谈地下车库基坑支护降水方案设计

摘要：本项目位于洛阳市宜阳县城红旗中路和人民路相交的东南角，基坑深度为10m，基坑西侧、南侧、东南侧离建筑物较近，其余区域较空旷。水位降深为5.4m，通过综合对比分析，临近建筑物区域采用桩锚支护方式，其余区域采用土钉墙支护方式，降水采用管井降水加明排。目前，该项目已施工回填完毕，监测指标满足规范要求，该设计方案安全、经济、合理，为以后类似环境条件的基坑支护降水提供了宝贵的经验。

关键词：基坑支护降水；复合土钉墙；管井降水；经济本项目

为两层地下车库，位于洛阳市宜阳县城红旗中路和人民路相交的东南角，交通便利。基坑南侧、西侧距离建筑物较近，其余区域较空旷，基坑西侧已建五层砌体结构，距离地库边线4.5m左右；基坑北侧紧邻红旗中路人行道，道路荷载按35kPa考虑；基坑南侧已建五层砌体结构，距离地库边线9.0m左右，基坑东侧为绿化场地。该项目自然地面标高约为-0.7m，坑底标高为-10.7m，基坑深度为10m，根据基坑深度及基坑周边环境，结合本地区类似工程经验［1］，临近建筑物区域采用复桩锚支护方式，其余区域采用土钉墙支护方式，降水采用管井降水加明排［2-4］。距坡顶1.5m范围内禁止堆载，1.5m外支护地面设计荷载为20kPa，基坑周边建筑物每层荷载按15kPa考虑[5-7]。本基坑边坡设计使用期限为12个月。

1场地岩土工程性质

1.1地形及地貌

拟建场地已拆迁，场地地形平坦，自然地面标高介于198.50～198.64m，最大高差为0.14m。场地地貌单元属于洛河I级阶地。

1.2地层结构

场区地层表层为第四系冲洪积作用所形成的黄土状粉土和卵石层，下部为上第三系泥岩，地表为受人类活动影响所形成的填土层。地层土自上而下分述如下。

1.2.1填土（Q4ml）。其呈杂色，主要由粉质黏土和建筑垃圾混杂而成，土质杂乱，均匀性差，层厚为1.20～2.50m。

1.2.2黄土状粉黏质土夹粉土（Q42al+pl）。其呈黄褐～褐黄色，可塑，具有针状孔隙和大孔隙，含炭末、钙质条纹。该层无摇振反应，干强度中等，韧性中等，稍有光泽。下部局部夹有薄层粉土。此层沉积时间短，结构及均匀性差，属新近堆积黄土。其属于中压缩性土，一般层厚为2.5～5.2m，层顶标高介于196.14～197.31m。

1.2.3卵石（Q4al+pl）。卵石（Q4al+pl）有两类，下面逐一进行分析。一是呈杂色，饱和，稍密～中密。岩性成分以石英砂岩、石英岩及少量火成岩、灰岩为主，颗粒呈亚圆形或次棱角状，一般粒径为2～7cm，卵石含量约为60%，充填物多为圆砾、中粗砂及少量黏性土。卵石分选性一般，级配一般。层厚为0.5～1.60m，层顶标高为191.10～194.32m。二是呈杂色，饱和，稍密。岩性成分以石英砂岩、石英岩及少量火成岩、灰岩为主，颗粒呈亚圆形或次棱角状，一般粒径为2～5cm，卵石含量约为55%，充填物多为圆砾、中粗砂及少量黏性土。卵石分选性一般，级配一般。层厚约为0.90～1.8m，层顶标高为192.30～192.92m。

1.2.4泥岩（N）。其以灰褐色为主，局部为棕红色，下部多为灰～灰绿色，呈泥质结构、厚层构造，属软质岩。其以黏粒、粉粒为主，局部含有较多砂质颗粒，富含铁锰质钙质胶结团块和高岭土条带，强度不均匀。该层上部成岩作用一般，呈硬黏土状。下部成岩作用较好，岩芯呈柱状。该层遇水易软化，失水崩解。该层揭露最大层厚为12.6m，层顶标高为189.92～191.02m。各土层设计参数如表1所示。1.4地下水地下水初见水位埋深为5.6～5.8m，稳定水位埋深为5.8～6.0m，稳定水位标高为192.52～193.04m。该地下水类型为潜水，主要受大气降水和河水补给，含水层主要为Q42al+pl层粉质黏土、Q4al+pl层卵石及其亚层，地下水位的年变化幅度保持在2.0m左右。现在为枯水位期，近五年最高水位约为195.00m，历史最高水位约为196.00m，水位高度受洛河河水影响大。

2基坑支护降水方案设计

根据基坑周边地层情况，结合工程经验，临近建筑物及消防水池区域采用桩锚支护，其余区域采用土钉墙支护，共分为四个类型。

2.1类型1

基坑深度为10m，采用桩锚支护。设2排锚索，锚索为3根15.2mm的钢绞线，第一排锚索长为18m，自由段长为6m，第二排锚索长为16m，自由段长为5m。第一排距坡顶3.0m，第二排距第一排3.5m，水平间距为1.6m。在基坑开挖前打灌注桩，并做冠梁，桩长为16m，桩径为800mm。面层混凝土强度等级为C20，厚度为80mm。

