广州地区典型基坑支护设计、施工及监测方案

广州地区典型基坑支护设计、施工及监测方案

李杰

广东省地质灾害应急抢险技术中心 510800

摘要：现阶段，我国城市对地下空间利用不断地发展，使基坑工程在设计和施工技术也得到了很大进步。由于各地水文地质条件不同，相应产生各种不同的基坑支护方式。广州地区由于城市用地紧张，基坑工程更多。本文针对番禺飞达新能源产业园项目基坑工程实际，谈几点看法，仅供同行参考。

　关键词：广州地区；基坑支护；设计施工；监测方案

　近年来, 随着我国高层建筑和城市地下空间利用的发展, 促进了基坑工程设计和施工技术的发展。各地根据各自的地质水文条件, 发展了许多不同的基坑支护方式, 达到了预期的支护效果。但也有一些基坑支护工程, 由于设计或施工过程中的失误, 导致了支护失败, 造成了重大的经济损失, 并延误了建设周期。因此, 如何保证基坑支护工程既安全可靠,又经济合理, 已经成为当前城市建设的一项课题。

一、工程概述

我司受广州市番禺飞达电器有限公司的委托，承担其广州番禺飞达新能源产业园项目的基坑支护设计及施工任务。该项目规划建设用地约53000平方米，拟规划兴建6栋建筑物，1#楼地上为10~15层，楼高为42~60m，地下室2层；2#楼地上为10~15层，楼高为40~60m，地下室2层；3#楼地上为19层，楼高为60m，地下室2层；4#、5#楼地上为7~11层，楼高为40~60m，地下室2层； 6#楼地上为12层，楼高为40m，地下室2层；拟采用用桩基础，框架剪力墙结构。设计±0.00为9.10～10.50m。场地为部分一层地下室，和部分二层地下室，基坑周长约1050m，基坑开挖深度约4～8m。

二、工程地质与水文地质条件

场地位于广州市番禺区大石石化工业路北侧，场地东侧中部紧靠1栋6层框架结构建筑物，西侧中部紧靠1栋4层框架结构建筑物，其他方向较开阔，场地交通便利。该场地原为广州广日电梯物流仓库旧址，属拆旧建新场地。场地地貌单元属山前冲积地带，原地势低洼，后经人工堆土回填，现场地地形相对平坦，钻点地面高程7.00~8.84m，相对高差1.84m。

场地主要地质情况：根据钻孔揭露所取得的地质资料，经综合整理，可将场地内岩土层自上而下划分为人工填土（Qml）、冲积土层（Qal）、残积土层（Qel）及白垩系（K）、震旦系（Z）基岩五大类。各个地层分述如下：

1、人工填土（Qml，层号1）

普遍分布，厚度1.70~3.50m，平均2.54m。土性为杂填土，成分主要由砖头、砼块、碎石等建筑垃圾、花岗岩碎屑混粘性土、砂土组成，硬质物约占20~35%，普遍顶部分布有20~30cm厚的薄层砼。

2、第四系冲积土层（Qal，层号2）

（1）中砂（层号2-1）

顶面埋深2.00～11.60m，厚度0.60～4.80m，平均1.93m。呈灰、灰黄色，饱和，松散状，成份为石英，分选性较差，局部为砾砂，普遍含粘粒

（2）粉质粘土（层号2-2）

顶面埋深1.70～14.10m，层厚0.60～6.10m，平均2.26m。呈浅灰、灰黄、等色，可塑状，土质较均匀，粘性较好，局部夹粉土薄层。

（3）淤泥、淤泥质土（层号2-3）

顶面高程-2.26～-5.76m，顶面埋深1.80～9.50m，层厚0.70～11.60m，平均4.23m。土性以淤泥质土为主，局部为淤泥，呈灰黑色，饱和，流塑状，具腥臭味，局部夹粉质粘土薄层。

（4）粉砂（层号2-4）

层厚0.60～1.90m，平均1.27m。呈灰、灰黄、灰白色，饱和，松散状，成份为石英，分选性较好，普遍含较多粘粒。

3、风化残积层（Qel，层号3）

顶面高程-6.53~7.04m，顶面埋深1.80~14.10m，层厚0.60~7.60m，平均2.15m。土性为泥质粉砂岩、砂岩风化而成的粉质粘土，呈红褐等色，硬塑状，粘性一般

