瑞景圆小区基坑支护结构设计与施工

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【摘要】：本文主要结合瑞景圆小区基坑支护特点，介绍了在周边密集复杂环境、地质条件较差的土层基坑支护结构采用了双排深层搅拌桩、双排长螺旋钻孔灌注桩与冠梁连成一体，形成整体悬臂支护结构。支护结构设计、施工与变形监测，对大城市深基坑支护结构有一点的借鉴意义。

【关键词】长螺旋钻孔灌注桩；深层搅拌桩；冠梁；变形监测

中图分类号：TU2文献标识码： A

前言

在城市建筑高速发展的今天，城区的旧建筑改造工程与周边建筑物、构筑物、地下管线及管网操作空间狭小。为了充分的利用地上和地下空间，建筑物将逐步向高处和深处发展。地下空间的发展和利用率也越来越高，多数情况，新建建筑物基础埋深大于相邻已建建筑物的基础。此时，在复杂的周边环境条件下，新建建筑物基坑的开挖与支护问题显得非常突出和重要，基坑支护的主要问题就是如何确保临近已建建筑物基础下地基土的稳定和控制地基土体的变形。由我院设计并施工的瑞景圆小区基坑支护工程采用了双排深层搅拌桩、双排长螺旋钻孔灌注桩与冠梁连成一体，形成整体悬臂支护结构。通过设计技术工艺与信息化施工技术工艺的手段，为悬臂支护结构树立一个成功的范例。

一、工程概况

瑞景园小区场地周边环境十分复杂，见图1。拟建项目位于昆明市昆瑞路西侧、云南财经大学西校区的北侧。主楼共3栋，地上23层，地下2层。拟建高层住宅楼均为框架剪力墙结构，基础为预应力静压管桩。基坑的东侧为昆瑞路，是主要干道，距道路最近为8.5m；南侧为云南财经大学西校区住宅楼，原基础为浅基础，距开挖最近为7.5m；西侧为黄土坡片区的防护沟，沟深为2m,距防洪沟为2.5米；北侧为云南共青妇干部学校的教学楼、宿舍及住宅楼，原基础未桩基础，距开挖最近为10.5m；基坑周边均有城市地下排水管、煤气管。

本基坑支护工程开挖深度7.5m,基坑的支护为长螺旋钻孔灌注桩、深层搅拌桩、冠梁组合成悬臂支护结构。

图1 现场平面及周边环境示意图

根据《瑞景圆小区岩土勘察报告》，拟建场地土体自上而下为：

①杂填土，层厚0～1.50m；

②素填土1.50～2.60m；

③粘土2.60～3.10m；

④泥炭质土3.10～5.20m；

⑤泥炭质土5.20～16.00m；

场地地下水主要赋存于填土和粘土之间，对混凝土无腐蚀性（表一）

层号 土（岩）层名称 土的重度γ（KN/m3） 基坑支护各土层建议指标 设计验算指标

C（KPa） Φ（度） C（KPa） Φ（度） 压缩模量

①1 杂填土 17.9 *8 *6 10 8 6.67

*10(cq) *8(cq)

*12(uu) *1.8（uu）

①2 素填土 18.3 17.1 7.4 17.1 7.4 5.21

33.3（cq） 12.5（cq）

26（uu） 2（uu）

② 粘土 18.8 25.8 11.2 30.8 11.1 6.1

30.8（cu） 11.1（cu）

34.4 15

③1 泥炭质土 15 10.2 5.2 10.2 5.2 2.02

16.6（cu） 7.8（cu）

*16（uu） *1.8（uu）

③2 粉质粘土 18.8 19.3 9.9 23.5 11.5 5.22

23.5（cu） 11.5（cu）

24.3（uu） 2.4（uu）

③21 粉砂 19.8 9.2 18 25.9 10.3 7.65

25.9（cu） 10.3（cu）

③22 砾砂 *20.0 *3 *30 *3 *30 3.57

③3 粉砂 19.9 4.4 18.9 4.4 18.9 8.19

注：带*的为经验值。

二、基坑支护方案设计

瑞景圆小区基坑支护设计方案不仅要解决支护结构的安全稳定性问题，还要妥善解决周边建筑物、构筑物及周边地下管网在土方开挖、基坑支护、降排水施工和使用过程中安全稳定问题。针对这一问题，我院会同多位专家进行讨论，对于支护结构：（1）若采用内支撑，成本过高；（2）若采用桩+锚，在市区已不提倡；（3）可回收锚索工期长，成本高。经过多方案进行分析比较，认为该基坑采用了双排深层搅拌桩、双排长螺旋钻孔灌注桩与冠梁连成一体，形成整体悬臂支护结构较为安全可靠、经济合理。

