复杂环境下的深基坑支护设计？
1项目概况
1.1项目简介
浙江建筑科技R&D中心位于杭州市中心，文二路以北，莫干山路以西。场地总体呈长方形，东西长约140m，南北宽约87m，用地面积约10894m2，新建建筑面积约51525m2，其中地上建筑面积约33837m2。上部结构为4 ~ 16层连体建筑，地下建筑面积约17688m2(地下3层)。基坑总面积为5990m2，基坑周长为355m。基坑开挖深度14.45米，局部电梯井深度约16.9米
1.2周围环境
该项目位于杭州市中心，周边环境极其复杂。基坑南侧距用地红线1.74m(即距地下室外墙的边界线)，文二路在红线外。路上有通信、雨水、燃气、监控、污水等市政管线。基坑东侧距离近期用地红线仅1.8m(侧角地下室建筑已超出用地红线，位于城市绿化带控制线内)。红线外是莫干山路，路下有通信、雨水、电力、污水等市政管线。文二路和莫干山路都是交通繁忙、道路下市政管线多、防护等级高的主干道。基坑西侧包括内部预留办公室(砖混6 ~ 7层，？377mm沉管灌注桩基础)和一栋砖混7层住宅楼(条形基础，埋深1.5m，距基坑约12.8m，建成时间较长)。瑞奇大厦，东北24层，地下1层(钻孔灌注桩基础，持力层为强风化凝灰岩或中风化泥质粉砂岩)；西北侧还有一栋砖混4-6层建筑(钻孔桩基础)，约13m；远离基坑。西北侧的石灰桥新村住宅楼(4层砖混结构，条形基础)距基坑约20.8米。
2工程地质和水文地质
2.1工程地质
根据土层的沉积时代、沉积环境、岩性特征及物理力学性质，结合现场钻探，将勘察深度范围内的地基土划分为7个层次及每个层次下的亚层，其中本基坑涉及的土层主要有以下几层:①0杂填土、①粉质粘土、②1淤泥质粉质粘土、② 22粘质粉质粘土、③淤泥质粉质粘土、ψ65438+。基坑底部位于③淤泥质粉质粘土层。
2.2水文地质学
场区浅层地下水属孔隙潜水，水位较浅。勘察期间稳定地下水位埋深为0.60 ~ 1.90 m，相当于全国高程2.70~4.04m..有大气降水的补给，水位的动态变化受大气降水控制，年平均变化范围为1.00 ~ 1.50米..地表蒸发和侧向径流是主要的排泄方式。②2粘性粉土层渗透系数较好，厚度不一。为了便于挖掘，坑内可以适当排水。
3基坑支护方案设计
3.1基坑支护设计原则
(1)确保施工过程中支护结构和土体的整体稳定性。
(2)确保周围环境安全可靠。
(3)经济合理，便于施工，缩短工期。
3.2基坑工程的特点
综合分析基坑现状、面积、开挖深度、地质条件和周边环境，本工程的特点如下。
(1)基坑影响范围内的地基土主要为填土、粘质粉土、淤泥质土和粘土等。填土成分复杂，粘质粉土强度高、压缩性低，但渗透性好，淤泥质粘土(淤泥质粉土)强度低、压缩性高、厚度大，对基坑变形和整体稳定性影响较大。应充分考虑变形控制、渗流控制、管涌阻力、浅层障碍物和不良地质对支护体施工的影响。
(2)本工程地下三层，开挖深度接近15m，部分地区电梯井较深，属于超深基坑，基坑开挖影响范围较大。因此，应充分考虑支撑体系的整体平衡和基坑开挖对周围环境的影响。
(3)基坑周边靠近用地红线或市政道路，周边道路下埋有大量市政、电气、雨污管线。基坑西侧和西北侧有浅基础住宅楼，距离基坑较近，变形控制要求高。
(4)本工程属于一级基坑工程，重要性系数为1.1。
3.3支持方案比较
本工程地下三层，开挖深度大，周边环境复杂，支护桩墙支护形式适合本基坑。
3.3.1地下连续墙(“两墙合一”，即支护结构兼作地下室外墙)结合临时内支撑方案有以下优点。
(1)技术成熟，适用于各种土壤，施工速度快。地下连续墙刚度大、可靠性高，是目前最可靠的支护形式。
(2)临时支撑可在平面和竖向灵活布置，优化布置可使各种施工工况下地下连续墙内力变形尽可能合理，减少地下连续墙用钢量；与逆作法或半逆作法相比，开挖施工非常方便，基坑暴露时间更短。
(3)占地面积小，充分利用场地。
(4)施工技术上有许多成熟的经验可供借鉴。但地下连续墙造价相对较高，施工相对复杂。
3.3.2大直径灌注桩结合内支撑方案
钻孔灌注桩结合三轴水泥搅拌桩止水帷幕已经非常成熟并得到广泛应用，但对于本工程来说，由于开挖深度较大，采用该方案存在一些问题。
(1)支护体内力大，大直径灌注桩力学性能差，钢筋利用率低，技术经济指标较低。
(2)支撑体占用土地空间较多，支撑结构会靠近土地红线(文二路部分超出土地红线，不能施工)，甚至影响市政管线。
3.3.3方案比较和确定
