狭小复杂环境下深基坑支护施...—以南京某高校基建项目为例_吴晶晶.pdf

153 2023.02/Building Technology and Application 建筑技术应用在区域的差异性（如地质土层条件、水文条件、降水天气）和周围环境（邻近建筑物、构筑物及各种市政设施）不同的影响，选用的支护形式不同，必须依据所在区域的现实地形进行设计，不能完全照搬经验。要做到因地制宜，就需要前期充分地勘察、调研，根据工程所在地区的地质土层条件和水文气象条件等选用合适的支护形式。合适的支护形式不仅能保证深基坑的安全，同时可以减少对周边已有建筑设施的影响，或使邻近建筑设施的影响在合理警戒值范围内，从而使深基坑支护工程造价愈加经济2-4。本文中狭小复杂环境是指受邻近建筑物、构筑物、周边管线及道路等市政设施的影响，支护空间变得狭小，对深基坑支护施工和开挖过程中的变形需要进行严格监测和控制的环境。深基坑支护的种类大体分为具有挡土、截水双重功能的水泥挡土墙式；结构刚度大、抗弯强度高，适用于各种基坑的排桩与板墙式；土钉或预应力锚杆与喷射钢筋混凝土护面相结合形成类似重力挡墙的边坡稳定式；形成闭合拱形，自上往下，分段（层）作业3的逆作挡墙式和场地开阔的放坡开挖式五类4。水泥挡土墙式、边坡稳定式和放坡开挖式对支护场地空间要求较大，不适用于狭小复杂环境中。逆作挡墙式要求基坑平面尺寸近似方形或圆形。排桩与板墙式的支护结构刚度大、抗弯强度高、土方开挖过程中变形小、施工机械对工作场地要求不大，比较适用于狭小复杂环境的深基坑支护。1 工程概况1.1 基坑工程概况南京某高校基建项目主体为 16 层框架-剪力墙结摘要狭小复杂环境下深基坑支护工程受邻近建筑物、构筑物、周边管线及道路等市政设施的影响，支护空间狭小，施工过程中需要对周边环境的变形进行严格监测和控制，施工难度加大。本文以南京某高校基建项目深基坑支护施工为研究案例，充分勘察基坑周边环境和土质情况后，选用排桩与板墙式和混凝土内支撑结合的基坑支护形式，在施工过程中加强监测，从而在满足土方开挖需求的同时保证基坑安全，为类似工程实践积累了参考经验。关键词深基坑支护；狭小复杂环境；施工技术中图分类号TU942文献标识码ADOI10.19892/ki.csjz.2023.02.43Abstract In small complex conditions,the deep foundation pit support project is affected by the adjacent buildings,structures,surrounding pipelines,roads,and other municipal facilities,which makes the support space narrow.Thus,it is necessary to strictly detect and control the deformation of the surrounding environment,and the construction is difficult.This paper takes the construction of the deep foundation pit support of a university infrastructure project in Nanjing as the research object.After fully investigating the surrounding environment and soil conditions of the foundation pit,the foundation pit support form combining piles with plate wall and concrete inner support is selected.It is required to strengthen the monitoring in the construction process to meet the needs of earthwork excavation while ensuring the safety of the foundation pit.It accumulates reference experience for similar engineering practices.Key words deep foundation pit support;small complex conditions;construction technology在城市建设用地有限的情况下，开发地下空间是解决城市人口拥堵、实现智慧城市可持续发展的途径之一，各种类型的基坑工程不断涌现1。