基坑围护设计方案说明

1.1 围护体选型

本工程开挖深度3.80~5.37m，局部降板区域深度达到6.77m，且基坑规模较大。根据苏州地区已实施的大量基坑工程的成功实践经验，类似基坑工程的围护体可采用钻孔灌注桩结合止水帷幕、SMW工法、拉森钢板桩等。

（1）钻孔灌注桩结合止水帷幕围护形式：

钻孔灌注桩结合止水帷幕围护体可在较深的基坑工程中使用。止水帷幕根据工程特点及基坑开挖深度，以及经济性等综合因素，可选择双轴水泥搅拌桩、三轴水泥搅拌桩，受深度及地层条件限制本工程选择三轴搅拌桩。

钻孔灌注桩优点：属于临时围护体，平面位置布置灵活；具有一定的刚度，随着桩径及桩长的增加，可有效的提高围护结构的刚度及基坑的侧壁的稳定性，增加基坑工程的安全度。施工时对周围环境影响较小。

钻孔灌注桩缺点：当灌注桩刚度与相应的地下连续墙刚度相当时，整体性不如地下连续墙。

止水帷幕缺点：随着基坑开挖深度的增加，止水帷幕施工工艺要求比较严格，止水效果会受到施工工艺、结构刚度等限制逐渐变差。

（2）SMW围护形式：

SMW工法亦称新型水泥土搅拌桩墙，即在水泥土桩内插入H型钢等，充分利用水泥土挡土墙的高止水性及型钢刚度，通过二者的复合作用，用作基坑挡土止水结构，当其围护功能完成后，型钢可以拔出重复利用。优点：1、施工扰动小；2、无泥浆污染；3、振动噪声小；4、止水性能好；5、适用范围广；6、施工工期短;7、施工场地小；8、废土外运少；9、安全性较高；10、型钢可回收，工程造价低。缺点：1、水泥土养护时间较长；2、与钻孔桩相比，施工质量较难控制；3、与钻孔桩相比，整体刚度欠佳，基坑变形略大。

（3）钢板桩围护形式

钢板桩最大的优点是能回收，施工速度较快。采用U性拉森钢板桩，较普通槽钢具有小企扣止水，刚度较原钢板桩大，设计灵活，有比较高的截面模数和质量比；更高的惯性矩，从而增大了板桩墙的刚度，减小了位移变形；宽度大，有效节省了吊装和打桩的时间；截面宽度增加，减少了板桩墙的缩口数量，直接提高了其止水性能。缺点是：刚度比SMW工法和钻孔灌注桩小得多，基坑变形较大，适用基坑深度较浅。

围护结构方案应遵循“安全、经济、方便施工”的方针，并综合施工方法、地形及地质条件、与主体结构的关系、防水方案等因素确定。根据本工程的基坑开挖深度、平面面积周边环境等条件，上述几种方案，在苏州地区都有成功的应用，通过选择合理的设计参数、精心的施工，都能满足要求。但钻孔灌注桩结合止水帷幕方案造价过高，不满足经济性原则。钢板桩变形较大，不满足安全性原则，故采用SMW工法桩支护形式，局部深坑采用SMW工法桩+钢管角撑支护形式，根据土层情况及开挖深度选择具体形式，满足基坑安全及环境控制要求，经济性强。

综上所述，考虑本基坑周边环境复杂程度中等，基坑开挖深度中等，故采用SMW工法桩的支护型式，局部深坑采用SMW工法桩+钢管角撑的支护形式。

1.2 支撑选型

支撑的选型应在安全的基础上，尽可能考虑到有利于开挖土方和提高施工速度，并能在按期完工的基础上加快了施工进度，减少整体工期以及相关费用。

水平支撑主要有钢筋混凝土支撑以及钢支撑两种形式。由于本基坑工程南侧局部深坑区域开挖深度深，临近市政道路及燃气管线，对变形控制要求严格，因此须选择一种稳定性好、刚度大的支撑型式。

结合基坑形状及周边环境条件的考虑，本工程南侧局部深坑区域采用一道钢管角撑。

1.3 基坑降水形式

基坑降水有三个目的：1、降低地下水位，疏干开挖深度范围土体，方便土方外运，保证地下室顺利施工。2、使坑内被动区土体有一定固结，改善土力学指标，提高被动土压力。3、降低承压含水层承压水头，防止基坑突涌。

根据本工程的水文地质条件，地下水分浅层潜水和微承压水，一般采用坑内深井降水。

本工程降水井主要为减压井，局部深坑处为疏干井。

疏干井主要用以疏干基坑开挖范围内的地下水。基坑开挖前应进行基坑开挖影响范围内的疏干降水，预抽水时间根据基坑面积、开挖深度决定，不宜少于15天；

减压井主要对基坑下部③-1层粉土夹粉质黏土、第③-2层粉砂、第③-3层粉砂、第③-4层粉砂夹粉质黏土微承压水层进行减压降水。应严格按照“按需降水”的原则进行降水；降水运行时开启减压井的数量和抽水量的大小，应根据基坑开挖深度和对应的安全承压水头控制。

考虑本基坑浅部土层及深部微承压水层起伏较大，本基坑采用不同长度管井进行降水，具体管井长度及布置详见基坑降水平面布置图及剖面图。

2 围护方案说明

2.1 围护体系

（1）支护体系：

南侧降板区域：采用浅部卸土+双排SMW工法桩的支护形式，型钢为700X300X13X24,长度见各剖面图；

南侧电梯集水井区域：采用浅部卸土+SMW工法桩+一道钢管角撑的支护形式，型钢为700X300X13X24,长度见各剖面图；

其余区域：采用浅部卸土+SMW工法桩的支护形式，型钢为700X300X13X24,长度见各剖面图；

（2）止水体系：

采用单排三轴3∅850@600搅拌桩，水泥掺量20%；

（3）支撑体系：

采用一道钢管角撑；钢管支撑的规格为∅609X16；

支撑杆件截面尺寸及中心标高分别如下表所示：

支撑截面参数表

（4）立柱体系：

采用400X400X13X21型钢立柱；

（5）加固体系：

坑内局部深坑加固：采用三轴搅拌桩4∅850@600，水泥掺量20%。

2.2 换撑设计

基础底板换撑：

基础底板直接浇筑至围护桩边。

2.3 降（排）水设计

（1）针对地表（雨）水，采用明截（排）水沟明排。

（2）针对浅部潜水，采用明（暗）沟集水坑排水。

（3）针对承压含水层，工程基坑底上下范围内即为第③-1层粉土夹粉质黏土、第③-2层粉砂、第③-3层粉砂、第③-4层粉砂夹粉质黏土。

本工程基坑突涌问题计算分析如下：

根据国标《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）附录W：W.0.1式，不同承压水位下基坑突涌计算结果如表12所示