复杂环境下超长深基坑工程实例研究

第３３卷第６期　２００７年１２月　四川建筑科学研究　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　１０５　

复杂环境下超长深基坑工程实例研究　李安勇　，白文华　，赵晓雯　，谢升保　（１．苏州科技学院土木系，江苏苏州２１５０１１；　２．苏州二建建筑集团有限公司，江苏苏州２１５００４；　３．苏州市建筑工程监理公司，江苏苏州２１５００４）　

摘要：深基坑工程长近百米，周边环境复杂，施工作业条件差，结合工程设计留设的后浇带，采用适合的支护结构体系、止水　帷幕技术、土方开挖方法，加强施工监测，着力于减少对周边环境的不利影响，为类似条件的深基坑工程的施工提供了有益的　经验。　关键词：深基坑支护；截水帷幕；后浇带；土方开挖；施工监测　中图分类号：ＴＵ４７３．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—１９３３（２００７）０６—０１０５—０４　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　０ｎ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｏｆ　ｓｕｐｅｒ　ｌｏｎｇ　ｄｅｅｐ　ｆｏｕｎｎｄａｔｉｏｎ　ｄｉｔｃｈ　ｕｎｄｅｒｉｎｇ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｓｕｒｒ０ｕｎｄｌｎｇｓ　ＬＩ　Ａｎｙｏｎｇ　，ＢＡＩ　Ｗｅｎｈｕａ　，ＺＨＡ０　Ｘｉａｏｗｅｎ　，ＸＩＥ　Ｓｈｅｎｇｂａｏ　（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵＳＴＳ，Ｓｕｚｈｏｕ　２１５０１　１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｕｚｈｏｕ　Ｎｏ．２　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｕｚｈｏｕ　２１５００４，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｓｕｚｈｏｕ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｕｚｈｏｕ　２１５００４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓ　ａｒｏｕｎｄ　ｉｔ　ａｎｄ　ｎｅａｒｌｙ　１００　ｍ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｌｅｎｇｔｈ，ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｅｐ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｐｉｔ　ｉｓ　ｐｏｏｒ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｓｔ—ｐｏｕｒｉｎｇ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｒａｉｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｔｈｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｃｕｒｔａｉｎ　ｆｏｒ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｏｆｆ　ｗａｔｅｒ，ｓｏｉｌ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ｃｈｏｓｅｎ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｔｏ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｈａｒｍｆｕｌ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓ　ａｒｏｕｎｄ　ｔｈｅ　ｐｉｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄａｔａ，ｓｏｍｅ　ｈｅｌｐｆｕｌ　ａｄｖｉｃｅ　ｗａｓ　ｇｉｖｅｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｎａｌｏｇｏｕｓ　ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｐｏ￣ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｄｅｅｐ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｐｉｔ；ｃｕｒｔａｉｎ　ｆｏｒ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｏｆｆ　ｗａｔｅｒ；ｐｏｓｔ—ｐｏｕｒｉｎｇ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｒａｉｎ；ｓｏｉｌ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ；　

ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　

１　工程概况　苏州某医院综合门诊楼，２层地下室，位于苏州　闹市区，基坑东西长约９７．２　ｍ，南北宽约３９．５　ｍ，工　程占地面积仅４５６０　ｍ　，基坑面积占其８４％，约３８４０　ｍ　，施工作业场地狭小，开挖平均深度９．２５　ｍ。基　坑周边环境复杂，东距居民小巷最近２．０８　ｍ、小巷　东侧商住楼８　ｍ；南距医院综合楼９．１　ｍ；西距医院　门诊楼１０．７　ｍ、病房楼５．４　ｍ；北距繁华的大马路人　行道围墙不足４　ｍ。基坑周边管线众多，且距离较　近，东侧围墙３　ｍ内有污水、雨水、电话及有线电视　

收稿日期：２００６－０６—１３　作者简介：李安勇（１９７１一），男，湖南常德人，讲师，同济大学博士研　究生，主要从事施工技术、结构检测与加固方面的研究。　Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｚｌａｙ＠１２６．ｃｏｒｎ　