深基坑支护工程受所作者简介：吴晶晶（1988-），女，工程师。研究方向：项目管理。作者单位：南京科技职业学院后勤服务中心基建维修科狭小复杂环境下深基坑支护施工技术研究以南京某高校基建项目为例Study on the Construction Technology of Deep Foundation Support Under Small Complex Conditions:A Case of the Infrastructure Project of a University in Nanjing吴晶晶Wu Jingjing154城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.02构，设二层地下室。总建筑面积为 27 125.21 m2，其中地上建筑面积 22 081.22 m2、地下建筑面积 5 043.99 m2。基坑面积约 3 000 m2，周长约 250 m，基坑开挖实际深度10.55 m，局部开挖深度最深 14.95 m（见图 1）。1.2 基坑周边情况（1）基坑东南侧、南侧及西侧地下埋设有电缆沟及水管，该电缆沟为 35 kV 的高压线，埋深为地面下 1.50 m，电缆结构宽度为 1.01 m，地下室外墙与该条高压线中心线的最近距离为 3.74 m。电缆沟内侧有一 DN300 的水管，埋深为现地面下 1.50 m，该水管沿着地下室外墙东南侧，向西南侧延伸进入学校，为学校的主供水管，地下室外墙与该条水管中心线的最近距离仅为 3.07 m。（2）东北角及西南角存在高铁塔，最下层高压线距离现地面净空约 7.50 m。东侧高压铁塔（A）为筏板基础，基础大小为 600 mm600 mm，埋深为地面下 3.60 m，地下室外墙与 A 铁塔中心的最近距离为 6.75 m；西南侧为高压铁塔 B，高压铁塔为筏板基础，7 000 mm7 000 mm，埋深为地面下 3.60 m，地下室外墙与高压铁塔中心的最近距离为 6.92 m，可用施工场地较小，支护设计时需考虑适合的支护形式，确保周边构筑物的安全。（3）北侧红线内有一已建消防水池，地下室外墙距高水池底板最近距离约 1.89 m。水池底埋深约地面下4.50 m，水池为筏板基础。红线外为该高校的操场，业主要求在施工期间需确保操场和消防水池的正常使用。（4）基坑东北角为已建 4F 体育馆，该建筑为独立柱基，基础底标高-2.80 m。基坑西侧为已建1F/2F浅基建筑，为沿街商户，基坑支护需考虑周边建筑荷载，有效控制土方开挖过程对周边建筑的影响，确保邻近建筑设施的影响在合理警戒值范围内。1.3 工程水文地质条件根据地质勘察报告显示，所在项目场地地貌为岗地地貌，地形相对平坦，地面绝对高程（黄海高程）为23.0224.15 m，基坑开挖影响深度范围内土层分布为杂填土、素填土、粉质黏土、粉质黏土、粉质黏土、强风化砂质泥岩等，各个岩土体主要物理力学性能指标等详见表 1。场地表层地下水属孔隙潜水型，赋存于层填土的土体中，主要接受大气降水入渗，以蒸发排泄，水位动态受季节性变化影响明显。埋深为 1.502.20 m，稳定水位埋深为 1.001.70 m（水位标高为 22.1522.45 m），近35 年及历史最高水位可按自然地表下埋深 0.5 m。2 基坑支护设计根据项目邻近建筑物、构筑物，以及周边市政设施的距离和保护要求，水泥挡土墙式、边坡稳定式和放坡开挖式均不适用，该项目基坑支护设计将在排桩与板墙式或逆作挡墙式中选择。结合本项目的基坑平面形式，逆作挡墙式不适用，最终确定本基坑工程采用“整体顺作法”的总体设计方案（见图 2）。针对本项目的特点，尽可能避免基坑开挖对周围环境的影响，经过方案比选，基坑支护形式选用适应性强、工作场地不大、振动小、噪声低的排桩与板墙式中的排桩 8001100 的旋挖桩和混凝土内支撑形式。邻近高压铁塔区域加密排桩，采用 9001500 的旋挖桩。混凝土内支撑设置在距桩顶标高为-1.25 m 处，有效控制位移和基坑变形，同时设置 32 根钢结构立柱作为水平支撑系统的竖向支承杆件。桩基作业均为干成孔作业，未见明显地下水，地下水位较低，对基坑影响较小。降水方案为明沟+集水坑进行疏干降水，在基坑的西南侧设置出土栈桥，出土口区域设双排桩进行加固。依据有关规范的要求，并结合项目基坑的深度、周边环境条件、支护结构的重要性和基坑变形的控制要求等，综合确定基坑的安全等级为二级。