珠海市某基坑支护工程设计优化实例

珠海市某基坑支护工程设计优化实例
摘要：本文以具体工程为例，简要介绍珠海市某基坑砂层厚、周边环境复杂的场地，采用钻孔灌注桩加内支撑支护，止水采用三重管高压旋喷桩的支护方案，给类似工程的基坑支护设计与施工提供借鉴。

关健词：钻孔灌注桩、内支撑、三重管高压旋喷、砂层
工程概述
随着城市化进程加快，城市人口高度集中，生产和交通工具密集，使有限的城市空间资源不断超荷，城市用地产生现代城市的建设除了建造高层建筑外，开发和利用地下空间，向地下发展是必然的。

在地下室建造过程中，基坑支护是一个不可缺少环节，特别是在复杂地层、复杂周边环境条件下，如何经济合理地解决好基坑支护问题，是在整个工程中占有主要地位。

珠海市为滨海城市，场地地层普遍存在较厚的砂层，现结合珠海某基坑工程介绍复杂地层及周边管线密集场地的深基坑支护设计及施工。

工程概况
珠海市某基坑支护工程位于珠海市香洲区乐园路，紧靠乐园路。

该工程设二层地下室，总建筑面积约40000平方米。

本工程地下室为2层，基坑底设计标高为-8.5m～-9.0m。

（注：本工程设计标高+0.000m相当于绝对标高4.35m。

）工程场地平整，现地面标高约为±0.00m，基坑开挖深度约8.5m～9.0m。

基坑南面与西面紧临马路，并距基坑边1.5～2.8m范围内有较多煤气管及供水管、污水管等，基坑东面与北面距基坑边约6m为小区住宅楼。

工程地质概况
拟建场地位于珠海市乐园路，属三角洲相侵蚀堆积地形，为滨海平原区，表层为冲洪积相堆积物，经人工堆填，地面较为平坦。

该工程场地地基土层主要为人工填土层、三角洲相堆积层、残积土层和基岩等四大类。

按由上到下顺序分述如下：
人工填土：为素填土，灰黄色，松散，以中粗砂为主，含少量红砖块、
石块，碎混凝土块。

厚度0.5～4.0m。

中、粗砂：呈灰黄色～黄褐色，松散，饱水，组配良好，含少量砾砂。

层厚2.5～15.1m。

砾砂：灰白色～褐黄色，以松散状为主，下部多呈稍密状，含少量粘土。

层厚2.1～9.9m。

砾质粘性土：灰白色～褐黄色，可塑，大于2mm石英砾，在20%～30%间，岩芯呈土柱状。

层厚4.4～10.5m。

砾质粘性土：呈褐红色、黄褐色带灰白色，硬塑，大于2mm石英砾，颗粒粗大，粒径多在3～4mm间，含量在23%，岩芯呈土柱状。

层厚4.4～13.8m。

全风化花岗岩：呈褐红色带灰白或灰黄色，矿物风化较彻底，矿物颗粒较大，胶结性显著降低，原岩中粗粒结构仍能辩别，芯样呈土柱状。

层厚2.8～12.2m。

强风化花岗岩：灰黄色，中粗粒结构尚可辩，大部分矿物虽明显风化，但矿物形晶格架尚存，呈半岩半土状，以土状为主。

层厚2.8～11.4m。

中风化花岗岩：呈灰白色带黄褐色，较坚硬，粗粒结构或似斑状结构，可见垂向裂面，岩芯短柱状，。

层厚0.6～4.4m。

微风化花岗岩：灰白色，坚硬，锤击声脆，粗粒结构或似斑状结构，岩质新鲜，岩芯呈长柱状，岩体稳定，完整。

层厚1.7～3.95m。

水文地质条件：场区地下水主要第四系三角洲相粗砂、砾砂层中的孔隙潜水及中风化花岗岩中基岩中基岩裂隙水，具微承压性，主要受大气降水及海水侧向补及，水位在2.5～4.1m，。

钻探期间正值枯水期，雨水期水位将上涨1.5～2.0m。

场区地下水具有中等透水性与中等水量，地下水对砼无侵蚀性。

支护结构选择的思路
支护结构形式多种多样，如何结合场地环境条件、地质情况及基坑开挖的范围和深度选择合理的最佳支护方案是较困难的，这种最佳方案应满足几个条件，首先支护必须稳定，在土方开挖期间不产生结构破坏和超过容许的变形，能抵抗地下室竣工到±0.00的工期内所出现的天然危害；其次造价较经济，施工周期短，因为是临时性工程，支护结构功能在基础完成后，其价值丧失，因此应选择造价经济的支护方案；再次应方便施工，不致因不合理的支护方案，造成土方开挖和基础施工的难度及劳动力附加费用的增加。

