深基坑降水与支护技术研究

深基坑降水与支护技术研究

崔斌

崔斌

广东

摘要:降水与支护方案的有效性关系到基坑工程整体的安全与稳定，是后续工程得以顺利开展的关键。本文结合工程实例，在分析基坑工程地质及水文地质条件的基础上，通过对工程的降水方案及护壁方案的计算进行分析，进而选择了最为合理、安全的方案。结果表明，该方案满足基坑变形控制的要求。

关键词:深基坑；降水安全；支护技术；护壁；方案

Deepfoundationpitprecipitationandsupportingtechnologyresearch

CuiBin

guangdong

Pickto:precipitationandsupportingtheeffectivenessoftheproposedschemeisrelatedtothesafetyandstabilityoffoundationpitengineeringasawhole,isthekeytothesubsequentprojectcarriedoutsmoothly.Combiningwithengineeringexamples,ontheanalysisofthefoundationpitengineeringgeologicalandhydrogeologicalconditions,onthebasisoftheengineeringschemeofprecipitationandthecalculationofthecliffschemewereanalyzed,andthenchoosethemostreasonableandsafe.Theresultsshowthattheschemecansatisfytherequirementoffoundationpitdeformationcontrol.

Keywords:deepfoundationpit;Precipitationsecurity;Supportingtechnology;Cliff;scheme

随着我国城市化进程步伐的不断加快，城市建筑行业得到进一步的发展，深基坑工程数量日益增加，深基坑工程的规模的开挖深度也越来越大。但是，深基坑工程在开挖过程中，由于开挖面积大、临近水源处以及土的含水层被切断等原因，导致大量地下水渗入基坑当中，并且基坑开挖产生的不平衡力容易引起支护结构的变形,使得基坑周边建筑物发生不同程度的附加变形。这些现象会影响地基的承载力以及工程整体的安全。因此，选择合适的降水措施和支护方案是保证工程质量的重要举措。

1工程概况

某项目工程，由2栋3层商业建筑和7栋18层高层住宅楼及两层地下车库组成。所有18层楼的地下室基础埋深－10.50m，场地标高－1.00m，工程最大开挖深度－10.8m，商业建筑的地下水基础埋深－4.98m，开挖深度4.38m。电梯井和集水井基坑深度－12.45m左右。开挖形成后的基坑剖面，如图1。

图1形成后的基坑剖面(单位:m)

2工程地质及水文地质条件

拟建场地较平坦。地层自上而下主要为:

(1)素填土(Q4ml):红褐色，主要由粘性土及泥岩碎块组成。堆积时间不足10年。

(2)粉质粘土(Q4al+pl):灰黄色，可塑－硬塑，湿，无摇振及光泽反应，强度高，韧性强。含少量铁锰质氧化物及钙质结核，裂隙较发育，含少量的砂颗粒；该层分布于整个场地。

(3)卵石(Q3al+pl):浅灰色，饱和，松散－密实，卵石直径2～8cm，个别大于10cm，亚圆形，卵石成份多为岩浆岩和沉积岩，中等－微风化；中砂、砾石及粘性土充填，充填物含量20%～50%，局部含少量漂石。根据密实状态不同，可分为松散、稍密、中密、密实等不同亚层。

场地内人工填土松散，孔隙发育，卵石层均为相对透水或含水层。地下水类型主要为赋存于第四系人工填土孔隙中的孔隙性上层滞水以及孔隙水，且受大气降水垂直渗透补给，水量较小，地下静止水位－7.00m左右。受季节性影响，地下水位变化幅度为1.00～2.50m。根据区域水文地质条件和经验渗透系数取22m/d。

3工程特点

(1)开挖深度较深。基坑设计开挖深度－10.8m，局部开挖达－12.45m，属于深基坑工程；

(2)开挖面积较大。开挖面积2万余m2，基坑紧邻江边，必须采取高要求的降水措施。并需合理布设降水井；

(3)开挖后，将在两侧形成两条顶部宽约5.0m的孤立土柱。该土柱一侧悬空6.3m，另一侧悬空1.5m，其顶部将进行部分人员、设备和原材料的转移，其安全稳定性，需分析计算；

(4)该工况的降水尚无成熟计算方法。工程所涉及的地下水为潜水，含水层较厚，其降水不可能采取完整井。

此外，开挖深度范围内所含土层种类较多，包括素填土、杂填土、粉土、细砂和各种状态的卵石。相对力学性质差异较大，这对开挖支护措施的可靠性提出了更高的要求。

4降水方案

4.1降水能力计算

场地地下水位在静止水位hw为－7.00m左右，拟建建筑物开挖深度H为－9.79m，基坑降深S为7.00m，降水井降深Sw为14.00m。场地地下水渗透系数k为22m/d，拟布设的降水井初步定为25.00m，含水层厚度H假定80.00m，降水井半径rw为0.56m，降水面积F为23240m2。