3 深基坑支护施工3.1 围护结构施工本工程实际开挖深度为 10.55 m，局部开挖深度最深表 1 岩土体分布主要物理力学性能表层号土层名称含水率/%重度/（kN/m3）固快指标渗透系数/（cm/s）黏聚力/kPa内摩擦角/1-1杂填土25.6（18.0）（8.0）（12.0）510-41-2素填土23.018.59（12.0）（10.0）210-43-1粉质黏土25.919.7153.620.8610-43-2粉质黏土22.719.1738.617.6810-43-3粉质黏土19.6355.620.2410-45-1强风化砂质泥岩（20.50）410-4155 2023.02/Building Technology and Application 建筑技术应用为 14.95 m，属于开挖深度超过 5 m（含 5 m）的基坑（槽）支护工程，是超过一定规模的危大工程。本基坑工程为地下 2 层，基坑总开挖面积约 3 000 m2。根据勘察报告，未见明显地下水，地下水位较低，对基坑影响较小，围护结构均采用旋挖钻孔干作业成孔。在准确放样的前提下，埋设护筒，钻机就位，通过钻机自动调控装置来调整钻头、钻杆，使之精确定位，在钻进过程中及时记录地层变化及钻进深度，并采用减压钻进方法，以保证成孔的垂直度，成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，不合格时采取措施进行调整和处理。（1）施工前，积极与当地居委会沟通，由居委会组织周边商户进行座谈，取得商户的充分理解和支持。同时为了避免项目推进过程与商户产生纠纷，邀请公证处人员对基坑西侧商户的房屋现状进行拍照公证。（2）两侧 35 kV 高压线塔与基坑支护桩边缘的最近距离约为3 m，与地下室外墙距离仅为7 m，毗邻线塔（高压线塔为裸露外线）区域的支护桩在施工过程中需要重点考虑安全施工距离。首先根据业主提供的铁塔竣工图确定铁塔的高度、基础尺寸、埋置深度，对桩边与铁塔基础，以及高压线的距离进行现场复核并做好标识。根据现场状况，以及高压线塔和电缆产权单位的要求制定详尽细致的施工计划和保护方案。线塔 A 和 B 邻近基坑边一侧用毛竹分别搭设长 20 m 高 24 m 和长 18 m高 16 m 的 4 片防护架，架体表面围挡竹篱笆满铺，确保施工机具施工时与线塔的安全距离。施工时旋挖桩机机身朝后，机头朝前，与高压线塔保持安全距离，旋转时尽量远离线塔。支护桩成孔后，桩机即可撤离，与线塔保持安全距离。随即进行下一道工序，下放钢筋笼、浇筑混凝土，以最快的速度进行成桩，缩短暴露时间。邻近铁塔区域的支护桩施工采用隔 3 根桩跳打施工，前一根桩施工完毕后，待桩身混凝土浇筑超过 24 h 后再施工下一根支护桩，减少桩孔施工过程对铁塔基础的扰动。为保证现场施工的安全，高压线塔附近的支护桩选择在天气晴朗的日间施工，施工时现场安排专职安全员全过程看护。（3）主楼基坑东北侧为一座既有消防水池，消防水池基础向外延伸1 m，4根支护桩与消防水池基础板重叠，重叠最大距离为 45 cm。在施工期间要确保消防水池正常使用，因而需要沿消防水池边线向下开挖至底板底标高，对影响支护桩施工的消防水池飞边进行切除，切除时不宜振动过大，以免引起消防水池报警。切除完后，分层碾压回填至地面，再进行桩基施工，施工时进行每隔 3 根桩跳打施工。桩机施工时合理站位，严禁在消防水池上部及边缘上部行走和碾压，施工时轻抬轻放，减少打桩机振动。现场安排专职安全员全过程看护，遇有特殊情况，立即停止施工并上报监理业主单位。3.2 内支撑系统施工项目基坑面积开挖面积约为 3 000 m2，土方量约为30 000 m3，待支护桩、立柱桩达到设计强度的 85%，开始进行首层土方的开挖。由于本项目基坑狭长且基坑面积不大、挖土深度较深，不采用制作土方便道使渣土车下坑取土。为了提高出土效率，首层土方开挖不再是开挖至内支撑梁设计底标高处，而是在确保安全的前提下，开挖至低于支护梁底标高 1 m，实际首层土开挖完成面标高为-3.05 m（根据现场自然地面高度，实际开挖深度约为2.95 m），土方统一翻至基坑内边缘，挖机停放在基坑边进行出土，出土土方直接上车运输至土场。开挖至标高后，浇筑垫层，使用脚手架、模板进行支撑梁支模施工，确保内支撑梁的成型和施工质量。