某安置房项目基坑支护方案设计

摘要:目前随着城市用地越来越紧张，各方对建筑工程用地面积诉求越来越高，由此导致的建设项目基坑越来越深，基坑周边的环境也越来越复杂，对基坑设计人员及施工提出了越来越高的要求。本文以北京市通州区某基坑项目为例，阐述本项目基坑支护方案考虑各方要素及应对各种问题而采用的各种方案。

关键词:支护桩;止水帷幕;锚索;降水井;疏干井;双排桩

1项目概况

某拟建场地位于北京市通州区，场地西侧约8．5m为既有市政道路，场地南侧17．0m为既有建筑，场地东侧北部为空地，东侧南侧为既有建筑，场地北侧12～18m处为既有住宅。本工程建设用地面积19301．2m2，总建筑面积63319．57m2，其中地上建筑面积37796．38m2，地下建筑面积25523．19m2，本工程±0．00标高为22．20m。本项目主地下室为3层，基底标高按7．70m考虑，基坑开挖深度13．8m;2#、4#及5#楼设1层地下室，基底标高按照18．40m考虑，幼儿园设1层地下室，基底标高地面标高按16．20m。场地整平标高按21．50m考虑。

2工程地质条件

2．1地形地貌

拟建场地地貌单元为潮白河洪冲积扇中下部，地面标高为20．98～23．61m，地形较为平坦，周边有既有建筑，交通便利。拟建场地地下分布有不明地下管线，具体设施的分布、走向、埋深等情况需在施工前进一步查明。

2．2地层概况

根据现场钻探与原位测试及室内土工试验成果的综合分析，在本次岩土工程勘察最大勘探深度范围内所分布的土层按沉积年代、成因类型可分为人工堆积层、新近沉积层与一般第四纪沉积层3大类，按地层岩性及工程特性进一步划分为9个大层，现分述如下:人工堆积层:该层分布于地表，主要为人工堆积之粉质黏土－黏质粉土素填土①层，杂填土①－1层。新近沉积层:该层分布于人工堆积层之下，主要为新近沉积之粉砂②层，粉质黏土－重粉质黏土②－1层，黏质粉土－砂质粉土②－2层，粉砂－细砂③层，细砂－中砂④层。一般第四纪沉积层:该层分布于新近沉积层之下，主要为一般第四纪沉积之粉质黏土－重粉质黏土⑤层，黏质粉土－砂质粉土⑤－1层，细砂－中砂⑥层，粉质黏土－重粉质黏土⑦层，黏质粉土⑦－1层，细砂－中砂⑧层，粉质黏土⑧－1层，细砂－中砂⑨层。

2．3地下水

在勘察期间在40．0m的勘探深度范围内观测到3层地下水，与本项目相关的仅为前2层地下水。第一层地下水的类型为潜水，稳定水位标高在11．79～13．72m(埋深8．4～11．0m)左右，主要含水层粉砂－细砂③层，细砂－中砂④层。第二层地下水的类型为承压水，稳定水位标高3．25～5．79m(埋深16．2～19．1m)左右，主要含水层细砂－中砂⑥层。第三层地下水的类型为承压水，稳定水位标高－6．01～－3．69m(埋深25．3～27．9m)左右，主要含水层细砂－中砂⑧层，细砂－中砂⑨层。工程场区的潜水主要接受地下水侧向迳流等方式补给，以地下水侧向迳流及越流为主要排泄方式。天然动态类型属渗入－迳流型，其水位年动态变化规律一般为:11月份～次年3月份水位较高，其他月份水位相对较低，其水位年变幅一般为2～3m。工程场区的承压水主要接受地下迳流补给，以地下迳流、人工开采为主要排泄方式，其天然动态类型属渗入～迳流型;承压水的动态变化规律比潜水稍有滞后，当年最高水位出现在9～11月，最低水位出现在6～7月，年变幅约为1～2m。

2．4地震

根据《中国地震动参数区划图》(GB18306—2015)之附录C(“全国城镇Ⅱ类场地基本地震动峰值加速度和基本地震动加速度反应谱特征周期”)，拟建场地Ⅱ类场地条件下的地震动峰值加速度为0．20g，反应谱特征周期为0．40s。本工程场区的地震动峰值加速度为0．20g，又根据该区划图之附录G，该地震动峰值加速度所对应的地震基本烈度为Ⅷ度。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)(2016年版)，拟建场区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0．20g，设计地震分组为第二组。

3支护及降水方案选择

3．1支护方案

根据主地下室开挖深度13．8m，并结合场地周边既有建筑物位置或场地周边未来建设规划，考虑采用围护桩+锚索支护，结合场地周边已有施工经验，桩径初步拟定1000mm，桩间距1600mm。对距离既有建筑较近的北侧基坑位置，单排桩+锚索中锚索会进入既有建筑物桩基础，该处为避免锚索对既有桩基破坏，而采用双排桩+锚索支护方式。

3．2降水方案

根据场地地下水实际情况，结合最近几年水位变幅，本场地地下水位按位于地面下7．50m考虑，对应绝对标高14．00m，按照常规经验，本项目采用管井降水效果较好，且会降低支护结构上水土压力，管井降水是首选降水方案，但因本项目地理位置特殊，当地监管部门为保护水资源，不允许采用降水方式，故本项目采用帷幕桩进行止水，坑内设疏干井配合疏干地下水。

