[摘要] 北京市北护城河新建松林闸深基坑工程,受周边复杂环境限制,原设计放坡开挖方案难以实施,本文结合工程实际,提出了支护优化方案,并从各方面对原方案和优化方案进行了对比,结果表明优化方案的合理性。

[关键词] 深基坑; 支护方案; 优化

[中图分类号] TU746.5 [文献标识码] A 　　　　[文章编号] 1002-8498 (2006) 07-0036-03

北京市北护城河新建松林闸深基坑支护工程,原设计采用了理论上比较经济的放坡开挖方案,但是受周边复杂环境条件的制约,放坡开挖并非最合理的。本文结合现场实际情况,提出了更为合理的优化设计方案。

1 　工程概况

北京市护城河与北二环路平行,西起西直门暗涵出口,东到东北城角,全长5 820m ,新建松林闸位于0 + 825～0 + 939 段,开挖深度6.0～9.1m ,结构外边线距北侧滨河路1.5～6.0m ,距南侧北二环路边的公交车站1.5～5.5m ,计划在公交车站出口处留7m 的施工道路。如图1 所示。

据地质勘察报告,松林闸区现地面高程47.80m ,地下水位29.25～29.45m。各土层厚度及其性状如表1 所示。

2 　支护优化途径及方案选择

加上无支护或简单护面的放坡方案,目前国内常用的支护方案主要可归纳为5 类,按造价高低,其选择流程为:放坡→坑壁土体加固类→排桩板桩类→地下连续墙→沉井、沉箱类。各类主要形式及其适用深度如下: ①水泥土搅拌桩　适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程。②土钉墙(插筋补强) 　适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程;当基坑深度大于10m 而小于14m 时,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。③排桩板桩类(造孔桩、沉管桩、钢板桩等) 　适用于基坑深度不超过14m 的各种情况;当基坑深度超过14m 或有4 层以上地下室或特种结构的基坑工程,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。④地下连续墙　开槽灌注式施工方法适用于各种情况;SMW工法适用于沿海及南方软土地区情况。⑤沉井、沉箱类　适用于沿海及南方软土地区各种情况。

无支护或简单护面的放坡方案最为经济,如果场地空间允许且无深厚软土,应优先考虑。但是,本工程周边环境复杂,若采用大放坡开挖,北侧滨河路和南岸的公交车站都要挖断。且施工经验表明,基坑开挖深度> 5m时,考虑到放坡增加的土方开挖、外运和回填等项费用,放坡开挖并不比其它支护经济。

本基坑开挖深度在6.0～9.1m,根据前面分析,可采取的深基坑支护结构形式主要有土钉墙、排桩板桩或地下连续墙,悬臂桩和水泥搅拌桩支护方案一般只适用于开挖深度在6.0～7.0m 以下的深基坑工程,普通悬臂桩的嵌固深度,须达到悬臂高度的1～2 倍,由于悬臂桩承受的弯矩很大,其侧向位移也很大。因此,当采用悬臂桩支护形式时,应考虑到基坑周边环境对基坑位移的敏感程度。当悬臂桩支护方案不可行时,可采用喷锚支护与排桩联合应用,即基坑边坡上部采用喷锚支护,下部采用护坡桩(或加锚杆、内支撑) ,以降低基坑工程造价;或者直接采用桩+ 锚杆(内支撑)支护结构。当地下连续墙作为外墙时,采用地下连续墙方案也能起到节约资金的作用。

深基坑工程的优化设计主要从以下4个方面进行: ①技术的可靠性、先进性以及施工的可行性; ②经济效益; ③环境影响; ④工期。按其阶段不同,深基坑工程的优化设计可分为三级优化:系统优化、设计计算优化和反演分析优化(见图2) 。

结合现场实际情况,施工单位考虑了土钉墙+ 桩锚联合支护方式,使用理正4.03基坑支护软件计算,各支护方式参数如下。

2.1 　土钉墙支护参数

该部分基坑开挖深度8.30m,坑边荷载取q = 10kNPm2 ,坡度δ= 63.4°,放坡比例1∶0.5 , 土钉间距Sx ×Sy = 1.5m ×1.4m,梅花形布置,孔径10cm,倾角10°。根据内部稳定性及土钉抗拉强度验算,结合施工经验进行局部调整,土钉护坡设计数据如表2 所示。布钉及结构剖面、节点作法如图3 、4 所示。

2.2 　排桩+ 锚杆支护参数

基坑开挖深度9.10m,坑边荷载q =10kNPm2 。排桩:桩径1.1m,桩距1.7m,桩长15.40m, 桩顶标高47.80m,嵌固长度6.50m,配筋主筋15Ф22 钢筋, 箍筋<8 @200 ,加强筋Ф14 @2 000 ,桩身C25 混凝土;锚杆: 标高23.80m, 孔径15cm, 孔距1.7m, 长度16.0m,自由端长4.0m, 2根ф22 钢筋,锁定在2 根I22B 上,锁定预应力180kN;桩顶联系梁: 截面1 100mm ×600mm,C25 混凝土, 主筋16Ф16 钢筋,箍筋Ф6.5 @200 ; 桩间土: 挂Ф6.5 @250 ×250 钢筋网片,布设长2.0m、间距1

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