林凯国际大厦深基坑支护设计与施工

摘要：本文通过对西安林凯国际大厦基坑设计与施工进行介绍，经变形监测，变形数值正常，显示基坑稳定，更加说明该基坑设计合理、施工可靠，为以后类似的工程提供了可靠的工程实例。...

西安林凯国际大厦深基坑支护设计与施工

刘中天 宋学庆

（信息产业部电子综合勘察研究院 710054 西安）

一、工程概况

林凯国际大厦位于西安市西高新，高新二路与科技路什子东南角。主楼地上25层，地下3层，总高度107.10m，框剪结构。地下室基坑开挖深度为-16.7m,采用桩筏基础，开挖面积约3200㎡，该基坑属深基坑，基坑周边建（构）筑物多，相邻距离小，放坡条件不充分（见图1）。

基坑南侧为一栋7层砖混结构住宅楼，基础埋深-2.5m距拟建深基坑6m；东侧距基坑1.5ｍ处有地下加压水泵房、化粪池各一个，其基础埋深分别为－4.8m和－6.3m。距东侧的中国邮政大厦16m，距住宅楼37m，北侧紧邻科技路、西侧紧邻高新二路，距基坑2～3m处的人行道下埋有地下管线埋深在-1.8m。

图1 基坑平面位置及变形观测点位置图

二、场地工程地质、水文地质条件

根据勘察报告，基坑开挖深度范围内的地层详见表1。本场地地下水属潜水类型，稳定水位埋深约8.10m，该项目采用管井井点降水方案。

表1 地层描述及参数表 地层 描述 杂色，以粘性土为主，含少量白灰、砖屑等杂质，土质不均，结构松散，局部地段为杂填土 褐黄色，具有大孔、虫孔，含蜗牛壳，土质均匀，可塑 层厚（m） 重度（kN/m） 0.50 ～ 2.10 8.20 ～ 10.10 3.00 ～ 4.90 12.20 ～ 15.10 9.3 （水下） 35 20 16.7 40 20 15.7 10 10 3粘聚力（kPa） 内摩擦角Φ（°） 1素填土 Q4 2黄土 Q3 eolml3古土壤 褐红色，团粒结构，含少量钙质条纹及钙质Q3 lel结核，层底钙质结核层较多，可塑 4粉质粘土褐黄色，含氧化铁、锰质斑点，可塑，该层Q3 lal9.7 （水下） 中局部夹有中粗砂透镜体 35 20 备注：表中C、Φ值是根据勘察报告中试验指标，结合我院研究成果综合取值。 三、支护与降水设计方案

本基坑开挖深度大，属于深基坑，该基坑四周均有建筑物、构筑物、道路、地下管线较多等，且距离近，如支护结构破坏，土体失稳或变形过大对基坑周围建（构）筑物地下结构影响很严重，属一级安全等级，重要性系数γ0=1.10。由于本基坑需要降水，水位降深约10m，必须采取合理的降水方式，以便较好地控制基坑周边建筑物的沉降及变形，满足基坑和周边建（构）筑物的安全要求。 3.1支护方案 3.1.1基坑东侧

由于基坑开挖线距场地东围墙仅有0.50m，且在围墙东侧1.5m处有地下加压水泵房和化粪池，所以本支护段采用桩锚支护形式（见图2）。基坑东侧的加压泵房与化粪池的基底埋深不同，东侧南段（加压泵房段）选用φ700㎜桩径，桩长28m桩间距1.4m，分加在-5.0m和-9.50m处施加两道预应加锚杆其长度均为23m（见图3），东侧北段选用桩长30m，桩径φ700㎜桩距1.4m，在-6.5m处设置一道工26m预应力锚杆（图略）。

图2 基坑支护形式平面图

图3 基坑东侧桩、锚支护结构图

3.1.2基坑南侧、北侧

基坑南侧有一栋7层住宅楼，距基坑开挖线约6m，且在基坑与住宅楼之间，有该楼的上下水管线及天然气和电缆线，地下管沟距坑口线约2～3m，埋深在1.8～2.0m，基坑南侧选用土钉墙加预应力锚杆方式进行支护，坡面按1：0.2放坡，考 虑到地下管沟的影响，第一排土钉布置在距地面2.0m，以下每1.5m一排土钉，共十排土钉（见图4）并在第三排及第六排土钉中每隔一个土钉设置一根预应力锚杆，基坑北侧支护方式同南侧。

图4 基坑南、北侧土钉墙加预应力锚杆支护结构图

3.1.3基坑西侧

基坑西侧上口线距场地围墙仅有约5m距离，其是该场地的唯一堆料场和运输通道，无放坡条件，围墙外紧临高新二路人行道，在人行道下有各种管线，所以选用桩、锚支护且桩长、桩径、桩距及锚杆参数均与东侧南段相同。