则井群效应下的降水半径，降水系统影响半径。

工程为近河基坑降水，含水层厚度较大，且基坑距河道的距离大于降水井进水段长度，则群井涌水量

式中b为基坑中心距河道中心之间的直线距离，取80.0m；l为降水井过滤段长度，取7.5m。

经计算，Q=10049.95m3

单个管井的出水量

式中rs为喷射井过滤器半径，取50mm。

则，所需降水井数量n=1.1/Qq=27.922=28(口)

4.2降水井布设

根据布设降水井数量，结合基坑平面形状布设降水井。

在靠近江边的迎水面的东南侧和西南侧，按间距25.0m加密布置，在背水面的其他两侧，按30.0m布置。则东南侧布设降水井7口，西南侧布设降水井8口，东北侧和西北侧分别布设7口、6口。

5护壁方案

5.1护壁方案的确定

根据深基坑护壁经验，护壁措施多为桩、土钉锚喷或桩、锚喷二者相结合的支护方法。桩支护结构稳定，抗变形能力强，适宜于周边有高大建筑物或紧邻基坑分布有城市干道等变形控制要求高的基坑支护，但成本较高，卵石地层施工较为困难。锚喷支护可随基坑开挖同步进行，施工中可根据地质情况对技术方案进行调整，在12.0m内的卵石地层中，其支护效果亦较好，成本相对较低。决定采用喷锚方式对该基坑进行支护。

5.2护壁方案计算

根据基坑开挖深度，选择3个典型剖面进行分析计算，剖面位置如图2。其中，1－1剖面计算深度为6.0m，3－3剖面计算深度－10.8m，2－2剖面为土柱稳定性分析剖面，其两侧计算深度分别为1.5，6.3m，顶部宽5.0m。1－1和3－3剖面，顶部超载按15kN考虑，2－2剖面顶部超载按10kN考虑。其中孤立土柱处2－2剖面的分析计算尤为关键。

图2剖面位置选择示意

5.2.1剖面1－1

经分析，1－1剖面自顶部下1.2m开始，共布设φ25的锚杆3排，排距1.5m，锚杆间距1.4m，与水平面夹角15°，从上自下，锚杆长度分别为6.0，4.0，4.0m。

5.2.2剖面3－3

同理可得，3－3剖面自顶部下1.2m开始，共布设φ25的锚杆6排，排距1.5m，锚杆间距1.4m，与水平面夹角15°，从上自下，锚杆长度分别为8.0，8.0，6.0，6.0，4.0，4.0m。

5.2.3剖面2－2

对2－2剖面，因一般基坑分析计算时，所建立模型多为单坡面形式，故最初可两侧单独分析或仅对深部侧进行分析。

若对其两侧单独进行稳定性分析，但开挖至此形成的土柱，多为松散－中密的卵石，两侧单独分析不能有效地考虑两侧临空可能带来的相互影响。

因浅部侧仅约1.5m深，按表1松散卵石内摩擦角20°，则最多影响至顶部1.5/tg20°≈4.12m，小于顶部宽度5.0m，按此思路只分析其深部一侧亦是可行的。但此时没有考虑顶部超载，考虑超载时，能否可行，有待验证。

考虑上述实际，决定不采用一般基坑的分析思路，而采用整体边坡分析计算方法，同时将两侧剖面视作边坡坡段进行分析。

模型及分析计算结果如图3。

图3剖面2－2分析模型(单位:m)

所建模型，深部侧共布设3排25、排距1.5m、间距1.3m的锚杆，锚杆长度均6.0m，顶排锚杆距离坡顶1.2m。浅部侧，在距离坡顶600mm处布设锚杆1排，锚杆长度4.5m，间距1.4m。所有锚杆与水平面倾角均为15°。

分析计算后的整体抗滑稳定性系数达6.05。

6结语

目前，该深基坑工程已顺利开挖到位，正在进行封底工作，根据监测结果，3－3剖面附近的最大变形约7mm，满足基坑变形控制的要求。实践表明，在基坑开挖过程中，应根据基坑工程的开挖深度、周边环境、地层性质，综合考虑支护结构的安全性、经济性和施工便利性，选择合适的降水及支护方案，以保证基坑工程的顺利进行。

参考文献

[1]李建强.深基坑支护及降水施工控制[J].城市建设理论研究,2011年第15期

[2]徐荣华.变电站雨水泵站深基坑支护施工技术探讨[J].科技信息,2011年第29期