4、基岩

（1）、白垩系沉积岩（K，层号4）

1）全风化粉砂质泥岩、砂岩（层号4-1）

顶面埋深3.10~23.00m，层厚0.50~7.00m，平均2.41m。岩性以粉砂质泥岩为主，局部为砂岩，呈棕红、褐红等色，岩石风化强烈，岩芯呈坚硬土状，岩质极软，手捏易碎，遇水易软化。

2）强风化粉砂质泥岩、砂岩（层号4-2）

顶面埋深6.60~56.00m，层厚或揭露厚度0.50~44.10m，平均9.91m。岩性以粉砂质泥岩为主，局部为砂岩，呈棕红、褐红等色，岩芯呈半岩半土状、土夹岩状为主，局部软岩柱状、碎块状，岩质软~稍硬，局部夹中风化岩块或薄层，遇水易软化。

3）中风化粉砂质泥岩、砂岩、角砾岩（层号4-3）

顶面高程-62.06~-0.37m，顶面埋深7.70~70.00m，层厚或揭露厚度0.50~8.33m，平均2.46m。岩性以粉砂质泥岩为主，局部为砂岩、角砾岩，呈棕红、褐红、浅黄、灰白等色，岩芯以块状、不完整短柱状为主，局部呈中~长柱状，岩质较硬，裂隙发育。

4）微风化粉砂质泥岩、砂岩、角砾岩（层号4-4）

顶面埋深13.40~57.50m，层厚或揭露厚度0.40~10.00m，平均3.17m。岩性以粉砂质泥岩、砂岩为主，局部为角砾岩，呈棕红、褐红、灰白、浅黄等色，岩芯呈完整的柱状为主，局部块状，岩质硬，局部见裂隙。

场区地下水赋存类型为第四系孔隙水和基岩裂隙水。场地第四系含水砂层（2-1、2-4）稍发育，呈透镜体状分布，粉质粘土层（2-2）及淤泥、淤泥质土层（2-3）透水性差，属微弱透水层或隔水层，场地中的主要含水层为中砂层（2-1）及中砂层（2-4），砂层透水性强，孔隙水较丰富；裂隙发育中风化岩或稍发育的微风化岩赋存裂隙承压水，中、微风化岩透水性差，且基岩在钻探过程中未发现漏水现象，显示基岩裂隙连通性较差，裂隙多呈闭合状态，裂隙水较贫乏，总的来说场区属地下储水量较一般区域。

地下水的补给还有来源于大气降水及砂层侧向迳流补给。在钻探期间测得场于地下水初见水位埋深1.10~1.85m，稳定水位埋深为0.60~1.35m，稳定水位高程为5.85~7.54m，地下水位变幅在1.00~3.00m，地下水类型属微承压水。

　三、基坑排桩支护设计主要考虑的因素

1、土层参数的选取

土层参数的选取对基坑支护结构的设计极为重要, 尤其是抗剪强度的选取。一般岩土勘察报告中的抗剪指标是用三轴剪切仪快剪得出的结果, 它代表的是施工前地层情况。但是基坑开挖前一般进行降水, 土层中土的孔隙水应力逐渐消失, 抗剪强度有所增加。

2、基坑支护方案

场地东侧中部紧靠1栋6层框架结构建筑物，西侧中部紧靠1栋4层框架结构建筑物，其他方向较开阔，无管线经过。场地拟建地下室为2层，基坑开挖深度约为6~10m，基坑开挖后，基坑壁自上而下为人工填土层、冲积松散状中砂、可塑粉质粘土层、流塑状淤泥质土、松散状粉砂，硬塑状残积土、全风化岩；基坑底为冲积松散状中砂、可塑粉质粘土层、流塑状淤泥质土、松散状粉砂，硬塑状残积土、全风化岩。

根据周围环境对基坑变形的敏感程度和基坑工程对周围环境可能造成的危害程度划分，该基坑安全等级为一级；基坑侧壁重要性系数γ0取1.1。因此，为确保场地周围建筑物及路面的安全，在基坑大面积开挖前须认真搞好坑壁的支护和防渗工作。根据场地岩土工程地质条件，建议采用密排式旋挖、钻（冲）孔桩方案或地下连续墙方案。

采用旋挖、钻（冲）孔桩还须在排桩外设置深层搅拌桩或高压旋喷桩，造成阻水帷幕，保证基坑开挖过程基坑外的地下水不能渗入基坑内。至于挡土桩径或墙体厚度及其入土、岩深度等，按总土压力和水压力计算，满足抗倾覆和抗滑移要求为目的。

