路志南

摘要：甘肃某棚户区改造项目基坑支护、降水项目，地层砂岩层较厚、周边环境较复杂、无放坡条件，采用支护桩+预应力锚索支护形式，部分距离周边既有建筑地下室较近区域采用全粘接锚杆，因砂岩层较厚、渗水性较小，降水采用基坑周边布置降水管井抽降卵石层中潜水+砂岩层中设置截排水明沟、集水井进行砂岩层降水措施，以满足该项目的支护、降水要求。

关键词：基坑；降水管井；砂岩层；锚索；全粘接锚杆

中图分类号：TU91文献标志码：A

0引言

基坑支护、降水是为保证地下主体结构施工及基坑周边环境安全，对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施[1]，随着现阶段建设项目越来越大，基坑规模也越来越大，由于基坑在地下施工，与地下土层性质关系极为密切，各地区地层差异性极大，基坑支护、降水方式因地层不同、区域不同采取的方式不同。本论述通过甘肃某棚户区改造项目基坑实例，考虑其地层影响采用周边布置降水管井+坑底截排水明沟二次降水措施进行降水，根据周边环境采用支护桩+预应力锚索或全粘接锚杆的支护形式很好地控制了周边坡顶位移，取得成功，有关经验可供同类工程参考。

1工程概况

甘肃某棚户区改造项目基坑支护、降水项目，该基坑整体呈不规则状分布，南北长140.0 m～250.0 m，东西宽40.0 m～160.0 m，开挖深度16.2 m～16.8 m，開挖基底标高1 503.6 m（局部1 503.1 m），基坑四周均紧邻既有建筑。依据该项目地勘报告从上至下土层分布为：（1）杂填土层，层厚0.5 m～3.9 m，层底高程1 515.80 m～1 519.46 m；（2）粉土层，层厚1.0～5.0 m，层底高程 1 513.82～1 516.91 m；（3）细砂层，层厚0.6 m～2.5 m，层底高程1 512.17 m～1 515.78 m；（4）卵石层，层厚3.5～8.3 m，层底高程1 507.56 m～1 510.70 m；（5）强风化砂岩层，桔红色，层状构造—钙泥质胶结，层厚4.6 m～6.3 m，层底高程1 501.72～1 505.11 m；（6）中风化砂岩层，桔红色，未穿透，层面标高1 501.72 m～1 505.11 m。场地地下水类型属孔隙潜水，主要含水层为卵石层和强风化砂岩层，流向由南向北，勘察期间水位高程1 514.25 m～1 515.23 m。

该项目依据周边环境及开挖深度分为AB段、BC段、CD段、DE段、EF段、FG段、GH段、HA段共8个断面。该项目基坑支护各段划分如图1所示。

2周边环境

根据建设方提供的该项目总平面图、基础平面图及相应勘察资料，基坑周边环境概况见表1所列。

3基坑支护计算

依据基坑周边环境概况，分析基坑周边道路、建筑物位置、基础型式，同时考虑施工空间，施工人员安置以及施工荷载等因素，结合基坑工程地质、水文地质条件，综合分析，该基坑开挖深度较深，周边无可放坡条件，故采用“支护桩+预应力锚索”的支护措施。

3.1计算参数取值

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012），该基坑开挖深度为16.2 m～16.8 m，周边环境较复杂，故该基坑安全等级定为一级。各项系数取值为：

基坑侧壁重要性系数：1.1；

荷载分项系数：1.25；

桩锚支护整体稳定安全系数：1.35；

桩锚支护抗倾覆稳定安全系数：1.25；

施工现场均布荷载：20 kPa；

城市道路：25 kPa；

建筑：15 kPa/层。

本基坑支护为临时性基坑支护设计，结构设计安全有效期限为24个月。

计算中采用的土性参数见表2所列。

3.2支护计算

式中：Ks——圆弧滑动稳定安全系数；安全等级为一级、二级、三级的支挡式结构，Ks分别不应小于1.35、1.3、1.25；

Ks，i——第i个圆弧滑动体的抗滑力矩与滑动力矩的比值；抗滑力矩与滑动力矩之比的最小值宜通过搜索不同圆心及半径的所有潜在滑动圆弧确定。

设计验算采用北京理正深基坑支护结构设计软件7.0版本，并手工验算复核，最终确定支护设计计算结果。对前述所列8个支护断面进行计算，

部分断面支护断面图及内力计算如图2、3、4、5、6、7、8、9所示。

（1）基坑北侧AB段，开挖深度16.7 m，上部2.0 m采用1∶0.3放坡，下部14.7 m采用支护桩+预应力锚索支护，支护桩采用？1.0 m钢筋混凝土桩，桩身设置3排预应力锚索，具体支护断面及最大工况内力、位移包络图如图2、图3所示。