2.2类型2

基坑深度为10m，采用桩锚支护。设2排锚索，锚索为3根15.2mm的钢绞线，第一排锚索长为20m，自由段长为6m，第二排锚索长为18m，自由段长为5m。第一排距坡顶3.0m，第二排距第一排3.5m，水平间距为2.4m。在基坑开挖前打灌注桩，并做冠梁，桩长为15m，桩径为600mm。面层混凝土强度等级为C20，厚度为80mm。

2.3类型3

基坑深度为10m，采用1.0∶0.3放坡，设6排土钉，土钉竖向距离为1.5m，水平间距为1.5m。土钉长分别为9.0、14.0、9.0、6.0、6.0、4.5m，其中第二排土钉为2根15.2mm的预应力锚索。在基坑开挖前打微型桩，并做冠梁，桩长为14m，桩径为150mm，间距为1.5m。面层混凝土强度等级为C20，厚度为100mm。

2.4类型4

基坑深度为10m，采用1.0∶0.5放坡，设6排土钉，土钉竖向距离为1.4、1.5、1.5、1.5、1.5、1.5m，水平间距为1.5m。土钉长分别为7.5、9.0、6.0、6.0、5.0、3.0m，其中第四、五排土钉为打入式Q235钢管（管径48mm，壁厚3.0mm，注浆压力不小于1.0MPa）。面层混凝土强度等级为C20，厚度为100mm。基坑降水深度为-4.7m，由于室内地坪下13.0m的位置已进入泥岩，泥岩作为不透水层，降水采用潜水完整井进行计算，渗透系数按照60m/d考虑，按照式（1）进行计算，可得基坑降水总涌水Q=6258.1m3/d。按照式（2）进行计算，可得单井理论出水量q=221.3m3/d。经计算，本项目共布置降水井37眼，其中基坑四周布置28眼，基坑内布置9眼疏干井，基坑内疏干井数量可以根据基坑开挖速度进行调整，若开挖速度快，疏干井可适当增加，若开挖速度慢，疏干井数量可适当减少［8-9］。式中，Q为基坑降水总涌水量，m3/d；k为渗透系数，m/d；H为潜水含水层厚度，m；sd为基坑地下水位的设计降深，m；R为降水影响半径，m；r0为基坑等效半径，m，可按r0=A/π计算，A为基坑面积，m2。式中，q为单井出水能力，m3/d；r为过滤器半径，m；l为过滤器进水部分的长度，m；k为含水层渗透系数，m/d。

3监测结果分析

根据基坑支护设计方案和相关规范要求，确定本基坑5项监测内容，分别是42个位移观测点（水平、竖向），15个周边建筑物沉降观测点，18个周边地表沉降观测点，12个深层水平位移（测斜）观测点，7个水位观测点。从基坑开挖开始监测，到基坑回填结束监测，共计观测时间9个月，观测次数为75次。在观测过程中和观测结束观测后，各项监测内容最大变形值均未超过预警值［10-11］，具体如表2所示。由表2分析可知，变形最大值均未超过预警值，变形最大值和最小值之差也很小，可见在整个变形监测期间，对基坑的监测是有效的，而且在位移或沉降变形较大或者突变时，及时加密了监测频率并进行了现场巡视检查，对隐患点进行报警，很好地指导了施工，整个基坑监测达到了方案要求。另外，监测结果表明，基坑在使用过程中整体是安全的。

4结语

监测数据表明，本项目采用的方案经济、安全，缩短了工期，为以后类似环境条件复杂的基坑支护降水设计积累了宝贵经验。

参考文献：

［1］机械工业第四设计研究院有限公司.宜阳中医院整体迁建三期（绿地广场地下车库）岩土工程勘察报告书》（详勘）［R］.洛阳：机械工业第四设计研究院有限公司，2016.

［2］住房和城乡建设部.建筑基坑支护技术规程：JGJ120—2012［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［3］住房和城乡建设部.建筑基坑工程监测技术规范：GB50497—2009［S］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

［4］中国工程建设标准化协会.基坑土钉支护技术规程：CECS96—1997［S］.北京：中国标准出版社，1997.

［5］住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.复合土钉墙基坑支护技术规范：GB50739—2011［S］.北京：中国计划出版社，2012.

［6］住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.建筑地基基础工程施工质量验收规范：GB50202—2018［S］.北京：中国计划出版社，2018.

［7］住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.混凝土结构设计规范：GB50010—2010［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［8］河南省住房和城乡建设厅.河南省基坑工程技术规范：DBJ41/139—2014［S］.北京：中国建筑工业出版社，2014.

［9］建设部.建筑桩基技术规范：JGJ94—2008［S］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

［10］住房和城乡建设部.湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程：JGJ167—2009［S］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

［11］住房和城乡建设部.建筑地基基础设计规范：GB50007—2011［S］.北京：中国计划出版社，2012.

作者：赵继涛 李良成 李超杰 单位：机械工业第四设计研究院有限公司