近地铁结构某基坑支护方案选型

马海涛 陈丽君

（1.中国人民解放军91144部队工程设计勘察队工程质量监督站 青岛市 266012 2.河海大学 南京市 210024）

0 引言

在建筑基础位置根据基底标高及基础平面尺寸开挖的土坑叫做基坑，基坑属于临时性工程，其目的是为基础砌筑作业提供一个空间。基坑分为无支护基坑和有支护基坑，通常将埋深浅、水位低、施工时间短、对邻近建筑物影响小的无需支护的基坑称为无支护基坑，将需进行支护的基坑称为有支护基坑[1-4]。对于有支护基坑可细分为浅坑支护和深坑支护，常见的浅坑支护形式主要有锚拉支撑、斜柱支撑、间断式水平支撑以及短柱横隔式支撑等，深坑支护形式主要有土钉墙支护、钢板桩支护、排桩内支撑支护以及地下连续墙支护等。基坑支护常常受土质条件、地下水位以及工程规模等各种因素的影响，如何选择合适的支护形式是目前的研究重点。

张荣才[5]根据施工的实际需求对复杂场地条件下深基坑支护形式和施工方法进行研究。江峻[6]研究了土质条件为较大孔隙率和砂砾石场地深基坑支护形式选择和质量控制，并结合施工过程存在的问题进行改进。江毅等[7]对周大福金融中心基坑支护计算和监测资料进行分析，验证了支护方案的可行性。龚模松等[8]采用地下连续墙+半逆作法内支撑法对西樵纺织科技大厦基坑进行支护，该方案施工效果较为理想，很好地解决了其场地条件受限和地质条件差等问题。

某近地铁结构基坑周长约为312.0m，基底绝对标高为-4.10/-4.60m，基坑开挖深度为8.1～12.60m。经多次计算论证，通过方案比选，该工程结合地质条件采用了锚索支护与微型桩垂直支护相结合的支护方案，施工效果良好，相关成果可供类似工程参考。

1 平面布置

本项目基坑临近地铁，基坑东侧地下室与地铁区间隧道结构边线水平距离仅为11.1m，地下二层底板与地铁区间隧道拱顶的竖向距离仅为15.7m。项目基坑在距离地铁结构10m范围内无锚索和锚杆施工进入。项目在靠近地铁区间侧基坑爆破施工作业时，应采取预裂爆破、微差爆破等手段，并在地铁受影响区间隧道内采用必要的振动监测措施，保证施工时传递到地铁结构的爆破振速不超过15mm/s。为保证基坑周围既有构造物的安全性以及经济性，需要采用最优的支护设计方案。

图1 基坑平面

2 地质条件

2.1 岩土层构成

根据勘察资料，拟建场地基坑侧壁及基底以下影响范围内地层主要为素填土、花岗岩风化带，其岩土物理力学指标见表1，现分述如下：

杂填土广泛分布于场区，厚度较小，层厚0.3～2.2m，层底标高5.20～8.25m。杂色、黑色，稍湿，松散-稍密；主要成分由回填碎石、砖块、素混凝土块、砂土等组成，部分地段为原建筑物的混凝土地面，部分地段下部以砂土、粘性土为主。据调查了解，该层为20世纪50、60年代建厂时人工回填，回填时间较长，已经基本完成自重固结沉降，但该层成分较杂，厚度较小，密实度不均匀。

花岗岩强风化带主要在场区北侧发育，层厚1.6～4.2m，局部地段厚度约4m，层顶标高5.20～8.25m。褐黄色，粗粒结构，块状构造，其主要矿物成分为长石、石英，风化蚀变强烈，裂隙发育，岩体破碎，岩芯手搓呈角砾状。

花岗岩中等风化带揭露厚度0.7～7.8m，层顶标高1.00～6.65m。浅肉红色，结构、构造、矿物成分同上，岩石风化中等，节理裂隙较发育，一般呈高角度产出，裂隙面一般平直、光滑，面上有黑色氧化物渲染，岩芯多呈碎块～块状，锤击可碎-不易碎。

花岗岩微风化带揭露厚度7.5～17.1m，层顶标高-3.07～6.49m。肉红色，结构、构造、矿物成份同上。矿物蚀变轻，节理稍发育-不发育，且多为高角度节理，节理面紧闭-微张，节理面多平直、光滑，无充填物。岩芯多呈短柱状-柱状，锤击声脆，不易碎，岩体完整，整体强度高。

表1 岩土物理力学指标

2.2 地下水条件

场地位于剥蚀缓坡地貌单元，第四系不发育，地下水类型主要为基岩裂隙水，主要含水层为基岩各风化带。大气降水是场区地下水的主要补给来源，地下水整体流向为由北向南、自东向西。勘察期间为该地区的丰水前期，钻孔地下水稳定水位埋深1.00～2.00m，水位标高5.60～7.45m。根据长期水文观测资料分析，青岛地区年水位变幅约2.0m。

3 基坑支护设计及分析

3.1 支护结构选型

本次基坑设计提出了1：0.4边坡土钉墙以及微型桩垂直支护两种方案。两种支护结构形式如图2～图5所示。土钉墙支护形式为：面层MC：80mm厚细石混凝土喷射，内配φ6.5@200×200钢筋网；坡顶地面外翻硬化处理，防止地表水渗入坡体；土钉竖向位置由竖向间距控制。地下水控制采用明排形式，基坑顶部设置截水台，底部设置排水沟，排水沟尺寸300×300mm，直接挖槽，水泥砂浆抹面；坡面按2.0×2.0布置φ50PVC泄水管，局部渗水量大的部位应适当加密泄水孔。基坑深度12.6m，方案采用微型桩支护；微型桩垂直支护形式为：微型桩采用φ127钢管，壁厚5mm，桩间距1000mm，桩嵌固深度2.0m；腰梁1采用C30混凝土现浇，腰梁2采用1根16a槽钢；冠梁尺寸400×400mm，混凝土等级C30，锚索、锚杆及腰梁位置按照标高控制。

图2 土钉墙支护立面

图3 土钉墙支护剖面

图4 微型桩支护立面

图5 微型桩支护剖面

3.2 方案比选

基坑的支护选择除了考虑开挖深度、工程地质、施工条件，更为重要的是考虑环境条件，该基坑位于市区，应尽量减少开挖，保护周围既有建筑物，通过方案比选，采用微型桩与锚索复合支护的形式，施工工序为：场地平整→控制点及支护结构位置坐标测放→钢管桩施工→冠梁施工→土方开挖→锚索（杆）施工→腰梁施工→锚索（杆）张拉、锁定。

4 基坑监测

本基坑监测等级为一级，根据规范的要求，应进行基坑坡顶水平、垂直位移监测、周边建筑物监测、锚索轴力监测等。基准点应根据现场情况设置在基坑2倍深度范围外的稳定地面，并妥善保护。变形速率异常应加大监测频度。基坑监测频率和预警值见表2、表3。

表2 基坑监测频率

表3 基坑及支护结构、邻近建筑物、管线的监测报警值

5 结论

针对某工程基坑进行支护设计方案比选，考虑到工程靠近地铁工程，周围既有建筑物较多，采用微型桩垂直支护与锚索复合支护形式，有效的减少开挖量。微型桩采用φ127钢管，壁厚5mm，桩间距1000mm，桩嵌固深度2.0m；腰梁1采用C30混凝土现浇，腰梁2采用1根16a槽钢；冠梁尺寸400×400mm，混凝土等级C30，锚索、锚杆及腰梁位置按照标高控制。该方案施工效果良好，相关成果可供类似工程参考。