本基坑特点是场地地层砂层厚，最厚砂层达20多米，砂层底板埋深达24～25m，其次是周边环境复杂，基坑南面及西面临边马路，并埋设煤气管、污
水管及供水管。

这样复杂的地层及周边环境，要求支护方案必须安全稳定。

鉴于上述情况，支护结构选择钻孔桩加一道内地撑的支护结构，止水采用桩间三重管高压旋喷的支护方案。

支护设计
本基坑采用排桩和内支撑的支护方案，根据工程地质、周边环境的不同，分为I~II区。

Ⅰ区排桩采用钻孔灌注桩，直径为1000mm，间距为1150mm，桩顶高程为-0.5m，桩长为20.0m。

桩的砼标号为C30。

Ⅱ区排桩采用钻孔灌注桩，直径为1000mm，间距为1150mm，桩顶高程为-0.5m，桩长为17.0m。

桩的砼标号为C30。

桩设冠梁和腰梁，冠梁宽1000mm，高1000mm，顶面高程为-0.5m；冠梁的砼标号为C30。

支撑梁分别采用（宽1000mm×高1000mm）和（宽800mm×高1000mm）两种，支撑梁砼标号为C30。

5-1、土层参数的确定
5-2、支护剖面
5-3、计算结果
内力位移包络图：
抗倾覆安全系数:
Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力
决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。

Ma——主动土压力对桩底的弯矩;
序号支锚类型材料抗力(kN/m)
1 内撑250.000
Ks = 1.442 ＞1.200,满足规范要求!
5-4、三重管旋喷施工参数确定
目前国内常用的止水方案有深层搅拌桩、高压旋喷桩等，深层搅拌桩有其造价底质量容易控制，但砂层较厚场地（厚达20多米）不易适用，桩长超过十几米时桩与桩之间的搭接处容易形成分叉，难以形成完整的止水帷幕，因此采用桩间三重管高压旋喷止水方案，其参数见下表。

施工技术参数表
变形监测结果及出现的问题
6-1、基坑监测项目包括坑顶水平位移、坑底沉降、测斜、地下水位观测以及路面管线沉降（基坑变形详见表）
位置坑顶最大
位移测斜最大
位移地下水位最大沉降
东面15mm 18mm 1700mm 18mm
南面20mm 25mm 2200mm 26mm
西面16mm 24mm 1500mm 30mm
北面18mm 22mm 1100mm 18mm
根据以上基坑变形监测数据，本基坑变形均在变形控制值范围之内。

6-2、出现问题
在基坑开挖过程中南面有三个漏水点，并有一个漏水点现现大量的涌砂现象，由于应急措施准备工作充分，及时对漏水点进行封堵，对基坑无造成影响。

结语
目前国内常用的支护方案是喷锚支护方案、排桩加预应力锚索方案、排桩加内支撑方案以及地下连续墙方案等。

其中喷锚支护方案其工程造价最低，地下连续墙方案的工程造价最高。

本场地砂层厚、周边环境复杂、基坑支护变形控制要求高，原设计方案深层搅拌桩止水，支护采用喷锚的方案，其危险性极大，不易采用。

选用排桩加内支撑方案是最优化的方案。

厚达20多米砂层场地选择哪种止水方案是关键的环节，除南面出三个漏水点外，其余三面未发生基坑漏水，说明三重管高压旋喷止水方案合理的施工工艺，但施工过程必须严格控制止水桩的各参数。

基坑支护工程是一项系统工程，技术复杂、风险大的工程，不仅要设计
合理，施工队伍的选择也是至关重要的，一定要选择技术娴熟、经验丰富的施工队伍来承担其施工项目。

作好抢险应急措施和人力、机械、材料准备，要采取信息化施工方法，监测资料一定要及时准确，设计要根据现场监测资料、现场施工中发现问题，及时调整修改方案。

参考文献：
[1]JGJ120—99建筑基坑支护技术规程[S].
[2]DBJ/15—20—97建筑基坑支护工程技术规程[S].
[3]DBJ/15—31—2003建筑地基基础设计规范[S].
[4]余志成,施文华.深基坑支护设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.
[5]刘建航,侯学渊.基坑工程手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1997.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。