淺談常州某深基坑支護方案選型

符新軍

1 工程概況及基坑周邊環(huán)境

1)工程概況。本工程位于常州某醫(yī)院內(nèi)，為該院的核醫(yī)療樓地下室，一層，墻板厚為1.2m，地下室底板厚為1.5m。現(xiàn)場地標(biāo)高為黃海高程5.8m，底板埋深為黃海高程-4.8m～5.2m，故挖深為10.6m～11.0m。地下室形狀為L型，面積約5 000m2。

2)基坑周邊環(huán)境。本基坑周邊環(huán)境極其復(fù)雜，已建建筑眾多，管線縱橫交錯，詳見表1。

2 場地土層分布情況

地貌為長江下游三角洲沖積平原，地貌類型單一。勘察表明:構(gòu)成擬建場地地基土①雜填土為人工填土，②粘土 ～⑥粘土層為長江沖積土層。擬建場地各土層自上而下為:

①雜填土:雜色，松散，主要成分為可塑狀粉質(zhì)粘土，夾有建筑垃圾、大塊碎石及碎磚等，平均層厚 3.03m。②粘土:黃褐色，硬塑，平均層厚3.31 m。③粉質(zhì)粘土:黃褐色，可塑，平均層厚1.11m。④粉土夾粉砂:黃灰色，很濕，中密，平均層厚 4.98m。⑤粉砂:灰色，飽和，密實，平均層厚7.32 m。⑥粘土:灰黃色，硬塑，本層未揭穿。

以上土層地質(zhì)時代為Q3。

表1 基坑周邊環(huán)境一覽表

3 水文地質(zhì)資料

擬建場地地處長江下游三角洲沖積平原，古河床發(fā)育，有地下水埋藏，場地地下水按其埋藏條件劃分為上層滯水和承壓水。

上層滯水含水層為①雜填土，鉆探期間測得上層滯水水位為地表下1.35m～1.8m，相當(dāng)于黃海高程4.08m～4.3m。水量不大，其補給源為大氣降水、生活用水等，以蒸發(fā)和越流方式排泄，其水位隨季節(jié)變化。承壓水主要分布在④粉土夾粉砂、⑤粉砂層中，水量較豐富，穩(wěn)定水位在地表以下3.8m～4.5m，相當(dāng)于黃海高程1.53m～1.81m，黃海高程平均為1.6m左右。其主要補給源為大運河水和長江水的側(cè)向補給，水量豐富，通過越流方式排泄。其水位年變化幅度 1m左右。

本地區(qū)承壓水歷史最高水位為黃海高程3.70m;近 3年～5年最高水位為黃海高程3.50m，歷史最低水位為黃海高程-3.30m。

4 方案選擇

考慮到常州地區(qū)特有的土層分布，地表下 1m～7m的硬塑狀態(tài)的粘性土相當(dāng)于一塊很厚板，另通過近幾年來的不斷實踐及總結(jié)，該基坑采用敞開式的管井降水方案來降低承壓水水位是可行的，降水不會對周邊的建(構(gòu))筑物產(chǎn)生影響。但關(guān)于支護結(jié)構(gòu)，類似的工程(基本一致的水文地質(zhì)條件以及差不多的基坑挖深)，以下的幾種支護結(jié)構(gòu)體系在常州均有成功的應(yīng)用。

4.1 放坡+土釘墻方案

這種方案造價經(jīng)濟，工期短，在相似土層、挖深 10m左右的成功的例子不少，且通過基坑周邊建(構(gòu))筑物的監(jiān)測，豎向及水平向位移較大，能滿足規(guī)范要求，但本工程因為周邊環(huán)境的限制，沒有放坡余地且對周邊環(huán)境的變形要求很高，考慮到土釘墻的支護體系在控制變形方面的能力較弱，故該方案是有安全隱患的。

4.2 鉆孔灌注樁+土層錨桿方案

這應(yīng)該是目前常州地區(qū)挖深 10 m左右基坑主流的設(shè)計方案，采用這種方案，相比土釘墻而言，豎向及水平向位移均能得到較好的控制，但結(jié)合本工程來說也要 3道錨桿，基坑一周約 460根，幾臺機械共同施工作業(yè)的可能性幾乎沒有，因為場地有限，勢必工期將很長，同時這種方案還有一個很大的問題，錨桿伸出基坑邊約 18m，基坑回填后殘留的錨桿對基坑周邊的建設(shè)(據(jù)建設(shè)方介紹，該基坑西南側(cè)擬擴建成 3號病房大樓，地下兩層，挖深約10m)將造成隱患和困擾，如支護樁及工程樁的沉樁、基坑開挖等，如此說來，該方案對基坑周邊的后續(xù)建設(shè)是有隱患的。

