新建實訓樓基坑支護方案優化探析

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［摘要］基坑支護體系及地下水控制方案的選擇與地質條件、周邊環境等因素密切相關。以北京水利水電學校新建實訓樓工程為案例，結合項目特點、基坑深度、周邊環境及水文地質條件，通過對施工工藝、可操作性等多方面進行對比，選擇確定最合理的基坑支護方案和地下水控制方案，以達到經濟合理、質量可靠的目的。

［關鍵詞］基坑；支護體系；止水帷幕

基坑工程中，支護體系及降止水方案的選擇至關重要，稍有不慎即產生安全隱患，甚至會帶來嚴重的安全事故。因此，施工方案要從多方位、多角度進行篩選，以確保達到最優的經濟和質量效果。結合北京水利水電學校新建實訓樓工程，從可行性、可操作性等方面對比施工工藝，選擇最合適的施工方案。

1項目概況

擬建工程位于北京市朝陽區，場地±0.000標高為28.910m，自然地面標高約28.500m。擬建建筑為地上11層框架結構，建筑高度44.95m，設2層地下室，基礎埋深約9.00m，擬采用筏形基礎。項目場地狹小，周邊環境較復雜：距基坑周邊約2~6m、地下埋深約2m位置存在新改建環形燃氣、地下水等管線，基坑北側距坑邊約6m位置有學校多功能廳，基坑南側距坑邊約7m位置存在舊民房，地下不明障礙物及管線較多。根據巖土工程勘察報告，基坑施工期間涉及的土層自上而下順序分別為：人工堆積粘質粉土素填土、粉質粘土素填土①層及房渣土①1層，砂質粉土、粘質粉土②層，粘質粉土、粉質粘土②1層，粉質粘土、重粉質粘土③層，重粉質粘土、粘土③1層，砂質粉土、粘質粉土③2層，粉質粘土、重粉質粘土④層，粘質粉土、砂質粉土④1層，細砂、粉砂⑤層，粉質粘土、重粉質粘土⑥層，粘質粉土、砂質粉土⑥1層。根據勘察報告，勘察深度范圍內實測到3層地下水。各層地下水水位情況及類型見表1。

2項目分析

2.1項目重點

（1）項目位于北京水利水電學校內，建成后將作為集辦公、教學等多功能為一體的綜合樓，其將成為學校內最高樓和代表性建筑，具有重要的政治地位和歷史意義。（2）項目施工期間，學校處于正常上課階段，施工過程中學校的正常教學將受到影響，特別是師生的人身安全問題需要高度重視，要采取合理的措施予以保證。（3）基坑支護項目施工期間，對環境保護的要求非常嚴格，要充分做好環保工作，不能給學校帶來不利的影響。（4）項目作為北京水利水電學校代表性建筑，一定要嚴格執行國家安全標準，保質保量地完成工程。

2.2項目難點

（1）項目位于北京水利水電學校內部，校內學生和老師人流密集，再加上現場施工人員較多，很容易造成校內秩序混亂，給現場施工布置和安全帶來一定的安全隱患，所以人員的安全控制是重點，也是難點。（2）擬建項目周邊環境復雜，周圍存在很多已有建筑群，如圖1所示。在基坑支護項目開始施工到基坑土方回填期間，如何保證這些已有建筑不產生裂縫、傾斜和坍塌是特別需要關注的問題。（3）距擬建建筑周邊約2~6m、地下2m處存在電纜、地下水管網等管線，施工期間行走大型車輛等，一定要保證這些管線的安全，不影響學校的正常生活。（4）基坑支護項目施工初期，經歷雨季，需做好充分的施工準備，減少降水對施工帶來的不利影響。（5）施工場地狹小，鋼筋加工場、水泥棚等臨時設施，現場平面布置困難，現場空間有限，而施工工藝較多，工序繁雜，各工藝流程的施工組織較困難。（6）根據現場踏勘情況，地表以下3m左右見地下水，坑底約1.5m存在承壓水，基坑開挖范圍內土層主要為粉土類。降水或止水效果的好壞直接影響本工程基坑支護體系的安全與穩定。（7）本工程施工工序多，施工人員及施工機械設備多，材料用量大，必須加強對施工質量的檢查和控制，確保施工質量。（8）本項目施工設備、人員較多，安全隱患及危險源多，必須加強對安全、文明施工的檢查和控制，確保安全文明施工。（9）受場地限制，現場土方施工馬道預留困難，且施工場地面積較小，后期各種鉆機需采用起重機吊走。

