上海某高层建筑深基坑围护工程设计及分析

上海某高层建筑深基坑围护工程设计及分析

杨云帆

（中国建筑上海设计研究院有限公司上海200063）

【摘要】介绍了上海某高层建筑的工程概况及地质条件，通过方案比选，初步选用深层搅拌水泥土重力式格构挡墙与复合土钉两种基坑支护方法。进一步对这两种方法的稳定性和造价详细对比，最终选定前者进行支护、止水。重点包括了两支护方法的简介、设计方案、造价预算、稳定性计算，以及各项指标对比。

【关键词】深基坑围护设计；深层搅拌水泥土桩；重力式挡墙；复合土钉墙

【中图分类号】TU47【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）10-0005-02

1.引言

基坑开挖是基础和地下工程中的一个传统课题。其中除了土力学中典型的强度与稳定问题，还包含了变形问题，同时又涉及到土与支护结构的共同作用。常用的基坑围护方法有：地下连续墙、灌注桩、土钉墙、SMW工法、深层搅拌法等。

2.本基坑围护结构方案设计依据

2.1工程概况

场地位于杨浦区五角场，拟建工程由3幢18~26层住宅楼组成。本基坑工程属三级基坑，基坑的尺寸为42.2m×20.2m，开挖深度约为4.2m，四周建筑物及道路环绕，周围地下管线分布密集，不宜采用如放坡等占地面积较大的围护措施。

图1基坑周边环境示意图

2.2地质条件

由勘察报告得知，拟建场地土层类别主要由软土、粘性土、粉性土和沙土组成。本工程开挖深度范围内涉及的土层有①、②1、②3-1层，其中②3-1层为粘质粉土，开挖时易渗水，并可能产生流土、流砂。因此在本工程地下室基坑开挖施工时，易产生基坑坍塌破坏，需采取必要的基坑围护措施。

2.3本次选用方案简介

2.3.1方案设计指导思想

根据本工程勘察报告其土质开挖时涉及流土、流砂。且在13.0～17m深度范围内存在淤泥质土层。根据以往工程案例经验及初步论证，选定水泥土深层搅拌桩与复合土钉墙两种方案进行深入比选。

2.3.2深层搅拌桩法概述

深层搅拌桩是利用深层搅拌机,沿深度方向将软土与固化剂就地进行强制搅拌,使土体与固化剂发生物理化学反应,形成具有一定整体性和一定强度的加固体。适用于城市中心区及建筑物较为密集区域软土地基的加固，具有施工过程中，无振动、无噪声、无地面隆起、不排污、不挤土、以及费用低廉等优点。

2.3.3复合土钉墙方案概述

复合式土钉墙，指的是将土钉墙与一种或几种单项支护技术或截水技术有机组合成的复合支护体系。本此采用土钉墙支护及搅拌桩防水帷幕作为复合土钉墙进行初步设计。其具有材料用量少，施工速度快，安全可靠，经济等优点。

3.两方案设计计算与比较

3.1本工程计算要点

本基坑土层分布情况见表1。根据上海市《基坑工程设计规程》（DBJ08-61-97）要求：抗倾覆安全系数KQ>1.1，抗滑移安全系数KHL>1.2，整体稳定安全系数KZ>1.0，抗管涌安全系数Kf>1.5，抗隆起安全系数Ks>1.5。

3.3复合土钉墙方案

3.3.1复合土钉墙方案设计参数

选用直径为45mm钢管作为土钉，不另作配筋。土钉水平间距1m，采用双排深层搅拌桩作为防水帷幕。

3.3.2复合土钉墙方案验算

（1）工程概况

基坑开挖深度为4.2m，坡角为90°，共设4道土钉。地面超载20kPa。

（2）计算结果

经同济启明星FRWSV4.0计算，KQ=8.45，KHL=2.39，KZ=1.85，Kf=1.692。

3.3.3复合土钉墙方案造价计算

3.4两方案稳定性比较

两方案均能满足支护结构各项稳定性要求。通过计算结果数据对比，两方案抗渗性能完全相同，但土钉墙抗滑移稳定性系数偏大，而搅拌法各项指标相近更为科学。另外复合土钉较长需占用基坑外侧的周边场地，可能会引起周围建筑物范围土层失稳和倾覆等不良现象，更有可能破坏地下管线产生严重后果。而深层搅拌桩只需进行坑内加固，对周边环境几乎没有任何影响，而且无噪音，无污染，是闹市区基坑围护的最佳选择。

3.5两方案造价比较

由以上两方案造价计算表可知，复合土钉墙方案略高于搅拌桩重力挡墙方案。另外从施工的复杂程度、工期以及对周围环境的影响等方面加以考虑，无疑是搅拌桩重力挡墙方案更具优势。所以最终选定深层搅拌重力式挡墙为本基坑的围护方案。

4.结论

目前在软土地区深层搅拌桩法与复合土钉墙法都是良好的基坑支护结构，深层搅拌桩法的特点在于施工工期短、无公害、成本低，其抗渗性好，针对不同地质状况的适应性强，施工质量容易得到保证。在非岩石地基或其余抗滑移要求较低的基坑工程中深层搅拌桩法较复合土钉墙具有更优的经济性，是一种具有良好开发前景的支护结构。

参考文献

[1]刘建航,侯学渊.基坑工程手册.中国建筑工业出版社,1997.

[2]高大钊.土力学与基础工程[M].中国建筑工业出版社,1998.

[3]建设部.建筑地基基础设计规范GB50007-2002,中国建筑资讯网.

[4]中国建筑科学研究院.建筑基坑支护技术规程JGJ120-99.

[5]上海市工程建设规范.地基基础设计规范DGJO8-11-1999.

[6]上海市工程建设规范.基坑工程设计规程DGJ08-61-97.