4.3 內(nèi)支撐方案

經(jīng)過上述分析，內(nèi)支撐似乎勢在必行。常用的內(nèi)支撐方案有兩種:一種是SMW工法樁+內(nèi)支撐;還有一種是鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐。與后者相比，前者更為經(jīng)濟，因為工法樁中的型鋼可回收，同時工法樁還能形成止水帷幕，減少降水的費用，常州城鐵站以及中吳大道等基坑工程都用到了這種樁型，但可能是施工控制或常州地區(qū)承壓水水頭比較高的原因，工法樁做的不好，導(dǎo)致既止不了水同時很大的樁偏位對地下主體的施工帶來了很多不便，另北側(cè)和東側(cè)沒有回收距離，于是這種內(nèi)撐方案是存在缺陷的。鉆孔灌注樁在常州的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，工藝已很成熟，成樁質(zhì)量可以得到較好的控制，因此用灌注樁+內(nèi)支撐的方案是可行的。

4.4 鉆孔灌注樁+可回收擴大頭錨桿(桿體材料為錨索)

眾所周知，基坑采用內(nèi)支撐后，將對施工產(chǎn)生極大的不便，如挖土難挖，因本工程范圍較小，這點尤為突出;同時內(nèi)撐對地下主體施工的影響將很大，模板難支撐;墻的整體性以及抗?jié)B性也將受到很大的影響;也將導(dǎo)致工期很長等等一系列問題。

是否還有更好的方案，既能方便施工，又能縮短工期，同時保證支護體系對基坑外面場地的施工沒有影響。

通過與外單位的交流，了解到有一種擴大頭可回收錨桿已在不少大中城市得到了廣泛應(yīng)用，且技術(shù)成熟。這種錨桿相比普通錨桿主要有如下優(yōu)點:1)可以提供很高的抗拔力，普通錨桿提供的抗拔力一般約20 t，但該錨桿可以達到60 t以上;2)可以回收，避免了對周邊場地后續(xù)建設(shè)的問題;3)能很好的控制支護結(jié)構(gòu)的變形，堪比混凝土內(nèi)支撐等。

經(jīng)計算，若單根錨桿按抗拔力60 t考慮，只需一排，錨桿間距2m，即可滿足要求。綜合比較上述四個方案，4.4方案是最為理想的，既能滿足周邊環(huán)境對變形的要求，也能滿足建設(shè)方對工期的要求;同時相比內(nèi)支撐方案，造價也要降低約 30%以上。

5 方案的最終確定

考慮到可回收擴大頭錨桿(桿體材料為錨索)為某單位的專利產(chǎn)品，只有該單位有能力施工，經(jīng)過測算，達到同樣的抗拔力更為經(jīng)濟，但建設(shè)方擔(dān)心施工時受制于人;雖說該錨桿在相似土層中已成功應(yīng)用很久，蘇州、深圳等均已廣泛應(yīng)用，但至目前還未在常州使用過，建設(shè)方擔(dān)心其是否能達到那么高的抗拔力。

鑒于上述兩大顧慮，建設(shè)方最終選擇了在他們看來更為穩(wěn)妥的鉆孔灌注樁(φ950mm)+二道混凝土支撐的方案。

6 結(jié)語

1)由于工期很緊，施工方一直被建設(shè)方催趕，日夜趕工，導(dǎo)致鉆孔灌注樁質(zhì)量與預(yù)期相差較遠且有的樁偏位很大，相鄰樁最大的偏差約0.5m，后建設(shè)方擔(dān)心支護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，局部增加了一些土層錨桿，實屬無奈之舉。目前該基坑項目雖已完成回填，但工期比預(yù)期延后了約三個月。2)上述可回收擴大頭錨桿已在常州另一深基坑試驗成功，距離本項目約 1 km，土層分布基本一致，提供的抗拔力可以達到 80 t以上，為該工藝在常州地區(qū)的廣泛應(yīng)用提供了有力的支撐。3)目前不少城市已將支護結(jié)構(gòu)不能出建設(shè)紅線納入規(guī)定，常州相關(guān)部門亦已在醞釀出臺相應(yīng)政策，因此保證支護結(jié)構(gòu)對基坑周邊后續(xù)的建設(shè)項目沒有影響是設(shè)計者必須要考慮的問題。4)可回收擴大頭錨桿作為臨時出建設(shè)紅線的支護結(jié)構(gòu)體系，是否可作為不出建設(shè)紅線的支護結(jié)構(gòu)來考慮。若可以，則其代替內(nèi)支撐后，同等安全條件下在工期、造價等方面取得的效益應(yīng)是相當(dāng)可觀的。

[1] 中國建筑科學(xué)研究院.建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999:16-25，32-36.

[2] 冶金部建筑研究院.土層錨桿設(shè)計與施工規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1991.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[5] 劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊[M].第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.