行业要闻

 

摘要: 依据周边环境、地质条件与基坑挖深，对苏州凤凰国际书城基坑采用钻孔灌注桩加内支撑支护方案。由于该基坑紧邻地铁车站，周边环境复杂，依据有关规范制定了基坑施工监测方案，并对监测结果进行分析，包括深层水平位移、地下水位降深、地铁车站变位等。对于地下三层基坑的止水帷幕优先选择“两次提升、两次下沉”的三轴深搅桩施工工艺;局部落深区小范围内的第Ⅰ承压水位的降低对周边建筑物的影响不大。结论可作为区域性围护设计方案选择的参考。

关键词: 深基坑开挖; 基坑监测; 地下水位; 苏州国际凤凰书城

 

      随着轨道交通建设的发展，深大基坑开挖对在建及运营期地铁结构的影响不容忽视，即使围护结构在安全控制值的情况下，仍能明显影响周围建( 构) 筑物和土层^［1］，深基坑开挖及地下室结构施工期间现场监测工作也日益受到重视^［2］。文［3］认为在地铁结构大于邻近基坑开挖深度时对地铁基础反弹的影响较小; 在地铁结构小于邻近基坑开挖深度时对地铁基础的反弹影响较大。文［4］针对上海某基坑，采用自动监测系统对围护体系受力及变形进行动态监测，根据监测结果及时调整支撑力及开挖步序，反馈指导施工。

      本文对苏州凤凰国际书城基坑工程的地下水水位、深层水平位移、支撑轴力及地铁车站变位等进行分析，结论具有一定工程实践意义，可供读者借鉴。

 

      拟建工程位于苏州工业园区湖西商务区，基地周边市政管线和建筑物众多，环境保护要求高。星都街、苏雅路、星桂街为主要市政道路，其下敷设有各类地下管线; 基坑南侧紧邻地铁车站。

      基坑三倍挖深范围内管线包括: 西侧 Φ450mm 污水管，与基坑最近距离为 8. 2m; Φ800mm 雨水管，与基坑最近距离为 12. 3m; Φ400mm 自来水管，与基坑最近距离为 14. 4m; Φ200mm 燃气管，与基坑最近距离为36. 4m。北侧 Φ300mm 污水管，与基坑最近距离为6. 5m; Φ300mm 自来水管，与基坑最近距离为 12. 5m。东侧电信联通管，与基坑最近距离为 7. 1m; Φ300mm自来水管，与基坑最近距离为 13. 6m; Φ800mm 雨水管，与基坑最近距离为 22. 5m。

      基坑三倍挖深范围的建( 构) 筑物包括: 西侧向阳渔港，浅基础，与基坑最近距离为 50. 4m; 北侧天翔花园小区，浅基础，部分住宅为桩基础，与基坑最近距离为 31. 7m; 东侧为地下空间工程，与基坑最近距离为28. 4m; 南侧距离地铁车站外墙 7. 9m。

 

      根据基坑开挖深度，对基坑稳定与变形产生影响的土层主要为 7 个土层^［5］，其主要物理力学指标见表1。表中填土层以耕植土为主，土质不均匀，高压缩性，工程特性差，厚度变化较大，最厚处高达 3. 4m; 下伏粘土层透水性差，是较好的隔水层。第( 4) 粉质粘土与粉土互层，粉土层稍密 － 中密状，该层在一定的水头差下会产生流砂，是本工程施工过程中的防范重点和监测对象，基底正好位于此层中下部。第( 7) 粉土、粉砂系列层，埋藏深，为苏州地区第Ⅰ承压含水层，对塔楼区电梯井等局部落深区将产生一定影响。

      根据勘探揭露的地层结构，基坑影响范围内场地地下水可分为潜水、微承压水和第 I 承压含水层水。

      孔隙潜水赋存于素填土层中，分布不均匀，水量小; 场地内较浅的微承压水主要贮存于( 4) 粉质粘土与粉土互层中，主要接受侧向径流补给及越流补给。第Ⅰ承压水主要赋存于( 7) 粉土、粉砂层系列土层中，主要接受径流及越流补给。

