坑周邊環(huán)境復(fù)雜基坑緊鄰的現(xiàn)狀道路下分布著數(shù)量眾多的地下管線(xiàn)，且周邊的建筑均為高層結(jié)構(gòu)，地下層深。為此，環(huán)境對(duì)基坑變形的要求高。3）施工場(chǎng)地狹小基地內(nèi)空間有限，地庫(kù)邊距離用地紅線(xiàn)最小僅為2m，圍護(hù)設(shè)計(jì)須為施工創(chuàng)造條件，解決施工用地和施工道路問(wèn)題。4）流砂及管涌的影響上海地區(qū)以軟土為主，須確保基坑圍護(hù)隔水效果，避免在動(dòng)水壓力作用下易發(fā)生流砂和管涌事故，設(shè)計(jì)應(yīng)確保圍護(hù)體系具有良好的止水性能。5）其他本次基坑由地下車(chē)庫(kù)和南側(cè)地下聯(lián)通道兩部分組成，基底存在高差，聯(lián)通道深度沿縱向漸變，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩部分同時(shí)施工的相互影響及換撐的有效實(shí)施，以確保基坑安全實(shí)施。

3.2圍護(hù)方案的選擇

圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的選擇，不僅關(guān)系基坑開(kāi)挖和周邊環(huán)境的安全，還直接影響土方開(kāi)挖和地下結(jié)構(gòu)的施工成本。基坑圍護(hù)是個(gè)系統(tǒng)工程，要求受力合理、施工方便、工期短。根據(jù)上海市工程建筑規(guī)范《基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DG/TJ08—61—2018，本項(xiàng)目的基坑安全等級(jí)為一級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí)為二級(jí)。通過(guò)上述的難點(diǎn)分析，結(jié)合項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)的要求和場(chǎng)地的特點(diǎn)，經(jīng)比選后采用了地下連續(xù)墻的圍護(hù)形式。地下連續(xù)墻抗側(cè)剛度大，并具有擋土和止水功能，可有效的保護(hù)周邊環(huán)境，適用于基坑開(kāi)挖深度較深（一般超過(guò)12m）及周邊環(huán)境保護(hù)要求高的基坑工程，經(jīng)濟(jì)性較好。本次考慮基坑開(kāi)挖深度較深，設(shè)置三道鋼筋混凝土水平支撐以滿(mǎn)足基坑安全和變形的控制要求。

4圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文以項(xiàng)目中不利的地庫(kù)部分基坑（開(kāi)挖深度15.3m）設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行合理結(jié)構(gòu)布置，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證及設(shè)計(jì)必要的輔助措施。

4.1結(jié)構(gòu)布置

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻,地下連續(xù)墻深度共34.3m，其中基坑深度為15.3m,嵌固深度為19m。基坑共設(shè)置三道鋼筋混凝土支撐，間距6m左右，第一道支撐設(shè)置了施工中挖、運(yùn)土用的棧橋，方便施工，降低了施工技術(shù)措施費(fèi)，截面尺寸見(jiàn)表1?；又我附浅叽缇鶠?00mm×500mm，棧橋板厚300mm。墻縫采用圓形鎖口管接頭。立柱采用490mm×490mm鋼格構(gòu)立柱，新增立柱樁均為Φ850mm鉆孔灌注樁,利用工程樁的立柱樁均需將工程樁頂部4m范圍擴(kuò)徑至Φ850mm鉆孔灌注樁。基坑支撐體系見(jiàn)圖4，剖面圖見(jiàn)圖5。

4.2計(jì)算分析

本項(xiàng)目采用同濟(jì)啟明星深基坑支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件（FRWS9.0版）及支撐結(jié)構(gòu)分析計(jì)算軟件（BSC4.0版）進(jìn)行有限元分析。在確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度時(shí)，可根據(jù)坑底土層的工程力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行墻體的抗傾覆和整體穩(wěn)定性及墻前基底土體的抗隆起和抗管涌穩(wěn)定性驗(yàn)算；坑外土體土壓力則按朗肯土壓力模式計(jì)算，水土分算，C，φ值取圖3中的固結(jié)快剪峰值指標(biāo)；地面附加荷載取20kPa；地下水位按地表下0.5m計(jì)。4.2.1計(jì)算工況為施工方便、節(jié)約工期、控制成本，基坑施工采圖6剖面變形內(nèi)力包絡(luò)圖用明挖順筑法施工，具體工況為：沿基坑深度方向從上至下挖土至對(duì)應(yīng)標(biāo)高的支撐頂部，然后及時(shí)澆筑混凝土支撐，直至挖至坑底做素混凝土墊層并澆筑混凝土底板；待底板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除第三道支撐；待下二層板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除第二道支撐；待下一層板達(dá)到強(qiáng)度拆除第一道支撐；最后澆筑頂板，外墻防水施工，完成后進(jìn)行坑壁回填，割除鋼格構(gòu)柱。4.2.2地連墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移驗(yàn)算實(shí)際模擬整個(gè)施工工況，分析在各工況下的內(nèi)力并對(duì)其進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)進(jìn)行了配筋計(jì)算；連續(xù)墻的設(shè)計(jì)厚度最終取800mm，可以滿(mǎn)足承載力極限狀態(tài)要求，結(jié)構(gòu)位移為12.9mm，小于0.3％H（H為基坑深度），設(shè)計(jì)滿(mǎn)足安全性要求，見(jiàn)圖6。4.2.3整體穩(wěn)定性驗(yàn)算本基坑的整體穩(wěn)定性采用瑞典條分法計(jì)算，得到的整體穩(wěn)定性系數(shù)2.61>1.25。一般來(lái)講，考慮內(nèi)支撐作用時(shí)，通常不會(huì)發(fā)生整體穩(wěn)定破壞。因此，對(duì)于只設(shè)一道支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，需驗(yàn)算整體滑動(dòng)，對(duì)設(shè)多道內(nèi)支撐時(shí)可不作驗(yàn)算[1]。4.2.4抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算由于本圍護(hù)有三道內(nèi)支撐，不存在繞支護(hù)底端的傾覆穩(wěn)定問(wèn)題，只需驗(yàn)算以最下一道支撐支點(diǎn)的傾覆，經(jīng)計(jì)算，抗傾覆系數(shù)為2.36>1.2，滿(mǎn)足規(guī)范要求。4.2.5抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算本工程坑底土體強(qiáng)度較低，為防止因地下連續(xù)墻嵌固深度過(guò)小而引起土體向基坑內(nèi)隆起擠出，故須對(duì)深基坑進(jìn)行抗隆起破壞驗(yàn)算?？孤∑鸱€(wěn)定性的計(jì)算方法采用圓弧滑動(dòng)法，經(jīng)計(jì)算，抗隆起安全系數(shù)為3.27>2.2，滿(mǎn)足規(guī)范要求。4.2.6支撐驗(yàn)算本次支撐體系與圍護(hù)墻進(jìn)行聯(lián)合分析。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2，支撐和承載力均滿(mǎn)足要求。