2.1深层搅拌桩

深层搅拌桩桩径φ500，采用二次搅拌工艺，桩长于穿过透水层即可，桩间距0.3m，搭接0.2m，选用32.5MPa标号水泥，掺量65kg/m，粉煤灰掺量25～30kg/m，水灰比0.6～0.8（亦可根据现场情况适调水灰比，以确保至少一次下搅全程送浆）。为保证深层搅拌桩在软土地区成桩效果，根据实际情况配料中须加入适量磷石膏或其他具有相同作用及试验效果的外加剂。

2.2长螺旋孔钻灌注桩

支护桩为长螺旋钻孔灌注桩桩径φ800通常设钢筋笼，支护桩钢筋笼直径不小于600mm。主筋锚入冠梁为冠梁高度，支护桩锚入冠梁高度50mm。长螺旋钻孔灌注桩桩身砼强度等级为C25商品混凝土。

2.3冠梁

长螺旋钻孔灌注桩桩顶设置500×2000mm砼冠梁，主筋为9Φ20（Ⅲ级）和10Φ18（Ⅲ级），箍筋为φ8（Ⅱ级）@200mm，加强筋为φ14（Ⅲ级）@2000mm。冠梁砼强度等级C25商品混凝土，施工时认真浇筑、振捣、养护。

冠梁施工时，应将桩顶浮浆、低强度砼及破碎部分清除，冠梁砼浇筑采用土模时，土面应修理平整。

2.4悬臂支护结构

深层搅拌桩、长螺旋钻孔灌注桩及冠梁组合结构见图2、图3、图4。

图2悬臂支护结构横向断面图

三、基坑降水井、回灌井设计

本工程基坑降水主要考虑基坑土方开挖前坑内降水和土方开挖过程中周边回灌井灌水设计和施工。

基坑设计了10口φ1000mm的坑内临时集水井,井深大于开挖深度0.5m,和8口φ1000mm的坑边人工挖孔回灌井，基坑12m。根据开挖过程中支护结构、周边建筑及环境变形监测结果补充地下水。

图3支护结构正面图

图4支护结构横断面大样图

图5支护桩配筋图

四、基坑开挖的监测

基坑工程的监测包括支护结构的监测和周边环境的监测。重点是做好支护结构水平位移、周边建筑物、地下管线变形、地下水位等的监测。

4.1变形监测点布设

基坑开挖前沿基坑边布设变形监测点，点距不大于30m，从基坑边缘以外1～3倍基坑开挖深度范围内的相邻建（构）筑物设必要的沉降监测点，各单体建（构）筑物沉降监测点不少于2个，重要建（构）物沉降监测点不少于3个，及时认真进行观测，指导基坑支护安全施工。

4.2支护结构施工过程监测

在施工过程中，定期(单侧坑壁开挖一层土测一次)进行变形观测，遇到异常变形则要加密观测次数，以变形观测数据指导开挖支护施工。其中，要求沉降监测初始值应在基础桩施工前测得（如桩基施工先于基坑开挖，基坑开挖前进行复测）。

4.3邻近建筑物及管线的监测

（1）邻近建筑物及管线影响的监测内容主要为：平面位移和垂直位移，建筑物裂缝等。监测范围宜从基坑边起开挖深度约2.0～3.0倍的距离，监测周期以基坑开挖开始，至地下室施工结束止。

（2）基坑开挖前仔细检查建筑物原有的裂缝，对发现的每一条裂缝的末端用铅笔作一道与裂缝垂直的标志，标志旁注明：观测时间、裂隙长度、最宽处的宽度、拍照片保存。

（3）在基坑开挖过程中，每天由有经验的工程技术人员对邻近建筑物进行肉眼巡视，检查旧裂缝的发展，测量裂缝的宽度值。测量仪器可用小钢尺和游标尺，裂隙宽度要量至0.1mm。

4.4 地下水监测

（1）地下水监测的主要内容是：水位监测。

（2）水位监测利用测绳和电测水位计进行量测；在基坑四周设置的水位观测井中进行。

（3）降水开始前，所有观测井统一时间实测静止水位，统一编号，量测基准点。

（4）自降水开始，至基坑降水终止期间，定期系统进行水位观测，并做好记录。

（5）监测观测井水位是否底于降水前稳定水位1m。

结束语

本工程基坑采用深层搅拌桩+双排长螺旋钻孔灌注桩+冠梁支护结构，不但有效地限制了支护结构的水平位移，周边环境的沉降，而且保证基坑本身及周边密集建筑物的安全性，得到了建设单位、临近单位和周边居民的好评，是旧城改造成功的范例。

长螺旋灌注桩悬臂支护结构施工工艺简单、技术操作熟练，造价低，在基坑支护结构中具有独特的作用，已在昆明的广泛推广应用。

完备的变形监测体系，保证了基坑支护结构及周边环境按安全性，降低了基坑支护的风险，是指导施工、掌握变形数据的重要依据，确保安全的重要保证。

参考文献：

[1] 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）

[2] 建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）

[3] 建筑桩基技术规范（JGJ94―2008）