基坑围护体系优化设计方案实例分析及处理

(绿城房地产集团有限公司，浙江杭州 310007)

1 概述

基坑围护工程是项目建设开发过程当中至关重要的一环，围护体系方案的安全、经济、可靠与否往往决定项目的成败。在方案设计阶段，工程管理部门应该对围护体系方案进行必要的技术经济性分析比较，以达到成本优化目的。本文以象山白沙湾度假村喜来登酒店地下室基坑围护工程为例，通过抽水试验验证，确定了某关键土层的渗透系数，为合理确定基坑降水方案提供了有力的依据，最后取得了良好的经济效益。

2 工程概况

拟建的象山白沙湾度假村喜来登酒店项目位于宁波市象山县爵溪镇白沙湾旅游度假区。场地北侧为象山县爵溪镇白沙湾度假区已建一期别墅群，拟建酒店距别墅群最小间距约为110 m。场地东侧为一山体，西侧为空地，南侧为一水泥路，水泥路外侧为沙滩，工程场区内主要拟建:酒店一幢，地上7层～9层、地下2层，框架—剪力墙结构，单柱最大轴力约10 500 kN，拟采用桩基础。本工程总用地面积约为18 000 m2，总建筑面积约为30 000 m2。工程±0．00相对于国家85高程基准6．50 m，根据勘察报告，场地自然地面高程在1．00 m～4．00 m之间(1985国家高程，下同)，平整后高程为3．00 m，即相对标高－3．50 m。地下室基础底板底标高 －5．83 m～ －6．73 m(含18 cm厚垫层)，承台底标高 －7．18 m～－7．68 m(含18 cm厚垫层)，电梯井基础底标高 －9．20 m，电梯井坑中坑最大高差3．370 m，沿地下室四周均为单桩承台，基坑计算开挖深度取至承台底，即4．18 m。基坑平面形状不规则，总体呈矩形，基坑周长806延米，开挖面积20 637 m2。根据浙江省标准DB33/T 1008-2000建筑基坑工程技术规程及相关技术标准，本工程基坑等级为二级。

3 工程地质与水文地质条件

该场地的工程地质条件见表1，场地地下水主要为浅部粘性土层及砂土中的孔隙潜水，根据勘察报告，勘察过程中对孔内初见水位进行了量测，水位在0．00 m～3．80 m之间。地下水主要补给条件为大气降水及海水的渗透补给，排泄区主要为地面蒸发及侧向径流。

4 案例分析

4．1 基坑特点

表1 场地工程地质条件

1)从基坑开挖的深度来看，开挖深度一般，基坑大面积开挖深度为3．23 m～4．68 m，但北侧局部区域与现有道路边坡很近，该区域的基坑挖深应从现有路面算起，则挖深为7．73 m，距离相对较远的路面同场地高差部分则可按坑边荷载计算。按浙江省和建设部基坑规程的规定其重要性属二级基坑;2)从场地地质条件来看，本工程场地地质条件较为复杂，基坑开挖范围内的土层力学性质一般，场地的④号土层——淤泥质粉质粘土为局部分布，且层厚很小，最厚处约2 m，主要分布在西北角，在北侧道路和西侧排水箱涵施工时已清除至⑤号土层。现基坑开挖的土层主要为①-1填土、②含粗砂粉质粘土，⑤-1含粘性土砾砂，坑底正好落在⑤-1含粘性土砾砂，该土层厚度约10 m，最厚处近15 m，渗透性极强，越靠近海边，该土层厚度越大。场地地下水主要为浅部粘性土层及砂土中的孔隙潜水，接受大气的降水及海水的补给，枯水季节水位较低，雨季或大潮汐时，有大量的水流入场地，场地地层中会形成潮汐性或季节性水位，水位变化较大，很难形成稳定的潜水面，受大气降水及海水的影响，水位变化与赋存区域的环境关系极为密切。因此，地下水的控制(降水或止水)将是本基坑施工的难点和重点，直接关系到本工程基坑施工的成败及地下室施工的顺利进行;3)从基坑周围环境来看，基坑北侧和西侧与既有道路、排水箱涵距离较近，局部区域甚至紧贴地下室基础，因此在保证基坑围护结构本身的稳定下，尚应尽量减小该基坑两侧的变形。综合上述特点，支护方案应重点考虑地下水的处理、北侧及西侧的基坑支护，保证在土方开挖及地下室施工期间基坑边坡的安全。

4．2 降水方案技术性比较与分析

4．2．1 方案一(降水，在坑内外布置自渗管井降水)

由于基坑南侧靠近海边，本工程基坑上坎线与海岸边最短距离约105 m，场地地层既非均质又不等厚，地层分布极其复杂，因此降水计算时，采用典型剖面进行。地层如下:含砾砂粉质粘土厚2．5 m，含粘性土砾砂厚12 m。将各层含水层渗透系数经过叠加，可近似为均质土层中的层流，同时该剖面基坑属近海降水，且含水层厚度很大，因此根据以上条件，该抽水井适用于潜水含水层的非完整井。经计算，基坑日涌水量为6 504 m3/d，每口井每日出水量约50 m3，需要的管井数量为:6 504/50×1．15=150口。降水方案的造价约为:150×120 000．00=180万元。注:降水工期按3个月计，已含电费及管井施工及维护费。

4．2．2 方案二(在坑外止水，坑内布置少量管井降水)

在基坑四周设置止水帷幕，帷幕底端进入透水性相对较差的含砾砂粉质粘土，阻断周边对坑内地下水的补给，则坑内布置少量的管井即可。场地内⑤-1土层较厚，止水帷幕采用常规的单头或双头搅拌桩机施工难度很大。为确保止水效果，须采用SMW三轴工法桩或高压旋喷桩进行止水，三轴搅拌桩止水可靠性及经济性均好于高压旋喷桩，因而采用三轴搅拌桩作为止水帷幕。另外，在坑内设置约40口简易管井进行降水。方案二造价约380万元。

4．2．3 技术性比较与分析

1)方案一的实施受降雨、台风、潮汐等影响的限制，开挖至坑底及承台、基础底板施工阶段需避开汛期及大潮汐等自然及气象因素的影响，而方案二不受上述因素的影响;2)在造价方面，方案一经济性优于方案二;3)工期方面，方案一工期较难估计，主要是在最后一层土方及承台开挖时可能需较长时间降水，若遇恶劣天气，降水的难度将更大，而方案二能按部就班地进行。根据勘察报告，⑤-1层含粘性土砾砂层的水平和竖向渗透系数量级都达到E-02级别。如若按方案一开挖，则开挖时涌水量肯定巨大，势必给土方开挖造成很严重的影响。而根据现场试坑的情况，初步判断涌水量应该没有达到这个级别。因此建设单位积极与设计、施工和监理单位协商，并及时组织了专家论证。最后通过抽水试验验证前面判断属实，最终选择了方案一，节约投资200万元。

5 结语

基坑工程受场地情况、工程特点、地区差异等因素影响，不同项目基坑工程可能差异很大，这给基坑工程技术管理工作带来了很大的难度。而基坑工程又是决定项目成败的关键环节，项目管理者因此应对基坑工程管理特别加以重视，除严格控制基坑安全防范基坑工程事故发生以外，还应注意基坑工程的经济性。对基坑工程专业管理水平的提升，除平时注重理论知识的学习以外，更应侧重于对工程实际案例知识的收集和学习。本文正是出于此目的，希望可以和各位同仁更多地交流和探讨。

［1］JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程［S］．

［2］DB33/T 1008-2000，建筑基坑工程支护技术规程［S］．