3.2降水方案

根据勘察报告，本场地地下水位埋深为-8.1m，考虑到毛细水对施工作业面的影响，基坑内水位需降到-18.0m，因此水位降水深约10.0m，经计算并结合我院经验，选用井点降水方案。在基坑周边共布置13个降水井，井深均为35m，井管选用φ500mm的砼滤管，为防止降水产生附加的不均匀沉降，降水初期严格控制出水量，并使其逐渐加大，从而控制水位使之逐渐加深，并达到了预期的效果。

四、施工要点及设计优化

本项目基坑深度达-16.7m，周边情况复杂。基坑南、北两侧按1：0.2放坡，并采用土钉墙加预应力锚杆支护，采用此方案支护深度为-16.70m的基坑在西安市目前较为少见，土锚墙的施工质量直接关系到基坑南侧建筑物及北侧市政管线的安危，由于土、锚结构受到的侧向压力较大，因此必须保证土钉墙加预应力锚杆的各道施工工序严格设计要求施工，确保施工质量，施工过程中应根据变形监测数据，及时调整土、锚结构的施工组织设计和施工安排，及时优化支护方案，如基坑南、北两侧施工到第十排土钉时，当钻孔进到10m时，遇地下水从孔口溢出，经计算及时决定加大南、北侧两降水井的出水量，使降深增加，同时调整该

排土钉的倾角及长度，及时调整了第三、六排锚杆预应力施加值，使施工顺利完成，保证了基坑南、北两侧建筑物的安全。

基坑东西两侧施工中，主要以控制排桩、冠梁锚杆的施工质量、预应力锚杆的张拉锁定值为控制重点。基坑东侧化粪池的基础埋大于地下水泵房基础埋深，及时调整了排桩的嵌固深度和锚杆的锚固长度，做到信息化设计与施工，保证了基坑东、西两边的稳定和安全。

五、基坑施工变形监测

为确保基坑支护体系，在基坑开挖及基础施工期间的安全与稳定，保证周边建（构）筑物，地下管线的安全，对该深基坑变形和临近建筑物进行了全程监测。

5.1基坑变形监测

在基坑东西两侧支护排桩的冠梁施工完成之后，进行基坑开挖，根据本基坑工程的重要性，按规范及设计要求，对基坑进行了水平位移监测，在基坑周边的冠梁顶部和土钉墙坡顶设置了17个水平位移观测（见图1），监测频率与控制要求按设计要求进，监测结果时通报，做到动态设计，信息化施工，确保基坑及周边建（构）筑和管线的安全，必要时采取有效措施进行设计优化或实施加固处理。

5.11基坑水平位移监测

该基坑于2007年8月5日开挖前进行监测到2009年4月6日基础回填，监测时间为583天，共监测30次，基坑各侧壁的部分监测的水平位移见（图5、6）。由于基坑东西两侧采用锚杆支护，当锚杆施加预应时，桩顶向基坑内侧的位移量有明显的收敛，基坑东侧的Z4测点位移量最大，为12.9mm；西侧 Z10测点位移量最大，为11.1mm。南北两侧为土钉墙加预应力锚杆支护，其最大位移量均11.2mm，分别在Z8、Z16测点，基坑四周的水平位移均表现为向基坑内侧变化，与基坑开挖施工规律相一致。

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图5 基坑东、西两侧支护桩水平位移曲线

图6 基坑南、北两侧土钉墙水平位移曲线

5.2周边建筑物沉降观测

在基坑南侧有一栋7层住宅楼，离基坑上口线6m,该楼的沉降观测是本次监测的重点，在其一周布置了12个测点见图1，从2007年6月19日至2009年4月6日共监测32次，观测点1、2、3、5、6、7、8、10的监测结果见图7，从图中见5点沉降最大为9.3m，11点沉降最小为7.2m，其沉降差较小，在安全范围内不会引起房层开裂变形。

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图7 基坑南两侧住宅楼沉降曲线

六、结论

6.1本工程基坑开挖度-16.7mm，基坑周边情况较复杂、对变形要求较高根据场地的具体情况，在确保安全的前提下，兼顾经济，技术合理可行的原则，本基坑东西两侧采用钻孔灌注桩加二道预应力杆，南北两侧选土钉墙加两道预应力锚杆作为支护结构。当基坑开挖至最深时，即挖完桩间土后正在平整基坑场地，准备作垫层时发生了5·12汶川大地震，西安震感强烈，于5月16日对基坑及周边建筑物再次进行了变形监测，结果监测数据未见异常变化，事实证明了该方案是可行的，有效地控制了基坑变形，达到了预期的效果。

6.2为了确保临时近建（构）筑物，周边地下管线的安全，对本深基坑的支护结构，周边建（构）筑物进行了全程监测，并根据降水，开挖及监测数据的变化情况，及时对原设计进行了优化调整，结果证明该基坑支护降水设计方案选型合理、可行。

依据标准及参考文献

[1] 行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）中国建筑工业出版社 [2]刘建航，侯学渊《基坑工程手册》中国建筑工业出版社，1997