（2）基坑东侧CD段，开挖深度16.2 m，红线外为地上34层、地下3层砼结构建筑，筏板基础，埋深约14.0 m，坡顶有一道天然气管道，埋深2.0 m。上部1.0 m紧贴管沟采用1∶0.3放坡，下部15.2 m采用支护桩+预应力锚索支护，支护桩采用？1.0 m钢筋混凝土桩，桩身设置3排预应力锚索，由于旁边有地上34层地下3层砼结构，为避免上部2道锚索打入该红线外建筑地下室，故将其调整为2道全粘接预应力锚杆，锚杆长度约6.0 m，避开该既有建筑地下室及基础，另一方面适当加大该断面支护桩的嵌固深度为8.8 m。具体支护断面及最大工况内力、位移包络图如图4、图5所示。

（3）基坑东侧南段EF段，开挖深度16.8 m，红线外4.46 m为地上20层、地下2层光源大厦，基础埋深约8 m，筏板基础。上部1.0 m采用1∶0.3放坡，下部15.8 m采用支护桩+预应力锚索支护，支护桩采用？1.0 m钢筋混凝土桩，桩身设置3排预应力锚索，由于旁边有地上20层地下2层砼结构，为避免上部1道锚索打入该红线外建筑地下室，故将其调整为1道全粘接预应力锚杆，锚杆长度约5.0 m，避开该既有建筑地下室及基础，支护桩嵌固深度设置为6.0 m。具体支护断面及最大工况内力、位移包络图如图6、图7所示。

（4）基坑南侧GH段，开挖深度16.5m，由于紧挨坡顶设置洗车台，故上部无放坡空间，直接地面上打桩，采用支护桩+预应力锚索支护，支护桩采用？1.0m钢筋混凝土桩，桩身设置3排预应力锚索，具体支护断面及最大工况内力、位移包络图如图8、图9所示。

各断面整体圆滑滑动稳定性安全系数及抗倾覆安全系数计算见表3所列。

3.3位移监测

通过现场桩顶设置位移监测点，对该基坑坡顶位移进行监测，从施工开始到结束共监测172次。由于监测精度、人员的影响，监测数据有一定起伏变化，整体趋势为累计增大，监测点位移累计变化量较大的为W6、W17、W26三个监测点，具体位移累计变化趋势如图10所示。

从图10可看出，W6监测点位移累计变化值约16.4 mm，W17监测点位移累计变化值约22.5 mm，W26监测点位移累计变化值约小于位移变化报警值为14.3 mm，故均小于位移报警值30 mm，且趋于稳定状态。

4基坑降水计算

场地地下水主要赋存于卵石层中，砂岩层无扰动软化情况下基本为隔水层。即可将降水分为大量抽排基坑内卵石层中的地下水和有组织疏排基坑内渗出的地下水。

4.1卵石层降水

本项目基坑周边共布置30口降水管井，伸入砂岩层约2.5 m，降水井布置平面图如图11所示。

4.2砂岩层降水

在基坑下沿和建筑外墻外挖明沟宽0.3 m，沟深 0.3 m；在基坑中心部位挖小沟将水引至明沟，坡度为10%或在基坑中心挖集水坑，用排污泵将水排出；基坑四周和周边设置集水坑，深度低于基坑底板-1.0 m。

5结论与建议

对于开挖深度较深，周边既有建筑较多的环境，本项目在砂岩层较厚地层采用支护桩+预应力锚索支护形式，从开挖施工到结束经过172次监测，最大坡顶位移累积量为22.5 mm，未超位移报警值30 mm，且趋于稳定状态，很好地控制了周边坡顶位移。并且对周边无法实施预应力锚索区域采用全粘接锚杆，一方面对周边土质可起到固化加筋作用，另一方面也有土钉抗拉拔作用，同时加大该断面支护桩的嵌固深度，对控制基坑支护结构的稳定起到一定作用。

砂岩层较厚地层，基坑降水可分为两部分，上部透水性较好地层可按相关规范计算基坑总涌水量设置降水管井进行降水，下部砂岩层由于渗透系数较小，管井井点降水存在一定间距，砂岩层面存在起伏以及砂岩层具有一定的隔水性，基坑周边分布的降水井无法排干净砂岩内及砂岩层面降水井渗出的地下水，为防止渗出的地下水浸泡基坑底板下的地基砂岩，在卵石层底与砂岩层面附近设置泄水孔，疏排地下渗水，然后收集并集中疏排至基坑外。

参考文献：

[1]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.

[2]张永波，孙新忠.基坑降水工程[M].北京：地震出版社，2000.

[3]姜清华，颜克诚，蔡枫.浅谈基坑降水发展及优化设计[J].中国水运（理论版），2006（12）：99-101.

[4]李浩，宋园园，周军，等.深基坑桩锚支护结构受力与变形特性现场试验[J].地下空间与工程学报，2017，13（1）：264-270.

[5]刘运亮，沈洪，杨桂芹.国贸中心二期工程深基坑支护技术[J].施工技术，1998，27（9）：18-19.

[6]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.