由于开挖深度大，地下三层，周边环境复杂，场地紧张，变形要求高。地下连续墙适合作为本工程的支撑结构，也可作为地下室的外墙。经综合分析，拟采用800mm厚地下连续墙作为基坑围护结构和防渗帷幕，同时作为地下室外墙，即“两墙合一”，竖向安装三道钢筋混凝土内支撑。由于混凝土支撑可以根据基坑形状灵活布置，刚性大，在杭州应用广泛，积累了很多经验，所以采用。地下连续墙墙段采用十字形钢板接头，施工质量容易保证，止水效果好。地下连续墙与主体结构的底板(边梁)、楼板、楼板梁、柱、混凝土内壁等构件连接，保证地下连续墙与主体结构连接的整体性。地下连续墙与地下室底板、各层梁等连接。通过连接件，并通过预埋钢筋抛接与地下结构楼板和檩条连接。为了保证地下室的干燥和美观，地下连续墙内部修建了衬砌墙。衬砌墙与地下连续墙之间保持一定距离，该空间作为排水坑。地下连续墙底部进入性质相对较好的土层(穿透性质较差的淤泥质粘土层)。为防止施工阶段地下连续墙沉降过大，影响预埋件精度，考虑在地下连续墙钢筋笼上重新预埋注浆管，地下连续墙施工完成后，在地下连续墙底部进行高压注浆。一方面可以减少墙底泥沙的影响，另一方面可以提高墙底土的承载力，提高墙底以上的侧摩阻力，减少地下连续墙施工时的沉降，也提高了承载力。
3.4其他关键问题
3.4.1监控
由于基坑周边环境复杂，应委托专业单位对基坑及其周边环境(包括周边建筑物、道路、地下管线等)进行监测。)进行监测，并及时提交监测数据，以便信息化施工。
土方开挖
本工程土方开挖深度深，场地紧张，土方开挖难度大，开挖效率直接影响本工程的工期。这个项目主要需要关注以下几点。
(1)第一个支架可视为施工栈桥。
(2)坑内土方应分层分块进行，特别是柱周围土方开挖应均衡对称进行，防止坑内土体滑坡。严禁两侧高差过大造成柱的侧向偏移，从而影响支撑系统的安全。严禁挖掘施工机械碰撞立柱。
(3)土方开挖应与支护施工和基础施工紧密结合。尽量减少基坑无支护暴露时间，减少坑底无垫层土的暴露时间。
4支撑结构的计算
4.1值描述
采用FRWS深基坑支护结构设计软件进行计算分析。根据地面超载20kPa，开挖深度14.45 ~ 15.7m，在开挖深度范围内，根据地质报告采用土层岩土计算参数，土压力采用朗肯土压力理论计算，水土经济，同时考虑了土的分层。
4.2支撑结构计算图
经验算，基坑抗倾覆稳定安全系数为1.31 < 1.2；整体稳定安全系数为1.38 < 1.35；土壤抗隆起安全系数为1.92 < 1.8。符合规范要求。
5基坑施工保证措施
5.1基坑被动区加固措施
由于基坑底部位于淤泥质粉质粘土中，为防止土方开挖时对基底产生过大扰动，影响基坑及周边环境，在基坑被动区采用三轴搅拌桩加固地基。
5.2基坑降水措施
地下连续墙能有效地切断基坑外的水流。考虑到浅层有粘质粉土层，根据基坑规模，在坑内设置重力深井排水。为防止地表水进入基坑，在基坑外侧四周设置地表排水沟，将地表水引入相邻的下水道。
6基坑监测
为保证施工安全和开挖顺利进行，减少基坑开挖过程中对周围环境的影响，应对施工全过程进行监控，实行动态管理和信息化施工。本基坑监测内容主要涉及深层土体位移、地下水位位移、支撑轴力、周边建筑物、周边管线、地下连续墙外道路等监测项目。
7结论
该基坑在复杂的城市条件下施工，是一项复杂且风险较大的综合性地下工程。通过采取有效措施，取得了良好的施工效果。
7.1合理选择支护方式和施工方法
本工程周边环境复杂，对基坑变形控制要求高。地下连续墙加三道钢筋混凝土内支撑的支护方案能有效控制基坑变形，确保周边建筑物、道路和地下管线的安全，取得了良好的效果。
7.2选择合理的基坑加固方法
本基坑地基土主要由低强度、高压缩性的软粘性土组成。由于软土的压缩模量一般很低，在很多情况下，仅靠挡土墙是无法控制变形的。特别是对于刚度较高的挡土墙，土与土之间的模量相差很大，挡土墙与土不能产生* * *相互作用，墙的自稳性不够，需要对挡土墙内部的软土进行加固。坑内被动区的加固可以减少支护结构的水平位移，保护基坑周围的建筑物和地下管线，减少坑底隆起，增加被动侧土压力，防止坑底渗透破坏。
7.3信息化建设
根据基坑工程的特点，跟踪监测支护结构的应力变形和周围环境的变化，了解施工的动态信息，从而评价支护结构和基坑的稳定性。同时对基坑周边地下水位、地下管线和周边建筑物的沉降和位移进行监测，了解和控制基坑施工对周边环境的影响。通过获得的监测数据，评价设计和施工方案的合理性，为优化和合理组织施工提供可靠信息，并指导后续工作。通过实际施工和监测分析，证明该支护方案安全可靠，能有效控制基坑变形。
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