​随着城市的发展日益迅速，大部分地上的空间已经得到充分的原因，人们只能把目光转向地下的空间，深基坑支护的应用也因此便的越来越多，然后在我深基坑支护的过程中依然我们仍然面临着许多困难，因此山东城乡岩土专业施工团队提出以下深基坑支护优化方案。

TRD工法从2009年从日本引进，2010年推广至今，其构建的等厚度水泥土搅拌墙在止水方面已逐渐得到认可。最近几年一些国内学者对TRD工法进行了研究：王卫东等研究了TRD工法构建的等厚度水泥土搅拌墙围护结构的承载变形特性、设计方法、施工关键技术、检测方法；李星等研究了TRD工法可以截断或部分截断承压水层与深基坑的水力联系，控制由于基坑降水而引起的地面过度沉降；陈晨等通过对TRD工法水泥土墙现场取芯的三轴渗透试验，结果表明TRD工法优于传统的SMW工法；Yan Chao等[5]对粉煤灰或矿渣微粉与活性石灰混合代替固化液水泥实验研究，可以降低TRD工法水泥土搅拌墙的成本。常规的止水帷幕，穿透有较强的承压水圆砾层，进入到动探不小于50击的强风化岩层，这是有难度的。TRD工法水泥土搅拌墙与钻孔灌注桩结合，阻隔承压水，穿透坚硬的基岩，严格控制基坑变形，这是设计和施工亟需解决的问题。

本工程采用TRD水泥土搅拌墙与钻孔灌注桩相结合作为深基坑支护结构，分析了TRD工法与常规止水帷幕的优越性，其与钻孔灌注桩结合在基坑围护中适应性，通过基坑变形计算，满足变形要求。在优化设计中，考虑所选围护结构对场地适应性，可为杭州同类基坑工程设计方案选型提供参考。

1 工程概况

1.1 基坑规模

本工程位于杭州市某交叉路口东北角，场地呈梯长条形，长×宽约为150 m×90 m，整个基坑内满布三层地下室，基坑设计开挖深度为15.95 m。

1.2 周边环境

北侧：杭州西子科技实业有限公司及德力西大厦（采用桩基础），地下室外墙线距用地红线约为3.3～11.1 m，用地红线距德力西大厦外墙线12.9～16.6 m。

南侧：天目山路，地下室外墙线距用地红线（道路边线）为9.8～15.3 m，道路上埋设有雨污水、电力以及给水管线等。

西侧：学院路，地下室外墙线距用地红线（道路边线）约为12.5 m，道路上埋设有雨污水、电力以及给水管线等。

东侧：浙江省医学科学院（采用桩基础）。地下室外墙线距用地红线约为10.6 m，用地红线距浙江省医学科学院的二层砖混楼8.6 m。

Fig.1 Surrounding environment

1.3 工程地质特征

工程区属山前冲海相地貌单元，场地表层土以冲海相沉积为主，岩土物理力学指标见表1。

根据本阶段勘探孔揭露的地层情况，场区第四系地层厚度为10～22 m左右，场区上部为新近堆积的杂填土、冲海相沉积的淤泥质土、粉质黏土等，中部为冲洪积相沉积的粉土层及陆相沉积的黏土层、砂砾石层。

场区第四系地层中，粉砂岩属于软质岩；角砾岩以钙质胶结为主，含坚硬的石英岩，但呈碎裂结果；凝灰岩岩质坚硬；动力触探试验实测结果见表2。

1.4 水文地质

表1 岩土物理力学指标

Table 1 Physical and mechanical properties of soil strata

表2 岩石强度指标

Table 2 Rock strength index

松散岩类孔隙潜水主要赋存于表层填土、②层、④层土中，含水层厚度不大，水量不丰富，与地表水联系相对密切，其水位受大气降水与地表水影响较大。根据区域水文地质资料，浅层地下水水位年变幅为1.0～2.0 m。

赋存于⑧层圆砾中的地下水具承压性质，该含水层水量相对丰富，水头高度要低于上部的潜水位2 m左右。

2 基坑止水方案分析

根据本工程设计深度、工程地质、水文地质和周边环境等特点，初步考虑了两种方案，表3。

表3 初步设计方案

Table 3 Preliminary design scheme

2.1 方案对比

本工程采用的地下连续墙需要嵌入基坑底部的基岩，即作为基坑的支护形式，又作为落底式止水帷幕。地下连续墙在岩基上成槽困难，而且费用较高，影响工期。

三轴水泥搅拌桩在本工程作为落底式止水帷幕，需要穿透圆砾层（承压水层），且嵌入基岩不小于1.0 m。三轴水泥搅拌桩的垂直度控制是一定的，桩越长，桩与桩嵌套就容易出现开叉现象而渗漏水。桩在圆砾层中搅拌时，由于承压水存在，容易产生离析，而发生渗漏水现象。桩要穿透圆砾层且嵌入基岩不小于1.0 m，这对施工机械也是一种挑战，而且会对工期产生较大影响。