4.3基坑輔助設(shè)計(jì)措施

1）地下連續(xù)墻槽壁加固基坑工程的環(huán)境保護(hù)等級(jí)為一級(jí)或基坑開(kāi)挖深度范圍的土層中粉性土或砂土較厚時(shí)，宜采用槽壁預(yù)加固的措施[2]。本基坑環(huán)境保護(hù)等級(jí)為二級(jí)，且基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)有較厚的粉土，為保證地下連續(xù)墻成槽過(guò)程的施工質(zhì)量，故在槽壁頂兩側(cè)同時(shí)采用了Φ850mm三軸攪拌樁加固的措施。同時(shí)考慮到節(jié)約造價(jià)，槽壁頂外側(cè)加固采用套打、內(nèi)側(cè)采用搭接的形式，使得剖面設(shè)計(jì)更為完善。2）基坑降水設(shè)計(jì)因周邊環(huán)境復(fù)雜、建筑物距基坑距離較近，且基底位于③2砂質(zhì)粉土中，可采用地下連續(xù)墻兼作豎直隔水帷幕+坑內(nèi)管井井點(diǎn)的降水方案，對(duì)基坑坑內(nèi)進(jìn)行疏干降水。降水井按降水面積約200m2進(jìn)行交錯(cuò)布置，降水須將基坑內(nèi)水位降低到基底以下1.0m。另外，基坑承壓水含水層為⑦1層砂質(zhì)粉土。根據(jù)規(guī)范要求，承壓水作用下的坑底突涌穩(wěn)定性安全系數(shù)不應(yīng)小于1.1[3]。本次基坑一般區(qū)域開(kāi)挖深度達(dá)15.3m，承壓水水頭埋深在3.0m~12m，設(shè)計(jì)須按最不利承壓水頭3m進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)基坑各邊地質(zhì)鉆孔展開(kāi)剖面圖，復(fù)核了抗突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果，正常基坑開(kāi)挖深度情況下僅有東北區(qū)域G1孔、C1孔、G2孔抗突涌穩(wěn)定系數(shù)不滿(mǎn)足要求，基坑須在東北側(cè)區(qū)域布置3口降壓備用井，均布置局部深坑附近，基坑開(kāi)挖期間根據(jù)承壓水頭監(jiān)測(cè)情況按需降壓。

5結(jié)論

以上海市區(qū)某深基坑工程設(shè)計(jì)為背景，通過(guò)介紹深基坑的工程地質(zhì)及復(fù)雜的周邊環(huán)境條件，重點(diǎn)分析了深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體的剖面設(shè)計(jì)和三道混凝土支撐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并同時(shí)運(yùn)用同濟(jì)啟明星深基坑計(jì)算軟件進(jìn)行了有限元計(jì)算復(fù)核的設(shè)計(jì)流程。最終結(jié)果表明：設(shè)計(jì)采用地下連續(xù)墻加三道內(nèi)支撐支護(hù)在軟土地區(qū)開(kāi)挖深度15.0m左右、周邊環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格、施工用地比較緊張、防滲透性能要求高的深基坑是合理的設(shè)計(jì)。另外，為了更好的控制基坑的變形、保護(hù)周邊環(huán)境，設(shè)計(jì)時(shí)采用了對(duì)地下連續(xù)墻兩側(cè)土體進(jìn)行了加固的輔助設(shè)計(jì)措施，并采用了豎直隔水帷幕+坑內(nèi)管井降潛水和按需降承壓水的降水方案，使基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)更加完善。

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作者：丁如花 單位：余姚市城鄉(xiāng)建筑設(shè)計(jì)院