4 土方开挖及基坑监测4.1 土方开挖为了最大限度地减少对围护结构的不利影响，基坑内图 1 基坑周边示意图（图片来源：作者自绘）图 2 基坑支护平面图（图片来源：作者自绘）操场70882722300032936544F 体育馆地下室外墙线高压铁塔 B道路1-2F 商铺35kV 高压线,地下道路用地红线DN300 水管高压铁塔 A消防水池操场4F 体育馆高压铁塔 B575118151-2F 商铺35kV 高压线道路用地红线备注：填充区域为9001500 的旋挖桩，其他区域 8001100 的旋挖桩DN300 水管高压铁塔 A消防水池156城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.02土方采用阶梯式多级分层放坡开挖，统一开挖并翻至基坑内边缘，采用挖机分级往上传递，中部挖机放置平台宽度确保超过 20 m。每次开挖深度不得大于 1 m，坡度控制在1:2.5，且上下两阶挖土间隔不小于 3 天。当开挖至坑底基坑无法达到安全放坡距离时，将栈桥板上挖机换成长臂挖机（挖机臂长可达 12 m），直接伸入坑底进行挖土外运。土方开挖至底板底并掏挖承台，及时浇筑垫层及底板，素混凝土浇筑至支护桩边，减少基坑暴露时间。坑中土方开挖采用基坑内小挖机挖土，人工配合修土。由于中部基坑开挖深度较深，最深处从地下室底板土层面需往下开挖4.4 m，为防止基坑发生土体坍塌，开挖过程中采用挂网喷浆对坑壁土体进行加强。待垫层及底板达到设计强度的85%后，继续施工，地下室主体结构支负二层顶板面标高设置换撑结构，拆除内支撑，并进行主体结构施工。待主体结构达到设计高度后，及时进行地下室外墙的土方回填。4.2 基坑监测结果本工程基坑开挖深度超过 10 m，属于深基坑，周边存在高压线塔、供水线管、消防水池和浅基础建筑，施工环境复杂，可支护空间狭小有限，为确保深基坑支护工程自身及周边环境的安全，业主委托专业监测单位对工程支护桩的水平位移、混凝土内支撑截面的轴力、立柱桩、高压线塔及周边建筑物的沉降进行监测6，一旦发现数据异常，立即加强监测频率并采取相应措施。监测报告显示，工程支护桩从基坑开挖至回填土完毕期间累计侧向变形最大值为 6.58 mm，周边线塔的最大沉降量为 5.69 mm，基坑周边建筑物最大沉降量为 6.4 mm，立柱桩最大沉降量为 4.32 mm。北侧的消防水池正常运转，且所有监测对象的变形量均在设计的警戒值内。因此，本深基坑支护工程对周边高压线塔、地下管线、周边建筑和构筑物的影响安全可控，排桩与板墙式适用于狭小复杂环境的深基坑支护。5 结语如今，加大对地下空间的挖掘与利用已成建筑行业的一大发展趋势，深基坑支护施工技术将在越来越多的工程中出现。由于深基坑支护工程的复杂性，在施工过程中不仅要确保其自身结构的安全性，同时还要考虑周围建筑物（构筑物）和各种市政设施的使用功能及可支护空间等多种因素，在满足以上要求的前提下，选用合适的支护形式降低施工成本，创造良好的综合效益5-7。此外，深基坑支护工程具有工程量大、施工周期长、不可控风险多等特点，倘若在施工期间对深基坑支护的变形控制不当，很可能引发重大安全事故，造成重大经济损失。综上所述，必须加强对深基坑支护技术的有效应用。本文总结南京某高校基建项目深基坑支护工程的施工关键技术及相关工程经验，可以为后续类似环境条件下深基坑设计施工提供参考。参考文献1 张迪复杂环境下深基坑支护优化设计研究 D西安：西安工业大学，20172 吴书崇复杂环境条件下深基坑支护施工技术分析 J建筑技术开发，2021，48（06）：19-203 孙超，郭浩天深基坑支护新技术现状及展望 J建筑科学与工程学报，2018，35（03）：104-1174 年廷凯，孙旻深基坑支护设计与施工新技术 M北京：中国建筑工业出版社，20165 赵俊霖 岩土工程中边坡加固工程施工技术研究探讨J 城市建筑，2021，18（21）：160-1626 池商钤深基坑支护施工中格构柱的定位、调垂技术研究 J城市建筑，2021，18（36）：156-1587 孙斌，季小普，马金海，等 复杂深基坑工程施工中BIM综合应用J 城市建筑，2021，18（33）：36-386 总结非正式学习空间为促进中小学生全面发展提供了有利场所，采取何种非正式学习空间布局，需要从整体上进行场地观察、因地制宜，选用合理的空间布局方式进行规划，要求设计者根据当前社会对学生发展的要求及教育目的进行设计。伴随着教育改革和技术发展，传统的学习空间正经受挤压和冲击，急需重构融合正式与非正式学习的多元空间，加快建构更富有魅力的新样态学校空间8。参考文献1 唐建，陈杨，张琬晴，等教育 4.0 背景下高校非正式学习空间优化设计研究 J室内设计与装修，2022（04）：112-1132 丁洁，郑少鹏，黄瑜中国当代教育需求下的适应性教学空间设计探讨：以近 10 年案例图解分析为例 J建筑学报，2021（S1）：151-1573 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