3處理方案比選

結合北京地區工程施工經驗，根據項目特點、基坑深度、周邊環境及水文地質條件等，基坑支護常采用以下4種處理方法。（1）土釘墻或復合土釘墻支護。（2）樁錨結構體系支護。（3）擋墻+樁錨結構體系支護。（4）土釘墻或復合土釘墻+樁錨結構體系支護。基坑地下水控制常采用大管井降水和止水帷幕。

3.1支護方案選擇

（1）當采用土釘墻或復合土釘墻時往往需要較大的放坡處理[1]。由于本工程位于學校內部，場地十分有限，而且基坑周邊管線密集布置，故不予以選擇。（2）對于擋墻+樁錨結構體系，其適用于空間有限的場地，但擋墻需要人工砌筑，施工速度緩慢且造價較高，故不予以選擇。（3）對于土釘墻或復合土釘墻+樁錨結構體系，常規情況下其高度約6~9m，但需要放坡占用一定的空間，另外對于本工程約10m深的基坑，如果墻體高度太小的話，再做土釘墻增加了一道施工工序，對工期有一定的影響，故不予以選擇。（4）對于樁錨結構體系支護[2]，即在地面直接施工護坡樁，隨土方開挖再施工預應力錨桿。本工程基坑深度約10m，護坡樁長度一般在20m內，對各護坡樁施工機械來說，其施工效率是最高的。通過排除法，建議采用樁錨結構體系。

3.2地下水控制方案選擇

地下水控制方面，采用止水帷幕時往往能達到良好的效果，但通常存在著費用高的問題；當采用降水方案時，費用會相對較少。大管井對止水帷幕方案費用與降水時抽取地下水量所需費用進行對比，結果如下。（1）大管井降水方案技術不可行。按照北京市住建委與北京市水務局聯合發布的《北京市建筑工程施工降水管理方法》（京建科教〔2007〕1158號）和《北京市建筑工程施工降水管理辦法實施細則》（京建科教〔2008〕92號），采用降水方案在技術上須具備以下條件：基底位于砂卵石含水層水位之下，且該含水層中基底以下5m之內無適當的隔水層。對本工程，基坑深度約10m，結合巖土工程勘察報告，基底位于粉質粘土④層中，故不滿足降水技術的條件。（2）大管井降水方案經濟不可行。根據《北京市建筑工程施工降水管理辦法實施細則》（京建科教〔2008〕92號），滿足下列條件可判定為經濟不合理：帷幕隔水增加的工程造價（T）與減少抽水總量（Qz）的比值（M）大于50元/m3，即：M=（T1–T2）/Qz＞50元/m3。當采用止水帷幕方案時，帷幕造價估算：T1=1076784元當采用大管井降水方案時，造價估算：T2=158205元抽水量Qz估算：Qz=βQd=27254.73m3則：M=（T1–T2）/Qz=33.7<50元/m3。故不滿足經濟可行條件。（3）周邊類似項目工程經驗。根據周邊地區的施工經驗，當采用大管井降水方案時，往往降水效果極差，基坑內存在大量積水以致影響工程施工。另外在采取降水方案后，降水效果在粉土類土層中效果極差，降水不當時容易發生基坑坍塌。由于本項目位于學校內部，且周邊存在正使用的教學樓和地下管線等，從安全的角度考慮，建議不采取大管井降水方案。（4）基坑及周邊建筑安全。當采用大管井降水方案時，土層內水分流失，土中原來被自由水占據的空間將形成空洞，進而土體沿垂直基坑方向產生不均勻壓縮變形，由于周邊存在教學樓和地下管線等，容易使其產生傾斜和裂縫，帶來安全隱患。根據巖土工程勘察報告，本基坑內第2層地下水位承壓水，如果降水效果不理想，可能會發生管涌現象（根據工程經驗，在粉土類土層中降水效果往往不理想），致使施工受影響，從而帶來安全問題和處理管涌的附加費用。

4結束語

經過方案的對比分析，建議基坑支護采用樁錨支護結構體系，地下水控制采用止水帷幕。采用此方案進行基坑施工，效果良好，基坑水平變形量基本控制字在10mm內，沉降量則基本控制在5mm內，滿足地下結構施工所需及周邊環境要求，目前項目運行狀況良好。

參考文獻

[1]余挺.建筑工程中深基坑支護施工技術的應用[J]綠色環保建材，2019（3）：141，144.

[2]李杰.建筑工程施工中深基坑支護的施工技術[J].建材與裝飾，2019（7）：3–4.

作者:劉晨 單位:北京水利水電學校