論砂層地基的深基坑支護設計與施工

李明坤

（中鐵三局建安公司華北分公司，山西太原 030001）

論砂層地基的深基坑支護設計與施工

李明坤

（中鐵三局建安公司華北分公司，山西太原 030001）

結合具體工程實例，對砂層地基的深基坑支護設計與施工進行了探討分析，根據現場情況及業主要求，確定采用樁錨+止水帷幕+內支撐支護設計方案，并作了具體闡述，對該地區類似工程項目積累了一定經驗。

砂層地基，深基坑，止水帷幕，沉降觀測

0 引言

隨著現代城市的迅速發展，深基坑支護工程已得到越來越多的應用。本文通過在具有典型地層特征的汾河砂層地區，同時距離已有建筑物很近的深基坑設計及施工中，結合本地區技術成熟的基坑支護技術，綜合設計運用，合理施工，最終取得圓滿成功的一個案例，為太原汾河地區類似工程優化設計和合理施工提供一個借鑒和示范作用。

1 工程概況

1.1 工程概況

擬建1號，2號高層住宅樓位于太原濱河東路與雙塔西街交匯處的住宅小區內，場地的原有建筑已經拆除。新建2棟高層總建筑面積26 327.54 m2，地下2層，地上32層，鋼筋混凝土剪力墻結構，基坑開挖深度為7.2m。周邊環境具體見圖1。由于實際基坑開挖的上邊線與已有建筑物的距離近，同時由于臨近建筑物全部為老式的磚混結構，墻體強度比一般的磚混結構要低很多，致使業主對這幾棟樓房的安全性要求很嚴，不允許樓體出現變形情況，這種設計沒有先例經驗，如何確保基坑穩定及鄰近建筑物安全成為最大難點。

1.2 場地工程地質條件

根據擬建場地典型地質剖面示意圖，場地所處地貌單元為汾河東岸Ⅰ級階地，土層分布情況主要以砂層為主。

首層地下水類型為孔隙潛水，以細砂層為主要含水層，實測穩定水位為地下埋深2.0 m。

2 基坑支護方案

結合現場場地情況及業主對臨近建筑物的安全性能要求，經過多次專家論證，最終確定采用樁錨+止水帷幕+內支撐支護設計方案。

2.1 基坑支護設計技術方案

2.1.1 東側基坑支護設計

圖1 建筑基礎外邊線與已有建筑物位置關系圖

圖2 基坑東側錨索區剖面圖

基坑東側采用φ1 000 mm@1 400 mm灌注樁作為護坡樁，樁長15 m，樁頂在已有地面下1.0 m，灌注樁之間插打φ800 mm@ 1 400 mm高壓旋噴樁，樁長15 m，在已有建筑物的樓間加設預應力錨索，錨索采用4根φ15.2的1 860級鋼絞線，長度為24 m，水平間距1.4 m，錨固段長16.0 m，端頭設置在樁頂冠梁上;止水帷幕采用兩排深層攪拌樁，樁間搭接200 mm，自現有地面以下長度為18 m，為控制基頂變形，在冠梁位置處設置兩道內支撐，支撐體系采用φ710 mm×14 mm鋼管。具體設置見圖2，圖3。

圖3 基坑內支撐剖面圖

2.1.2 南側基坑支護設計

南側基坑距離建筑物較遠，設計采用φ800 mm@1 400 mm灌注樁作為護坡樁，樁長15 m，樁頂在已有地面下1.0 m，止水帷幕采用三排深層攪拌樁，樁間搭接200 mm，樁頂自現有地面2 m，長度為16 m。具體設置見圖4。

圖4 基坑南側剖面圖

2.1.3 西側及北側基坑支護設計

西側和北側采用φ800 mm@1 400 mm灌注樁作為護坡樁，樁長15 m，樁頂在已有地面下1.0m，錨索采用4根φ15.2的1 860級鋼絞線，長度為16 m，水平間距1.4 m，錨固段長12.0 m，端頭設置在樁頂冠梁上;止水帷幕采用三排深層攪拌樁，樁間搭接200 mm，樁頂自現有地面2 m，長度為16 m。具體設置見圖5。

2.2 地下水控制設計

場地地下水位在－2.0 m左右，四周止水帷幕采用深層三排攪拌樁，東側受場地影響，采用兩排深層攪拌樁+樁間高壓旋噴樁的止水方式，基坑內采用管井降水，降水井井徑400mm，根據淺井多布的原則，井間距7.0 m～8.0 m，井深14.0 m（從地面算起）。同時沿基坑四周設置回灌井和觀察井，坑外水位降低時，可及時進行回灌處理。

