浅谈地下车库深基坑的设计与施工

梁春生

摘要：文章对地下车库的深基坑的设计和施工进行了分析，表明了该设计施工技术措施具有显著的社会效益和经济效益。

关键词：地下车库；深基坑；降排水

中图分类号：TV473文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2009）12-0115-02

随着建筑业发展，高层大跨和承受重荷的建筑物增多，深基坑的设计和施工成为日益突出的问题。如何根据场地工程地质、水文地质、环境条件制定合理的设计方案;如何在保证稳定性的前提下，设计最经济的方案;如何吸取失败教训、总结成功经验，指导今后设计与施工，都是值得深入研究的问题。

一、工程概况

某住宅工程由8幢13～21层住宅组成，地下2层，总建筑面积约165772m²，工程基坑占地面积27586m²，基坑开挖深度为9.0m～10.7m，局部坑中坑挖深12.6m，土方量约为27万m³。本工程基坑平面形状不规则，呈“枪”型，周边环境复杂，北侧与国道有40m宽的城市绿化带之隔，东侧围护桩边距离东侧大东路为6.8 m，西侧围护桩边距绿水江为23.9m，南侧距已建住宅楼最小距离仅为7.8m。基坑开挖范围内除表层杂填土及淤泥质粉质黏土，均为深厚饱和质淤泥质土，含水量高，土层呈流塑状态，具有一定的流变特性，固结快剪指标低，地质条件复杂。

二、基坑围护方案

（一）围护方案

本工程基坑面积大、土方量大，环境保护要求高，选择采用Φ900@1000钻孔灌注桩围护，围护桩外侧一道Φ600的水泥土止水帷幕，设置两道水平支撑，中心标高分别为-3.700，-8.000，自然地坪至第一道水平支撑采用放坡卸土及土钉墙支护的形式。基坑围护方式见图1。

（二）平面支撑体系

根据基坑形状不规则，呈“枪”型的特点，结合工程不同区域的工期要求、支撑形成与拆除的时间差异，基坑支撑体系设计分为东西两块相互独立的受力系统。其中西区为典型的长方形区域，采用受力明确的钢筋混凝土角撑及对撑形式;而东区基坑整体面积较大，采用结构简明、受力合理、刚度较大的封闭圆环框架支撑体系，支撑体系结构见图2。采用分区支撑和圆环支撑形式，各区段独立施工，挖土空间较大，加快了整体地下室的施工进度。

（三）栈桥设计

为解决出土难问题，在第一道环形支撑两处各设置了一座钢筋混凝土栈桥，同时将栈桥延伸进入中心岛内部，为土方开挖提供便利。

（四）坑内土体加固

为了减小基坑变形，在基坑内沿围护桩东侧靠后墅路、西南阳角采用水泥土搅拌桩进行土体加固，加固宽度达到4 m，同时在电梯井超深坑中坑同样采用搅拌桩土体加固。

三、坑内降排水方案

基坑内降排水是基坑施工中的重要组成部分，也是确保基坑土方开挖成功的一个关键环节。根据地质勘察报告，本工程基坑开挖深度范围内土层含水量较高，但其渗透系数非常小，为10～8级，同时基坑开挖面积大，开挖深度也达到10 m，降排水方案选择为人工抽排水，根据整个基坑底板后浇带分为8个抽水区域，抓住“疏、汇、接力、及时”四个方面; 基坑开挖时做好明沟、临时集水坑，使雨水、浅层地下水能因势利导，汇聚成点;在基坑放坡线外围、一道支撑外围及两道支撑上各设一道连通排水沟，通过三点接力达到降排水目的，保证基坑内干作业。

四、土方开挖及支撑体系施工

基坑土方总方量约27万m³，按照基坑围护方案分东、西两个独立分区，共分三层进行。平面分段、对称均匀开挖，使坑内土方开挖面近似水平下降，以保持水平内支撑接近理论受力，确保水平支撑结构正常发挥作用。

第一层土为自然地坪面开挖至第一道支撑垫层底-4.20 m。开挖时先进行基坑四周放坡卸土，土钉喷混凝土支护，按照分段、分皮开挖的要求进行，每次每段长度不超过30 m，分层厚度控制在1.2 m左右，严格控制挖土与土钉施工的配合。同时在挖土过程中穿插第一道支撑的施工。

第二层土为第一道支撑垫层底-4.20m至第二道支撑垫层底-8.50m，待第一道支撑强度达到75%后方可进行。考虑到本工程圆环支撑体系，根据其特点，先开挖圆环支撑部位及圆环支撑外围角撑及对撑区域的土方，保留中间部分土方，形成中心岛。这样开挖可以穿插第二道支撑的施工，使其快速形成，同时保留中心岛土方，以增加坑内的被动土压力，防止基坑隆起，加大基坑安全系数。第三层土为第二道支撑底-8.50m至基础底板，形式同第二层土开挖。根据基坑支护形式，“中心岛”挖土时需做到立面分层分次、平面分段对称、均匀开挖，基坑内第二、三层土方均从栈桥运出。分层分次挖土竖向剖面见图3。

本工程西区基坑因支撑为对撑及角撑的形式在第二、第三层土施工时采取了分段、开口一次性开挖到位方式的尝试，即两道支撑施工一块，三层土方开挖一块。西区开口式挖土剖面见图4。整个西区分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ块进行开挖，Ⅰ、Ⅲ开挖形式相同，最后在Ⅱ区收尾。施工前提条件：（1）第一道水平支撑完毕施工闭合；（2）开挖时不得超过两道支撑施工线，根据施工监测结果，此项施工未引起支撑应力及围护桩外侧深层土体位移的剧变。

五、基坑监测

施工期间对整个基坑的监测包括围护桩及桩后土体水平位移、围护桩及竖向立柱的竖向位移，基坑周边建筑及道路、地下管线的沉降位移、内支撑杆件的轴力、地下水位的监测。其中桩后深层土体观测孔共21个，支撑轴力监测点第一、第二道支撑各17点。实际测得CX16、CX17点深层土体水平最大位移为18mm，南侧一、二期联体排屋的沉降变形很小，土体深层水平位移与地表沉降均满足设计规定限值要求。根据基坑监测报告及现场实际，基坑施工技术合理、安全可靠。

六、结语

本工程支护方案由于受到基坑形状、地理位置和工期因素的影响，采用圆环架支撑和角撑及对撑相联合的支撑体系。实践证明此方案是成功的，社会、经济效益显著。

大型圆环支撑体系与满堂支撑体系比较，大大降低了工程造价，并且形成宽敞的挖土空间。基坑施工采用立面分层分次、平面分段对称、限时开挖的原则是必要和正确的选择。保留中心岛土方，增加了被动区土体的稳定，有利于下道支撑形成，充分地利用了软土的时空效应。

施工过程中的动态监测和信息的及时反馈是预防工程事故、判断工程进展是否顺利的有效手段。由于工期紧迫，在施工过程中西区角撑与对撑围护区域进行了分块开口式的开挖实践，根据监测数据作为下一步施工的标准，实现了支撑的分块施工与拆除，保证了支撑自成系统及受力平衡。

参考文献

[1]建筑基坑支护技术规程（JTJ120-99）[S].

[2]余志成，施文华．深基坑支护设计与施工．中国建筑工业出版社，2000．

[3]黄武，李勋晖．基坑支护结构土压力与抗力研究[J]．山西建筑，2007，（5）．