長短樁組合重力式擋土墻在淤泥質大面積淺基坑中的應用

□文/李建鋼

長短樁組合重力式擋土墻在淤泥質大面積淺基坑中的應用

□文/李建鋼

淤泥質大面積淺基坑支護方案常采用重力式擋土墻結構支護形式，由于淤泥質土層較厚，整體穩定性及抗傾覆等采用同濟啟明星深基坑計算軟件計算時，在墻體寬度一定的條件下，嵌固深度超過某一長度后，隨著墻體加長，整體穩定性、坑底抗隆起及抗管涌安全系數增大，而關乎基坑安全的抗傾覆安全系數反而降低。為解決這一問題，計算模型采用長短樁組合重力式擋土墻計算模型，使得各項驗算指標均滿足規范要求。

重力式擋土墻；淤泥質土；大面積淺基坑；抗傾覆；長短樁組合

1 工程概況

擬建物位于天津空港加工區西七道、西八道、航天路、航空路合圍地塊內，為現澆鋼筋混凝土結構。基礎平面呈矩形，長201.6m，寬67.2m。現場地坪標高為-1.200m，基坑底標高為-6.700m。基坑凈深度5.5m。

2 工程特點

基坑面積大，東西方向比較長，跨中變形不易控制；坑底有較厚淤泥質粘土層，含水率高；基坑支護變形控制較嚴格，特別是北側西七道及東側航空路基坑變形允許值30mm，基坑支護如采用支護樁+內支撐工藝，變形易控制，但工期長、造價高，土方開挖也不方便。

3 地質條件

場地地勢較為平坦。按地層形成時代，成因類型及工程地質特征劃分為6個工程地質層，進而按巖性組合及巖土力學性質劃分為10個工程地質亞層。基坑涉及深度范圍內各層土性及分布規律見表1。

表1 基坑涉及各土層土性計算選用指標

續表1

場地地下水為潛水～微承壓水類型，主要受大氣降水補給，以蒸發為主要排泄方式，地下水類型為III類，初見水位埋深1.50～1.75m，穩定水位埋深1.70～2.00m。

潛水位的變化受大氣降水影響十分明顯，高水位期出現在雨季后期的9月，低水位期則出現在干旱少雨的4～5月。潛水位變化幅度值為0.8m/a。

4 基坑周邊環境情況

擬建物北側為西七道，該側地下室外墻距紅線15.3m，坡道外邊線距紅線約1.2m，紅線外是現狀道路邊線；南側為西八道，該側場地較開闊；西側為航天路，該側場地開闊；東側為航空路，該側地下室外墻距紅線13m，東側坡道外邊線距紅線最近處約1.1m，紅線外為現狀道路邊線；四周無地下管線。

5 基坑圍護方案

根據基坑平面形狀、深度，場區地質水位情況及周圍所處環境狀況，綜合考慮基坑支護安全、經濟、施工可行性等多方面因素，采用8排格構式水泥土攪拌樁形成止水帷幕，兼作為開挖時的擋土墻。墻深9.5m，插入坑底以下6m。其中靠近坑內側2排加長3.5m，插入坑底以下9.5m，以解決施工降水及計算中坑底隆起和抗傾覆不能滿足要求的問題。實際工程效果也證明了采用長短樁組合的格構式水泥土攪拌樁施工效果良好。

坡道處采用φ700mm@900mm灌注樁，樁間用φ600 mm高壓旋噴封堵，坑內留被動土。坡道處的50mm厚素混凝土護面隨挖隨做，施工時不影響坑內下一步工序的進行。

6 施工監測

6.1 監測方案

結合周圍的環境情況確定測點布置方案，在西七道沿線設置7個道路沉降觀測點，在航空路側設置3個道路沉降觀測點；其他側不作為監測重點，不設置地表沉降觀測點。沿基坑四周，在水泥攪拌樁重力式擋墻上設置18個圍護結構水平位移測點,見圖1。

圖1 測點布置

6.2 監測數據

從2010年11月18日9時開始至2010年12月8日15時每2d觀測一次，此后，各項變形趨于穩定，從12月9日至12月23日每3d觀測一次，直至12月25日各項變形已穩定。此時基坑支護水泥攪拌樁樁頂最大水平位移出現在測點13，為23mm，最大地表沉降在測點 5，為 14mm。

1）監測數據分析。由于工程屬大面積淺基坑工程，基坑平面面積約1.25萬m2，土方開挖施工時，為有效保護臨近道路，控制因土方開挖引起的水平變形，盡可能減小由于跨度大而產生的水平變形，采取從西向東退挖的方法，隨挖隨打墊層，有效形成護底效應，減小由于施工周期長所導致的累積變形；開挖過程中充分發揮信息化施工的手段，如變形達到報警值，暫緩開挖，及時施工已開挖區段的基礎底板。在基坑開挖至坑底標高后監測頻率2次/d，監測數據當天及時反饋。

從監測數據看，本工程的圍護系統是安全有效的且土方開挖從西向東一直沒有出現間斷，出土量達到10000m3/d。

2）計算模型分析。根據地質勘查報告提供的基坑支護設計參數及類似工程施工經驗，綜合考慮安全、經濟、可行等因素，采取理論與經驗相結合的方法，采用8排格構式水泥攪拌樁+每15m增加墻垛的方法。采用同濟啟明星軟件計算，模型在寬度一定的條件下，嵌固深度超過某一長度后，擋墻整體穩定性、坑底抗隆起及抗管涌安全系數隨加長隨之增大，而擋墻抗傾覆安全系數反而減小，這種計算結果與理論不符。

當圍護結構設計模型采取8排格構式水泥攪拌樁寬度4.2m，嵌固深度6.0m時，擋墻抗傾覆、坑底抗隆起及抗管涌安全系數均滿足規范要求，而整體穩定性安全系數為1.21，不滿足規范規定＞1.3的要求；當圍護結構設計模型在寬度不變條件下，將嵌固深度調整為9.5m時，圍護結構的抗傾覆安全系數為1.19，不滿足規范規定＞1.3的要求，其他安全系數均滿足規范要求。

為解決這一軟件計算問題，計算模型采用長短樁組合計算，抗傾覆、抗滑移驗算采取短樁作為計算模型；驗算整體穩定性和坑底抗隆起及抗管涌，采取長樁作為計算模型，最后綜合確定圍護結構設計長度。

7 結語

1）工程累計水平變形僅23mm，地表累計沉降14 mm；為類似工程設計與實踐進行了大膽創新，節省了投資，確保了周邊環境的安全。

2）采用長短樁組合計算，實踐證明是可行的。

3）重力式擋墻頂部加設200mm厚蓋梁，對于控制基坑變形，提高整體剛度，有一定的積極作用。

4）隨挖隨施工混凝土墊層，早期形成護底效應，有益于控制基坑變形。

5）采取理論與實踐經驗相結合進行設計，有益于創新思路，在不斷的探索與創新中，通過科學的技術措施方法和手段，加以控制，是本工程基坑支護設計取得成功的前提。

TU476.4

C

1008-3197（2011）04-18-02

2011-04-06

李建鋼/男，1958年出生，高級工程師，天津市建設工程招標有限公司總經理，從事招標管理工作。