等公共管线；东南侧有污水处理池，距基坑约３．７　ｍ；南侧开挖面与医院污水管道接近，南侧生化处理　池距基坑３．１　ｍ。　基坑开挖土层从上到下为：①杂填土，②粘土、　粉质粘土，③粉质粘土，④粉质粘土夹粉土；厚度　（ｍ）分另Ｕ为２．４—５．４，１．０—４．２，４．３—９．６，４．１—　９．５；层底标高（ｍ）分别为一０．７７一一２．３５，一２．７３　一一３．９，一８．６８一一１３．０２，一７．４９一一２４．６２；稳　定地下水位位于地面下１　ｍ，地下含水量较为丰富。　

２支护体系的确定　由于周边建筑密集，无法采用施工相对方便的　预应力土层锚杆，本工程采用柱列式排桩与｝昆凝土　桁架混凝土内支撑挡土，双排搅拌桩止水。　挡土排桩为桩径８００—９００　ｍｌＴｌ的钻孔灌注桩，　排桩设置桩顶环梁和腰梁各１道。　

维普资讯 http://www.cqvip.com １０６　四川建筑科学研究　第３３卷　由于基坑较深较长，初步设计为２层钢筋混凝　土水平桁架式对撑，后考虑挖土等施工开展将更为　困难，修正为基坑中部的第２层对撑取消，仅基坑四　角保留２层桁架角撑。图１为支撑、后浇带位置及　部分测点布置示意。　后浇　ＣＸ　后浇　后浇带　圈１　支撑及部分测点与后浇带布置示意　Ｆｉｇ．１　Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒａｃｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｐｏｓｔ－ｐｏｕｒｉｎｇ　ｂｅｌｔ　３截水帷幕　为减少对周围环境造成不利影响，施工不能采　用坑外降水，而在挡土排桩外设深层搅拌桩作为截　水帷幕。　止水桩为　Ｏ０双排双轴深层搅拌桩，桩顶标　高均为一１．５０　ｍ，桩间、排间互相搭接２００　ｍｍ，止水　搅拌桩与钻孔灌注桩留空２００　ＩＩＬｒｎ。　为深层搅拌桩与钻孔灌注桩在施工中因位置靠　近，优先保证深层搅拌桩的连续施工，以保证搅拌桩　的良好搭接，避免形成水泥初凝后的搭接，这是确保　止水帷幕的质量关键所在。　坑内拟采用管井降水，后因截水帷幕效果较好，　坑内管井降水设施未启用，采用坑内集水井明排水，　随挖随排。　４土方开挖与换撑措施　４．１土方开挖　由于结构设计基础设有纵横各２条后浇带，基　础被后浇带分成数块。后浇带位置示意见图１，基　坑分３层挖土，并采取分东、西、中３段施工措施。　基坑到底后，立即分块浇好混凝土垫层和底板，　这对防止地基土的扰动，尽早约束支护结构的水平　位移，减少坑底土的回弹十分有利。　４．２换撑措施　拆除支撑前必须有可靠的换撑措施，本工程利　用地下室主体结构，以方便施工并降低造价，即用地　下２层底板与顶板分别作为第ｌ，２次换撑，其Ｃ３０　混凝土浇至围护排桩边，且混凝土浇过相邻两桩空　隙中心线，混凝土强度达到Ｃ２５后，方能分别拆除　第２，１道支撑。第２次换撑前，回填土分层夯实，作　为换撑体系的重要一环以有效减少基坑侧壁位移。　后浇带换撑采用工字钢作为传力杆，每根梁处　放置１根，梁间的板内工字钢间距约２　ｍ。工字钢　能立即承受荷载，是联系基础各分块混凝土的可靠　保证。　

