綜合支護(hù)技術(shù)在軟土深基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

何停印 孫金旺 戴俊斌

近年來(lái)，隨著城市建筑密度、建筑高度的增加，對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)提出了更高的要求。作為臨時(shí)性的支護(hù)工程，如何在安全與經(jīng)濟(jì)之間尋找平衡顯得尤為重要，實(shí)踐證明，采用傳統(tǒng)的，單一的支護(hù)技術(shù)在很大程度上已經(jīng)不能滿足設(shè)計(jì)對(duì)工程施工質(zhì)量和建設(shè)單位對(duì)工程進(jìn)度、工程造價(jià)的要求，因此采用針對(duì)性強(qiáng)的新的施工工藝、施工技術(shù)勢(shì)在必行。下面就以深圳市圖書(shū)館大廈深基坑支護(hù)工程中采用綜合支護(hù)法的實(shí)例作具體的說(shuō)明。

1 工程概況

場(chǎng)地位于深圳市福田區(qū)景田開(kāi)發(fā)區(qū)，市財(cái)政大廈的南側(cè)、深圳商報(bào)社西側(cè)，原始地貌為沖洪積階地。地下室2層，地面13層，矩形建筑，長(zhǎng)邊88 m，短邊65 m，地下室基坑深約10 m。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件[1］

2.1 地層巖性

根據(jù)《深圳市福田區(qū)圖書(shū)館大廈巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告》，擬建場(chǎng)地基坑影響深度范圍內(nèi)地層自上而下分別為:

①人工填土層:紅褐色、灰黃等色，由人工回填的粘性土、塊石、巖石屑等組成，含小塊石、碎磚頭，水泥塊等建筑垃圾。稍濕～濕，松散～稍密。層厚2.70 m～5.90 m。

②粉質(zhì)粘土層:褐紅、灰黃色為主，夾薄層中粗砂，濕～飽和，可塑狀態(tài)。場(chǎng)地內(nèi)均有分布，層厚1.30 m～5.20 m。

③粉砂:灰黃色，灰白色，砂為石英質(zhì)，含20%～30%粘粒，飽和，松散～稍密狀態(tài)。層厚0.60 m～3.0 m。

④粗砂:灰白、淺黃色等色，砂為石英質(zhì)，分選性差，含中細(xì)砂及10%～30%的粘性土，飽和，稍密～中密狀態(tài)。層厚1.60 m～5.20 m。

⑤砂質(zhì)粉質(zhì)粘土:黃褐色，由花崗片麻巖風(fēng)化殘積而成。濕，可塑狀態(tài)。層厚3.10 m～14.80 m。

2.2 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件

影響基坑開(kāi)挖的地下水主要為賦存于第四系沖洪積粉細(xì)砂和第四系沖洪積粗砂層的孔隙水。上述砂層的含水性及透水性良好，為本場(chǎng)地主要含水層和透水層。

根據(jù)場(chǎng)地勘察報(bào)告，勘察鉆探期間測(cè)得地下水位埋深2.20 m ～3.90 m，標(biāo)高12.91 m ～12.84 m。

從場(chǎng)地工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件看，場(chǎng)地上部填土層厚度變化大，均質(zhì)性差，工程地質(zhì)性質(zhì)差，自穩(wěn)性較差，場(chǎng)地含水層較厚且透水性強(qiáng)對(duì)基坑開(kāi)挖不利。另外場(chǎng)地三為市政道路，一面與市財(cái)政大廈相鄰，基坑周邊地下管線情況復(fù)雜。為確保基礎(chǔ)施工順利安全，采取臨時(shí)支護(hù)措施保證邊坡穩(wěn)定是十分必要的。

3 支護(hù)方案的選擇

根據(jù)場(chǎng)地條件可選擇的支護(hù)方案有兩種:一種是采用鉆孔灌注樁或人工挖孔樁進(jìn)行護(hù)坡，并用預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行加固。另外一種是采用攪拌樁截水帷幕加土釘墻(局部結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)的方法。

通過(guò)對(duì)兩種支護(hù)方案在工期、安全、經(jīng)濟(jì)等方面的比較，決定選用攪拌樁加土釘墻聯(lián)合支護(hù)方案，因?yàn)榇斯に嚲哂幸韵聨讉€(gè)特點(diǎn):

1)技術(shù)理論先進(jìn)，傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，均為被動(dòng)受力，而采用土釘墻支護(hù)是將被支護(hù)土體介質(zhì)通過(guò)錨入土釘進(jìn)行壓力注漿，改善土體的工程地質(zhì)性質(zhì)，增強(qiáng)自穩(wěn)能力，可將土體荷載變?yōu)閾跬脸休d荷載。