本基坑为深基坑，且场地分布有松散状中砂、粉砂及流塑状淤泥、淤泥质土层，为确保墙体的安全与稳定，防倾覆、防位移，在基坑开挖时建议分层辅以锚杆或钢梁支撑（或钢筋砼梁支撑）。采用支撑梁，还须设中间立柱来增加支撑梁的刚度，确保基坑和周围建筑物的安全。

抗滑桩单桩的水平极限承载力（RHu）和水平承载力特征值(RHa)宜通过水平荷载试验确定，亦可按省标《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2016）10.2.19～24条款有关公式进行计算。

3、做好桩间护壁和桩后土层防护

在基坑支护施工中, 作好桩间护壁, 能有效避免桩间土受滞水或雨水冲刷, 而影响桩的稳定。在护壁预留泄水口及时排除层间滞水, 也十分重要。作好桩后背土层防护, 如桩后背地面硬化, 可防止雨水等对桩后土层的浸泡使地面载荷均匀作用。雨水浸泡使得土层含水量增加, 土的抗剪强度降低,土容重加大, 对桩土压力增大。另外如措施不力, 造成桩后背土层遭到冲刷, 土层松动坍塌, 可造成对支护结构的瞬间冲刷力, 可能引起支护结构破坏。有资料多次显示由于管道跑水、雨水冲刷而造成支护结构失败的事例。建立槽底明排沟渠, 及时排除槽底积水, 避免水的浸泡使得土的被动土压力降低, 并尽快进行垫层施工以加大土的被动土压力, 是保证基坑支护结构稳定的必要手段。在基坑支护结构完成, 进行地下室施工时, 正值雨季, 由于雨水浸泡和地下污水渗水,造成桩间钢丝网水泥抹面护壁失败, 基坑南侧西段约20m长的桩间土塌落高度4 m, 部分位置桩全部露出, 直接影响基坑稳定, 为此采取在桩背后别5cm 厚木板, 板后回填砂石, 地面抹5 cm 水泥砂浆,并对渗水管线进行处理, 支护结构得到稳定, 保证了基坑安全。

4、考虑多种支护方式

在基坑支护结构设计中, 必须兼顾安全性和经济性, 根据基坑各边的深度和周边情况的不同, 采用多种支护形式, 以期在保证基坑安全的前提下, 达到节约成本的目的。如在基坑各边采用排桩悬臂和加锚杆的2种形式,基坑上部采用放坡短钉支护或土钉墙支护,下部采用排桩支护, 都不失为一种降低造价的好方案。

五、基坑监测

1、 监测项目

（1）坡顶水平位移及竖向位移；施工场地内主要包括以下内容：

1）边坡有无塌陷、裂缝及滑移。

2）开挖后暴露的土质情况与岩土工程勘察报告有无差异。

3）基坑开挖有无超深开挖。

4）基坑周围地面堆截是否有超载情况。

（2）支护结构施工前作好场地及周围环境的仔细调查和记录等。

2 、监测设计

（1）基准点：基准点应设在基坑开挖变形影响范围以外，通视条件良好并便于保存的稳定位置。监测点的设置应不少于3个。

（2）观测点：基坑坡顶的水平位移观测点沿基坑周边布置。在建筑物的四角设置沉降观测点。

坡顶位移观测点沿周边设置于喷锚面层顶面，预留一段钢筋作为测点，以便测量结果的比较分析和测点的统一保护。

3、监测量测的数据处理

⑴　量测成果整理

每次量测后，将原始数据及时整理成正式记录，对每一个量测断面内每一种量测项目，均进行以下资料整理：

1）原始记录表及实际测点图。

2）位移值随时间及随开挖面距离的变化图。

3）位移速度、位移加速度随时间以及随开挖面变化图。

⑵　数据处理

六、结论：

通过以上分析, 排桩支护在广州地区基坑支护中应用广泛, 具有一定优势。在基坑排桩支护的设计与施工过程中, 应注意以下几点:

( 1) 根据基坑深度、地层参数、基坑周边环境情况, 做好基坑支护设计方案的优选, 在同一基坑采取多种支护方式, 可达到基坑支护安全性和经济性的统一;( 2) 在基坑排桩支护工程施工中, 注意锁口梁的重要作用、地层渗水和雨水对支护安全性的影响;( 3) 做好基坑支护的施工监测, 及时反馈信息,确保支护安全, 并积累数据, 在类似的基坑支护中,设计出更合理安全的支护方案。

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