５　安全监测　为保证基坑与周围建筑及设施的安全，基坑施　工过程中加强了监控工作…，在基坑开挖前一星期　开始观测，地下室施工结束回填土夯实后继续观测　两星期，即从２００５年２月２３日到２００５年９月４　日，本文拟重点关注基坑施工对周边环境的影响，以　下是部分监测结果。　５．１　排桩水平位移观测　排桩水平位移监测不仅是监控基坑稳定的重要　工作内容，也是保证周边环境安全的重要一环。各　测斜孔观测值变化趋势基本相同，均为向基坑偏斜，　观测值在近孔处附近最大，以变化值较大的观测孔　ＣＸ１，ＣＸ４，ＣＸ５，ＣＸ６的近孔口１ｍ处观测累加值为　例，从图２可以看出，随着基坑土体的开挖至设计标　高，测量累计值增加迅速，挖土停止后一段时间，位　移还在增长，略超过位移报警值３０　ｍｍ，随着４月　下旬到５月上旬基础地板混凝土的分区浇筑位移趋　于稳定，拆除基坑四角第２层支撑后，位移略有增　加，达到整个监测过程的最大位移３７．４５　ＩＩＬｒｎ，但尚　少于设计容许的位移限值５０　ｍｍ；至７月中旬基坑　第２层地下室回填土完成，第２层地下室顶板混凝　土强度的增长，位移稳定减少，到８月初第ｌ层支撑　拆除，位移稍有增加；随着，位移又趋减。可见，及时　做好坑底垫层和分区浇筑地下室地板，尽可能缩短　基坑开挖后的暴露时间，对减少基坑土壁侧移具有　４０　

３０　鲁　尝　

运２０　

１０　０　

图２侧斜孔累计位移曲线　Ｆｉｇ．２　Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｐｏｉｎｔ　ｏｎ　ｔｏｐ　ｏｆｐｉｌｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｉｍｅ　

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７　Ｎｏ．６　李安勇，等：复杂环境下超长深基坑工程实例研究　１０７　关键意义。　值得注意的是，拆除第２层角撑和拆除第１层　支撑后，侧移最大实测值分别为３７．４５　ｍｍ，３６．７８　ｍｍ，虽少于设计容许的位移限值５０　ｍｍ，各测点的　测量值差异也较小，但比相应侧移理论计算值１０　ｍｍ，９　ｍｍ大许多，原因可能是计算土压力时采用工　程界习惯采用的水土合算，即采用土的饱和重度计　算总的水、土压力，但在地下水位较高、基坑内外差　水位较大时，而本工程地下水位以下有渗透性较好　的粉质粘土，地下水有可能对水形成浮力，有可能低　估了水压力的作用　；加之基坑施工工期较长，土　的流变效应计算软件尚未能考虑，这都有可能使实　测值和理论值差许多。　对于水土分算是采用浮重度计算土压力，按静　水压力计算水压力，然后两者相加即为总的侧压力。　当利用有效应力原理计算土压力时，水、土压力分开　计算，虽然这种方法概念明确，由于获得有效强度指　标较为困难，在多数情况下采用总应力法计算土压　力，再加上水压力，不过此时土的土重度仍采用浮重　度。当基坑施工时，若坑内降水形成坑内外水头差，　地下水会从坑外流向坑内，若为稳态渗流，此时作用　在围护桩墙的水压力应用流网确定　。应该强调　的是，水土合算尽管也是采用总应力法计算土压力，　但土的土重度采用饱和重度，计算结果已包括水压　力。　５．２基坑外水位变化观测　若基坑截水帷幕施工质量不良，发生渗漏，基坑　外水位下降过多过快，有可能危及周边建筑及设施，　图３是基坑外地下水位一时间累计变化图，图中正　值表示水位降低，反之为水位升高，可以看出，本基　坑外水位变化与累计变化都不大，这对减少因基坑　施工造成周边建筑及设施的沉降很有利，这也反映　止水帷幕效果较好，施工中拟定的技术措施得到了　很好的落实。　５．３周边建筑及设施沉降观测　为监控基坑施工对周边建筑与设施的影响，在　排桩顶环梁、周边建筑及设施设置沉降观测点，由于　观测点与观测次数较多，以累计沉降量最大的东侧　多层房屋为例，图４给出部分观测结果。可以看出，　在基坑开挖期间沉降增加较快，至地下室底板浇筑　完成，沉降趋于稳定，各测点在观ｉ见４差异沉降不大，　和基坑外水位变化不大的观测结果可以相互印证。　西侧医院门诊楼、病房楼观测期最大沉降累计　值分别为３．０８　ｍｍ，３．１１　ｍｍ，各测点差异沉降均较