相对于地下连续墙和三轴水泥搅拌桩来说，TRD工法水泥土搅拌墙成墙质量好、精度高、而且等厚度，可以阻断承压水，工期短，造价低。

2.2 预估效果

全封闭TRD工法水泥土搅拌墙止水帷幕，可以有效阻断圆砾层中的承压水，而且结合本工程基岩的坚硬度，建议在典型的地质剖面采用“试打”，从而更好的保证其适应性。

方案二与方案一相比较，初步估算约节省50万元。钻孔灌注桩与TRD工法水泥土搅拌墙几乎可以同时施工，缩短工期。

本工程位于城市繁华商业地段，场地较小，采用统一的止水帷幕形式，减少了施工机械和施工断面接口，为施工提供了便利，也增加了基坑围护的安全性。

3 基坑变形计算

3.1 基本假设

（1）主动土压力取值，采用表1提供的岩土物理力学参数，地下水位-3.6 m，基坑附近超载取20 kPa，采用朗肯土压力计算公式，圆砾层采用水土分算，其他层采用水土合算。

（2）被动土压力计算系数采用地基基床系数“m”值。

（3）采用弹性法理正7.0程序进行模拟实际施工工况的挡土结构侧向位移、内力的计算。

（4）支护结构内力全部由钻孔灌注桩承担，忽略水泥土搅拌墙对钻孔灌注桩强度、刚度的贡献。

3.3 计算工况

本工程根据现场分层开挖的步骤可分为3个工况：（1）工况1，开挖到 道支撑底部，浇筑 道支撑；（2）工况2，开挖到第二道支撑底，浇筑第二道支撑；（3）工况3，开挖到基坑底部，浇筑垫层和底板。

3.4 计算结果

Fig.2 Cross section of excavation supporting structure

典型围护结构在各个工况下的侧向位移和地表沉降见图3。从图3中可以看出：（1）基坑开挖引起的支护侧向位移和地表沉降，是由于坑内土体卸荷，坑外土体向坑内挤压，造成围护结构与其后土体的应力与应变重新分布。（2）围护结构的侧向位移和地表沉降主要发生在基坑开挖阶段，且在开挖第二道支撑以下的部分时，围护结构变形和地表沉降 。（3）随着基坑开挖，地表沉降值随桩后距离的增大而减小，由于基坑开挖产生的围护结构后土体沉降影响范围约为1.4倍的开挖深度。（4）由于 工况处于悬臂开挖阶段，桩顶位移比较大，开挖到 道支撑底部，桩顶位移达到29.97 mm。（5）桩的侧向位移基本上在开挖到基坑底部时达到 ，值为40.37 mm，基本位于坑底开挖面位置，且在《建筑基坑工程监测技术规范》中规定的深层水平位移范围之内。（6）开挖到基坑底部时，随着垫层和底板的浇筑，围护结构变形逐步趋于稳定。基坑周边管线距围护结构不小于10 m，地表沉降不大于30 mm，满足地表沉降要求。

图3 典型围护结构在各个工况下的侧向位移和地表沉降

Fig.3 Lateral displacement of a typical retaining structure under various operating conditions

4 施工模拟工况数值分析

为了更好的模拟基坑变形，除了运用理正计算外，采用PLAXIS有限元分析程序对本深基坑支护结构性能进行分析。

表5 土层分布及土体的莫尔—库伦模型计算参数

Table 5 Soil layers and it's calculation parameters for the Mohr-Coulomb model

基坑采取二维平面轴对称进行分析，模型尺寸为50 m×30 m。岩土体采用15结点三角形平面单元，土体材料模型采用摩尔—库伦模型（M-C模型），支护桩采用线弹性模型，根据刚度有效原则，支护桩用等效厚度板模拟，用锚锭杆来模拟内支撑，超载取20 kPa。PLAXIS有限元模型见图4。

模拟结果见图5。从图5（a）中可以看出，在 工况和第二工况下，桩顶侧向位移 为4 mm；在第三工况下，位移显著增加， 为13 mm，基本位于基坑底部。从图6（b）中可以看出，整个开挖工况下，桩后土体沉降随距离先增大后减少， 沉降值为41 mm，位置位于桩后6 m处。桩后沉降影响范围约为基坑深度的1.4倍。

Fig.4 PLAXIS finite element model

Fig.5 Horizontal and vertical displacement diagram under excavation condition（unit：mm）

与理正计算结果相比较，PLAXIS数值模拟结果桩顶位移和桩后沉降较小，偏于安全；桩体变形和土体沉降较显著的位置几乎相同。在开挖阶段，基坑变形在允许范围之内。

5 结论

1）基坑优化设计要考虑工程地质、水文地质、深度及周边环境，在满足周边环境要求的条件下，选择造价低的围护结构。

2）对于基坑下面有基岩而且具有承压水层，进行优化设计时，要切实考虑施工机械的可行性和经济性。

3）本工程采用钻孔灌注桩+TRD工法水泥土搅拌墙+钢筋混凝土内支撑的支护设计方案，分析了TRD工法水泥土搅拌墙与常规止水帷幕的优势，且分别通过理正和PLAXIS软件计算了围护结构在开挖工况下的侧向位移和地表沉降，可为同类工程提供借鉴，以上就是深坑基支护的优化方案，希望对大家有所帮助。

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