 

      基坑设计遵循如下原则^{［6 ～7］}: ( 1) 基坑安全等级为一级，重要性系数为 1. 1; ( 2) 围护墙最大水平位移≤0. 14%H( H 为挖深) ; ( 3) 迎土面的压力粘性土按水土合算，砂性土按水土分算考虑; ( 4) 支撑体系将支撑与围檩作为整体，按平面受力的框架进行内力、变形分析。

      综合基坑所在地理位置、土质条件、开挖深度和周边环境等因素，结合本工程特点提出钻孔灌注桩 + 水泥土搅拌桩止水帷幕 + 三道钢筋砼支撑体系的总体围护方案。按不同分区、侧边共设计成 7 个剖段面，其中典型剖面如图 1。

      依据有关规范^［8］，制定详细的基坑监测方案，主要监测项目见表 2，监测点布置见图 2。

 

      选取典型土体测斜管监测结果，绘制深层水平位移随时间变化曲线，得到监测点位移曲线如图 3。从分布曲线来看，土方开挖完成后，所有测试结果的最大变形均发生在 14. 5 ～ 20. 0m 深度，即基底附近，与公认的带撑支护结构变形曲线吻合。南北侧边测点最大变形量为 39. 8 ～ 40. 7mm，东西侧边处测点最大变形量为 34. 2 ～35. 1mm，长边效应在本基坑工程中显著，说明对于长宽比大的基坑工程应采取措施以减弱基坑尺寸间的影响。

      基坑外侧共布置 9 个水位观测孔，图 4 为坑外水位波动曲线。分析认为基坑北侧边坑外水位基本保持不变，与微承压水水位标高基本持平; 基坑东西侧边除W05 点于 2010 年 7 月 26 日 ～ 8 月 25 日期间水位突然下降至标高 － 1. 80m，原因在于东侧地下空间工程进行坑外承压水的降水造成外，其余坑外水位基本上保持不变。

      基坑北侧边、东西两侧边水位基本上保持稳定，说明东北西三侧三轴搅拌桩止水效果良好; 南侧边水位波动较大，三轴搅拌桩止水帷幕出现渗漏点。分析原因在于北侧边采用双排深搅桩作为止水帷幕; 东西两侧边采用单排深搅桩及“两次提升、两次下沉”施工工艺，水泥掺入量达 35%; 南侧边仅采用单排深搅桩作为止水帷幕及常规的“一次提升、一次下沉”施工工艺，水泥掺入量为 20% 。对于重要、深大基坑工程其止水帷幕建议选择“两次提升、两次下沉”施工工艺。

      塔楼电梯井基坑挖深达 23. 2m，基坑开挖不满足抗渗流稳定性安全要求，坑内设置了减压降水井，坑外设置 9 口观测井。图 5 为地下水位等高线示意图，根据分层开挖深度，按需降低第 I 承压水头，坑外水位除场地东南角水位下降至标高 － 10. 34 ～ － 12. 90m 外，其余基本上略有下降，对微承压含水层水位及周边建( 构) 筑物影响不大。

      基坑开挖期间第二道支撑轴力测试结果见图 6。从发展趋势上可见，轴力随着土方开挖的进行逐渐增大，基础底板浇筑完毕后基本保持不变或略有增长。从轴力数值上分析，对撑杆件受力要大于角撑、边桁架杆件。对撑杆件轴力最大值均11 500kN，角撑轴力最大值均值约8 900kN，边桁架轴力最大值均值约8 100kN，各均值小于或接近于承载能力设计值的 70% ，满足设计要求。

      从图 7 中可以看出，立柱各测点均呈隆起上升状态，对撑区隆起量较大，最大值范围为 34. 7 ～45. 4mm，均值约 42. 3mm，角撑区域隆起量最大值范围34. 4 ～ 38. 3mm，均值约 34. 5mm。