2)不占獨(dú)立工期，該種方案可在基坑開(kāi)挖過(guò)程中邊開(kāi)挖邊施工。

3)根據(jù)開(kāi)挖中邊坡的安全度可隨時(shí)調(diào)整支護(hù)強(qiáng)度。

4)綜合效果好，能有效防止基坑滲水或漏水。

5)經(jīng)濟(jì)效益顯著。若采用鉆孔灌注樁(直徑為1.20 m)約200根，造價(jià)約為800萬(wàn)元，而采用噴錨支護(hù)只需約350萬(wàn)元。

4 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)[2-4］

4.1 支護(hù)方法

根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件及周邊環(huán)境，用地紅線與地下室結(jié)構(gòu)的距離位置關(guān)系，對(duì)基坑四周采用不同的支護(hù)方法進(jìn)行基坑支護(hù)。

1)北側(cè):距紅線8 m，地下無(wú)重要管線需保護(hù)，可采用直立開(kāi)挖，土釘墻支護(hù)。

2)西側(cè)距紅線12.7 m，地下無(wú)重要管線，可采取頂部放坡，土釘墻支護(hù)。

3)東側(cè)、南側(cè):距紅線較近，無(wú)放坡條件，且有各種地下水管線(通訊管線，市政供水管線等)需要保護(hù)。可采用土釘墻結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)。

4.2 參數(shù)確定

1)地質(zhì)參數(shù)。粉質(zhì)粘土:φ =10.0°，C=18 kPa;粉細(xì)砂:φ =15.0°;粗砂:φ =22.0°。

2)地面附加荷載。考慮施工場(chǎng)地施工存料等一般情況，取附加荷載為20 kN/m2。

3)土體臨界高度。

根據(jù)公式:

其中，r為土的重度。

上部人工填土自穩(wěn)高度為1.2 m，粘性土基本開(kāi)挖安全高度最大值為2.63 m。

4.3 截水帷幕設(shè)計(jì)

本基坑截水帷幕選用連鎖狀深層攪拌樁連續(xù)墻作為截水帷幕，帷幕沿四周布置(封閉式)。為了彌補(bǔ)攪拌樁帷幕容易分叉的缺陷，針對(duì)本工程的特點(diǎn)，采用雙排攪拌樁帷幕，第一排布于坑壁處，一方面截水另一方面超前支護(hù)坑壁土體，第二排上部為空樁，砂層段為實(shí)樁，每排樁間距為500 mm，排間距350 mm，梅花狀布置。攪拌樁樁徑550 mm，采用四噴四攪拌樁。

4.4 土釘墻設(shè)計(jì)

1)土釘:根據(jù)基坑四周的不同支護(hù)方法，可確定土釘分6排～8排，分布間距1.3 m，梅花形布設(shè)。填土、砂層中的土釘可采用打入式φ48鋼花管土釘，粘性土層中可采用1φ25鋼筋土釘。

2)網(wǎng)筋:土釘墻面采用雙向鋼筋網(wǎng)φ6.5@200×200，在土釘頭部采用2φ16加強(qiáng)筋加固，以保證土釘受力及面層混凝土的整體性。

3)噴射混凝土:C20混凝土厚度100 mm，水泥砂漿用C20。

5 施工工藝

5.1 土方開(kāi)挖要求

基坑土方的開(kāi)挖必須配合土釘墻的層段施工，基坑須分層開(kāi)挖。每層開(kāi)挖底面位于各層土錨下300 mm，嚴(yán)禁超挖。開(kāi)挖可先進(jìn)行邊緣土體依次挖向中間，以便及時(shí)提供支護(hù)作業(yè)面，支護(hù)作業(yè)緊隨土方開(kāi)挖，挖出的支護(hù)作業(yè)面不允許暴露3 h，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行各個(gè)工序的支護(hù)作業(yè)和排除基坑內(nèi)積水。

5.2 工藝流程

土釘墻的施工工藝流程如下:

修坡→造孔→土釘制安→注漿→設(shè)置漿具→封孔→編網(wǎng)→結(jié)構(gòu)焊接→復(fù)噴混凝土層至設(shè)計(jì)厚度。

6 效果及結(jié)論

本深基坑工程采用攪拌樁截水帷幕聯(lián)合土釘墻及預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)方法，基坑施工工期大大地縮短，成本也得到極大的降低，且經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，邊坡無(wú)明顯位移，基坑內(nèi)無(wú)滲水現(xiàn)象，效果較好。

通過(guò)以上綜合分析，在深入了解場(chǎng)地工程地質(zhì)條件及周邊環(huán)境條件下，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)有針對(duì)性和靈活性，實(shí)踐證明，采用綜合支護(hù)法，在保證安全的前提下，既降低了造價(jià)，又節(jié)約了工期，是深基坑支護(hù)工程中比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一種方法。

[1]深圳市勘察研究院.深圳市福田區(qū)圖書(shū)館大廈巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告[R］.2006.

[2]SJG 05-96，深圳地區(qū)建筑深基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S］.

[3]JGJ 20-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S］.

[4]程良奎，楊志銀.噴射混凝土與土釘墻[M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.