4支护及降水设计参数

素填土①层qsk取18kPa，黏聚力c取5，内摩擦角φ取10°;素填土①－1层qsk取16kPa，黏聚力c取0，内摩擦角φ取15°;粉砂②层qsk取45，黏聚力c取0，内摩擦角φ取26°;粉质黏土－重粉质黏土②1层qsk取40kPa，黏聚力c取16．5kPa，内摩擦角φ取18°;粉砂－细砂③层qsk取55kPa，黏聚力c取0，内摩擦角φ取28°;细砂－中砂④层qsk取70kPa，黏聚力c取0，内摩擦角φ取30°;粉质黏土－重粉质黏土⑤层qsk取55kPa，黏聚力c取23kPa，内摩擦角φ取17°;细砂－中砂⑥层qsk取80kPa，黏聚力c取0，内摩擦角φ取32°。

5设计荷载考虑

本项目设计荷载取值分为3类:①基坑周边堆载取值按照不超过20kPa考虑，范围按照基坑坡口线外2．0m考虑;②基坑周边拟建建筑采用筏板基础建筑，按照每层15kPa考虑，范围按照建筑实际范围取值;③基坑周边采用桩基础区域按照上覆建筑荷载0．3倍进行折减或按照桩基础中点采用上覆荷载全重考虑。

6具体设计方案

6．1主基坑北侧方案

基坑北侧主要采用单排桩+锚索支护，局部段落采用双排桩支护。单排桩区域距离既有建筑约15．0m，该段设计1000mm直径灌注桩，桩间采用3排锚索，通过调整锚索位置，使得最上排锚索基本距既有桩基础范围以内，第二排锚索刚好位于桩基础以下，经过计算按照常规直径150mm锚固体的二次压力注浆锚索长度不能满足要求，该处第一排锚索调整为直径200mm锚固体的二次压力注浆锚索以减短锚索长度。双排桩位置排间距原为1700mm，采用4排锚索方案，第一排位于既有桩基础范围内，存在第一排锚索侵入既有建筑物桩基础，该处经过反复沟通，最终将外排桩移动到红线范围外，排距增大到2700mm，采用200mm锚固体锚索使得锚索排数调整为3排锚索，第一排锚索位于既有桩基础之下，避免对桩基础的破坏。

6．2主基坑其他侧方案

主基坑东侧及南侧为拟建建筑，西侧为既有市政道路，基坑东、西及南侧支护设计基本不受场地限制，采用1000mm灌注桩，桩间距1600mm，桩长13．8m，桩间设3排锚索。基坑东、西及南侧不同之处仅在于基坑边荷载大小不同，基坑西侧主要控制基坑变形，保护西侧既有市政道路的管线等埋藏物，东侧及南侧主要考虑到拟建建筑的建造速度引起基坑周边的超载，基坑变形及超载的问题最终都会影响到支护桩的长度、锚索长度、支护桩配筋大小不同。

6．3其他单体建筑

根据各单体建筑筏板基础埋深及换填处理厚度，考虑到本项目实际场地较小，为给施工单位保留较大的施工场地，本项目采用筏板开挖及换填处理一次土钉支护，故本项目单体建筑实际开挖深度为4．10～5．60m，比筏板埋深更大，放坡坡率采用1∶0．50，土钉墙支护，土钉水平间距1500mm，竖向间距1000～1500mm，共设3～4排土钉，土钉长度4．0～4．5m，采用先成孔后灌浆方式。

6．4降水设计

本项目降水采用止水帷幕+疏干井，止水帷幕采用三轴搅拌桩，桩径650mm，桩长10．5～20．0m(进入隔水层深度不小于1．50m)，间距450mm，搭接200mm;疏干井直径600mm，间距35．0m，井深20．0m，具体位置可根据现场开挖时实际出水情况进行调整。为预防局部止水帷幕漏水失效，帷幕附近布置备用井，同时兼作观测井。

7结论与建议

1)当既有建筑采用桩基础且位于基坑周边时，既有建筑荷载大小及作用位置如何考虑，本文虽然采用了30%的上部荷载折减，但取值没有相关根据，即该处存在一定的不确定性。2)本项目位置原为既有建筑，建筑周边项目所在位置基础及管线埋藏较多，基坑周边土钉施工时应采用洛阳铲成孔，避免损伤周边管线。3)根据本项目实际施工情况，场地周边降水井与帷幕桩之间应保持大于2．0m的间距，或施工时先做帷幕桩再进行降水井施工，以此保证降水井功能。4)本项目根据咨询单位意见对支护桩桩底及桩顶进行优化，根据弯矩分布曲线决定优化长度，对桩顶及桩底配筋进行优化进一步降低造价。5)因本项目工期较紧，且在冬季施工，因此本项目采用水泥均为早强水泥。6)本项目桩前护壁采用内凹形式代替平直护壁形式，避免北京地区冬季冻胀作用对基坑护壁的损坏。7)本项目存在锚索穿透止水帷幕，止水帷幕损坏问题，本设计外侧采用备用降水井进行紧急时刻降水，内侧锚索注浆时采用浆液中添加微膨胀剂，利用微膨胀剂的膨胀特性阻塞止水帷幕上的裂缝，进而保持止水帷幕的有效性。［ID:010959］

参考文献:

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部．建筑基坑支护技术规程:JGJ120－2012［S］．北京:中国标准出版社，2012．

［2］北京市住房和城乡建设委员会．建筑基坑支护技术规程:DB11/489—2016［S］．北京:中国标准出版社，2016．

［3］中华人民共和国住房和城乡建设部．建筑基坑工程监测技术标准:GB50497—2019［S］．北京:中国标准出版社，2019．

［4］刘国彬，王卫东．基坑工程手册［M］．2版．北京:中国建筑工业出版社，2009．

作者：史国博 单位：中交一公局公路勘察设计院有限公司