软土地基深基坑设计与施工方案的优化研究.doc

1、软土地基深基坑设计与施工方案的优化研究摘要广东省廉江市地处雷州半岛，沿海地区，市区的地基大部分属软土地基，故深基坑的设计与施工方案对造价、安全、进度影响甚大，本文以实例介绍设计与施工方案的优化。 关键词深基坑 设计与施工 方案优化 一、概论 基坑工程是建设工程中投资多、风险大、难度大的关键性工程项目。软土地区深基坑的设计与施工，通常要考虑的技术问题：地质与水文情况；支护结构的设计选择；止水问题（如地下水位较多） ；基坑降水（如地下水位高于基坑底面） ；土方的开挖与出土；基坑施工过程中的监测与监控（信息化施工）等等。 二、工程案例 （一）背景资料 某深基坑支护工程，0.00 标高相当于绝对标高

2、48.46m，基础垫层底标高均为-20.36m，绝对高为 28.25m，场地标高 48.549.23m，平均约+0.4m，设计基坑开挖深度平均约 20.8m，设计基坑使用年限为 1 年，一级基坑。 基坑特征：规模大，南北长约 160m，东西宽约 70m，基坑周长约为 510m，面积约 10000?O；开挖深度深，达 18.7m；基坑周边场地紧凑，其中西侧、北侧及东侧紧贴红线，南侧与已有建筑相距离约 4m，周边无施工现场；基坑周边环境复杂敏感，临近燃气管线、道路及已有建筑；拟建项目为大型公共建筑，地下结构复杂，主体结构外侧设有多条汽车坡道，坡道基底标高与主体结构基底标高高差较大，从018.7m

3、不等。 地下结构轮廓线与周边围挡、道路及建筑物位置关系如图一。 本工程基坑深度范围内土层主要有房渣土1 层、粉土填土层、粉质黏土层、细砂层、卵石层、卵石层等。 2.地勘情况 根据地勘报告及现场实际量测，场区内有一层地下水，为潜水，静止水位较高为 25.1925.42m，水位埋深为 23.3023.90m，位于基底以下约 3m 深度，含水层岩性主要为卵石层、细砂层、粉质黏土1 层和卵石层，透水性较好。同时，场区内存在局部上层滞水，埋深约614m。 3.周边环境条件 基坑东侧：距东侧结构约 3.9m 外为现有围墙，围墙外为一条约 4m宽马路，车流量不大。距北段结构 17m 外为 5 层砖混结构住宅

4、，筏板基础，埋深约 5m；南段结构 25m 外为 20 层剪力墙砖混结构住宅，筏板基础，基础埋深 8m，基坑边坡采用土钉墙支护。基坑东侧距离结构外皮 1.6m 位置埋设有一条燃气管线，燃气管底绝对标高约为 46.85m，影响护坡桩施工。 基坑南侧：基坑南侧 14m 外为正在施工的锅炉房，埋深 11.5m，采用桩锚支护，桩长 16m，锚杆一道，长度 23m； 基坑西侧：西侧二期结构边线距离红线约为 3.6m，北墙外为约 6m 宽北营房北街道路，车流量较大，再往北约 10m 为一座 6 层砖混结构住宅，条形基础，埋深约 2.0m。 （二）设计与施工过程情况 1.设计方案 设计单位完成基坑支护方案初

5、步设计，将基坑支护工程分成两期施工，一期主要为主体结构部分，二期主要为西侧 4 号坡道部分，一、二期分开施工。 一期主要采用“上部 2.3m 砖砌挡土墙+护坡桩+三道预应力锚杆支护”方案，护坡桩长度 923m 不等，护坡桩直径为 800mm，间距 1.6m，共计 342 根，护坡桩桩顶位于地面以下 2.3m，桩长 23m，嵌固深度为 5m，桩底低于潜水水位 2m，设计要求护坡桩采用机械成孔作业。二期采用“上部 2.3m 砖砌挡土墙+护坡桩+12 道预应力锚杆支护”方案，护坡桩长度 13.519m 不等，护坡桩直径为 800mm，间距 1.6m，共计 80 根。设计要求二期 4 号坡道施工时，其

