围护设计方法在基坑工程中的应用
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【摘要】本文通过具体的工程案例，叙述了围护方案的比较及选择，施工流程及土方开挖及降水的要求等。同时也介绍了同一工程基坑在周边环境不同的情况下，采用多种基坑围护结构形式的设计思路，基坑围护需注意的事项及预防措施。
【关键词】基坑围护；水泥土搅拌桩； 复合土钉墙；钻孔灌注桩
1 工程概况
本工程总建筑面积为159700m2,地上总建筑面积14800m2,地下建筑面积为11700m2，地面以上5～6层，地下1层，钢筋混凝土框架结构。基坑开挖深度约5.2m，属于深基坑。建筑安全等级为乙级，岩土工程勘察等级为乙级。
2 周围环境概况
场地北临任家塔村民房，东临中兴南路，西临环城河，南临马路。场地开挖后空间狭小，北面民房密布，又紧贴城市道路，而且分布有污水管道、给水管道、电缆沟等复杂的地下管网，基坑开挖深度约5.2m，以上因素给基坑支护造成了不利的影响。基坑支护必须安全、稳定，一旦坑壁失稳，将会造成重大损失和巨大的社会影响。为确保基坑及地下室施工人员的安全，必须采取安全、可靠的支护措施，以确保施工的顺利进行。
3 工程地质条件
基坑开挖涉及到地表下7 m范围内土层，基坑设计参数见表1。拟建场地大部分地段属河塘及田地地段，层厚1.70～5.60 m，表层有大量建筑垃圾。由于基坑大部分位于该层，对基坑整体稳定造成较大隐患，施工时予以适当处理，以确保基坑安全性。
4 围护设计方案
4.1 围护设计方案比较与选择
基坑围护结构的作用是支挡土水压力与截水防渗，使基坑开挖和地下工程能够安全顺利施工。绍兴地区常用的围护结构方案，其优缺点、适用性及经济性比较见表2。
分析表2，对不同围护方案进行比较，场地基坑围护宜按场地周边环境的不同特点，采用相应的型式，以达到同护方案的经济合理性。选择水泥土搅拌桩重力式方案在场地西侧、北侧区域进行围护；复合土钉墙方案在场地施工条件较好的东侧区域进行围护；原水管道及三层建筑区域，则采用钻孔灌注桩并配以深层搅拌桩方式进行围护。
4.2 围护区域划分
根据基坑工程的规模和基坑周边管线、道路、建筑物与红线的距离，基坑总体暂按三级基坑进行设计，局部按二级(原水管侧)考虑。根据基坑不同部位的变形控制要求以及周边环境条件，全场分成三个同护区域。
4.2.1 第1围护区围护设计(水泥土搅拌桩重力式)用于场地的西侧和北侧、南侧。场地西侧采用水泥土搅拌桩重力式进行围护。
水泥土搅拌桩采用2φ700＠1000，墙体宽度5.2 m，搅拌桩长度11.8 m，水泥掺量13％(暗坑填土区域加大到18％)：场地北侧、南侧(2～3层砖混结构区域除外)卸土(宽度不小于8 m)1.0～1.5 m后采用水泥土搅拌桩重力墙进行围护，水泥土搅拌桩采用2φ700@1000，墙体宽度4.2～4.7 m，搅拌桩长度10.3～10.7 m，水泥掺量13％(暗坑填土区域加大到18％)。
4.2.2 第II围护区围护设计(复合土钉墙方案)用于场地东侧。围护施工空间较大，卸土(宽度不小于8 m)1.5 m后采用复合土钉墙方案。
采用两排水泥土搅拌桩，第一排采用2φ700＠900(为确保止水效果，搅拌桩搭接300 mm)，搅拌桩长度10.3 m，第二排采用2φ700@900(搅拌桩搭接与第一排同)，搅拌桩长度7.0m，土钉共设3排，长度从上到下依次为12 m、11 m和9 m，土钉倾角10°，边坡坡角70°。
钻孔灌注桩为φ650＠850，桩长153 m，其中坑底插入深度10．5 m。灌注桩外侧水泥土搅拌桩2φ700@900(为确保止水效果，搅拌桩搭接300mm)作为止水帷幕，围檩采用800 mm×800 mm，混凝土强度等级C30，斜撑采用H400×400×13×21@6000型钢，型钢与水平面夹角为17°。
4.3 坑内加固和降水
考虑到基坑边长较长，为控制基坑整体稳定性，坑内北侧、南侧及西侧采用水泥土搅拌桩暗墩进行加固处理，加同深度4～5 m，东侧(土钉墙)采用2排水泥土搅拌桩加同，加固深度4 m。同时电梯井、集水坑周边采用双排水泥土搅拌桩加固。基坑施工中采用坑内轻型井点进行降水。
5 施工流程及土方开挖、降水要求
5.1 施工流程要点
5.1.1 施工水泥土搅拌桩及钻孔灌注桩，施工土钉墙，降水井点。
5.1.2 放坡挖土，进行坑内降水。
5.1.3 围护桩、围檩及底板强度养护到期后架设钢支撑，开挖剩余土方。
5.1.4 浇筑垫层及底板，并设置传力带。
5.1.5 施工地下一层，钢支撑穿墙处设置止水钢板。
5.1.6 地下室施工完毕后，围护桩与外墙间回填至地面，拆除钢支撑。
5.1.7 施工主楼±0.00以上结构。
5.2 土方开挖要点
5.2.1 不得超挖，开挖面的高差应控制在2 m以内，特别是分界处，并宜按l：1.5放坡；挖机不得碰撞支撑杆件。
5.2.2 基坑边严禁大量堆载。
5.2.3 机械进出口通道局部加固地基。
5.2.4 开挖至设计标高时，混凝土垫层及时浇捣，无垫层坑底最大暴露面积不得大于200 m2。
5.2.5 局部落深区必须先挖至浅坑标高，大面积垫层形成后再向下开挖。
5.2.6 在钻孔灌注桩围护处需满足其留土要求。
5.3 降水要求要点
5.3.1 土方开挖前二周进行基坑轻型井点降水，并采用轻型井点降水，降水深度控制在坑底或局部落深区以下1.0 m。
5.3.2 除降水措施外，地面及坑内应设排水措施，及时排除雨水及地面流水。
6 监测要求要点
基坑监测包括对周边环境的保护监测和对围护体系的安全监测，及时预报施工过程中可能出现的问题，通过信息反馈法指导施工，根据监测资料及时控制和调整施工进度和施工方法。监测的主要内容：
围护桩顶水平位移及沉降；周围建筑物、管道的水平位移及沉降；围护墙体墙身及土体测斜；支撑轴力的测试；坑内外地下水位。
在基坑施工期间，可视测得的位移及内力变化情况加密或减少监测；测得的数据应及时分析。一般情况下，报警值水平、垂直位移大于5 mm/d或累计大于30 mm；坑外地下水位降达500 mm；管线水平、垂直位移大于2 mm/d，累计位移10 mm；原水管道水平、垂直位移大于1mm/d或累计大于5 mm；若测试值达到上述界限须及时报警，并考虑采取相应的控制位移及沉降的措施。
7 小结
基坑围护设计需综合考虑地下工程、基坑工程的类型、开挖深度、工程地质与水文地质条件及基坑周边环境的要求，做到因地制宜、合理设计、精心施工、严格监控，以达到既安全可靠又经济合理的目的。
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