6、东侧与主楼外墙之间的土方，按照坡道深度同时挖除。 2.施工中遇到的实践问题 （1）实际地质情况与地勘报告不完全相符 本工程于 2013 年 3 月 28 日开工，施工单位进场后采用旋挖钻机湿作业工艺选取了两根护坡桩进行机械试钻，试桩设计桩长均为 28m，施工至约 18m 深继续钻进均出现进尺困难。根据地勘报告描述，卵石层、卵石层一般粒径 24m，而实际据现场试桩过程中钻具携带上来的卵石反映，粒径大于 4cm 以上的卵石含量远超过 20%，很大一部分超过了10cm，部分卵石甚至超过 20cm，最大过 23cm，导致无法达到原初步设计护坡桩桩长。 由于直径 800mm 的旋挖钻机钻头进料口尺寸为

7、30cm40cm，钻进25cm 及以上粒径的卵石进料困难；同时，场区内管线复杂，护坡桩距离设计结构及已有燃气管线较近，机械成孔容易出现意外事故，且桩身垂直度难以保证，影响结构施工；另外，场区周边对文明施工及环保要求较高，而机械成孔噪声较大，且泥浆污染严重。综合而言，本场区不适宜采用机械成孔。 经建设方、监理、专家及施工方共同商讨，现场选取了两根护坡桩（设计桩长 28m）进行人工挖孔试桩（如图三所示） ，以全面了解本场区地层情况及地下水情况，掌握人工成孔的可能性。人工挖孔均挖至 20m深度时遇地下水（挖桩作业面为-2.3m） ，无法继续开挖，深度未达到原设计要求，与设计桩长相差 2m。 考虑到在

8、含水层中继续人工挖孔施工难度大，且危险性高，采用人工挖孔桩工艺施工护坡桩，取代原机械成孔，桩底嵌固按照 3m 考虑（原设计为 5m） ，依据现场实际情况通过调整预应力锚杆来弥补嵌固的减少，以解决边坡的安全性问题。 （2）原方案分两期施工不合理 原设计将整个基坑分为一期主体结构与二期 4 号坡道分开施工存在以下两个问题： 一是二期施工时需截除一期已施工的护坡桩，截除长度从 3.718m不等，共计涉及约 70 根桩，造成了巨大浪费，且增加了人挖桩施工的风险。 二是二期 4 号坡道较窄，最窄处约为 7m 宽，而开挖深度约 11m 深，若单独施工也将面临挖土困难的问题。 因此，原初步设计关于一、二期分

9、期施工的可行性及经济合理性方面考虑欠佳，可进一步优化技术方案。 （三）优化比较 优化调整后的支护结构因地制宜，较原初步设计更加有针对性，主要体现在以下几个方面： 1.原设计桩底位于地下潜水位以下的护坡桩，嵌固减少至潜水水面（实际嵌固 3m） ，增加一道预应力锚杆来弥嵌固不足，保证支护安全。 2.原设计未考虑结构外坡道较主体结构开挖深度小的影响，外坡道位置均按挖至主体结构深度即 20.7m 考虑，造成大方量超挖，同时增加了支护费用。 3.对一、二期交接部位的护坡桩按照二期 4 号坡道坡度降低了桩顶标高，避免了后期截桩，减少了一期人工挖孔工作量及锚杆工作量，避免了不必要的危险，大大节省了支护费用。

10、同时也避免了二期较窄引起的后期挖土困难问题，加快了施工进度。 4.考虑采用人挖桩护坡桩间距由原来的 1.6m 调整为 1.7m，实际桩数减少至 369 根，较原桩数减少了 53 根，大大节省了支护费用，降低了成桩风险。 优化后的深基坑支护工程平面图，如图四所示。 （四）效果 根据现场实际情况，有针对性地进行技术方案优化并通过专家论证，保证了本工程的顺利推进。工程施工过程中施工单位严把质量关，保证了工程顺利通过竣工验收。根据长期位移观测，证实优化后基坑支护体系稳定可靠，同时，本工程支护系亦通过了冬季及雨季检验，工程质量良好。优化设计具有良好的经济、生态环境和社会效益。以本工程为例，仅此一项可节省工程造价约 200 万元。其次，相比于坡道内侧护坡桩桩顶标高不随坡道标高变化，因地制宜的降低桩顶标高，可避免后期截桩，减少建筑垃圾，保护生态环境。 三、结束语 在制定基坑支护方案时重点考虑以下几个因素：安全可靠性；技术先进性、合理性；施工可行性；经济节约；工期合理。基坑支护设计必须充分考虑现场实际情况，因地制宜，优化技术方案，保证方案可行的同时节省造价，取得经济社会效益双赢。 参考文献 1、 建筑基坑工程监测技术规范GB50497-2009； 2、 混凝土结构设计规范GB50010-2010；