圖5 基坑西側、北側剖面圖

3 基坑支護施工簡述

3.1 深層攪拌樁施工

根據設計要求的支護關系，先施工深層攪拌樁止水帷幕，再施工支護灌注樁。

深層攪拌樁施工采用二噴四攪施工工藝，深層攪拌水泥土墻采取搭接法施工。

3.2 支護灌注樁施工

支護灌注樁采用回轉鉆進、水下灌注混凝土的施工工藝。施工完成7 d后，進行樁頭開挖清理，在錨索成孔注漿完成后，進行樁頂冠梁施工。

3.3 高壓旋噴樁施工

基坑東側在灌注樁樁間需要插打高壓旋噴樁進行加固和止水。高壓旋噴樁采用二重管發，施工時，軸線與支護樁位軸線要重合，與支護樁應保證良好搭接，搭接長度應不小于400 mm。

3.4 錨索施工

灌注樁及高壓旋噴樁施工完成后，進行錨索施工，錨索施工工藝采用全套管跟進施工，二次高壓注漿的施工工藝。

冠梁施工完成具備一定強度后，進行錨索鎖定。張拉設備采用穿心式液壓千斤頂，逐級加載直至設計拉力，在壓力表穩定后鎖定。

3.5 內支撐施工

在基坑第一層土方開挖前，把內支撐安設完成。鋼支撐在加工車間提前制作完成，安裝前運至施工現場進行拼裝，整體拼裝完成后與冠梁內的預埋件焊接連接。

4 基坑監測

本基坑工程監測的主要項目為基頂水平位移監測、基坑周邊地表及鄰近建筑物沉降監測和基坑周邊及鄰近建筑物地下水位監測。整個監測工作從開挖前一個星期開始，直到基坑全部回填時止，歷時近三個月，取得了大量的監測數據。

4.1 基頂水平位移監測

開挖前在基頂冠梁上布置16個觀測點，其中東側布置9個，其余三側布置7個。

部分觀測點監測結果見表1，表2。

表1 隨開挖深度各點監測記錄表mm

表2 隨時間各點監測記錄表mm

監測數據結果表明，在基坑開挖初期，由于卸載作用，基坑水平變形相對較大，但在錨索及內支撐的作用下，基坑總體變形控制在10 mm以內，與設計計算結果基本相符。

4.2 基坑周邊及鄰近建筑物沉降觀測及地下水位觀測

在基坑周邊及鄰近建筑物上共布設19個沉降觀測點，其中在地面上設置7個，3號樓2個、4號樓4個、5號樓4個、物業樓2個。水位觀測井和回灌井共18眼。部分監測結果記錄見表3，表4。

表3 沉降點監測記錄表mm

表4 水位監測記錄表m

在基坑內降水到14 d的時候，鄰近建筑物開始出現沉降，分析原因是降水導致基坑外水位下降引起地面及建筑物出現不均勻沉降，在出現沉降后，采取回灌措施，降低了沉降速度，在基坑開挖完成后，根據監測記錄說明，基坑周邊及建筑物沉降趨于穩定，未發生地面開裂和墻面開裂等現象，保證了基坑及建筑物安全。

5 結語

1）綜合考慮基坑技術安全、臨近建筑物安全、施工工期和工程環境條件等因素，設計采用樁錨+止水帷幕+內支撐的支護設計方案，灌注樁間加高壓旋噴樁或深層攪拌樁來加固樁間土，與灌注樁形成一個整體，既起到止水帷幕的作用，同時防止水土流失，最終與灌注樁一起形成板樁的效果，實踐證明采用的支護方案可行。

2）監測數據顯示，基坑最大水平位移與開挖深度和時間緊密相連，現場監測結果和設計計算結果說明，預應力錨索和內支撐的約束作用對基坑的水平變形起到至關重要的作用，同時，在實際的基坑開挖工程中，內支撐的安裝時間對水平的位移等影響也起到重要的作用。

3）在基坑支護止水帷幕施工過程中和基坑開挖中暴露出的基坑側壁滲水等情況說明，在全砂層地層中且止水帷幕要求較深（超過8 m）的施工中，深層攪拌樁的施工工藝應慎用，在沒有足夠的施工經驗下，宜選用三軸攪拌樁進行止水帷幕的施工。

4）如何利用現場監測數據對基坑支護設計參數進行調整，從而達到優化基坑支護設計需要進行進一步研究。

On support design for deep foundation pit of sand-layer foundation and its construction

LIM ing-kun

（North China Branch of Jian’an Company，China Railway 3rd Bureau，Taiyuan 030001，China）

Combiningwith the factual projects as the example，the paper explores and analyzes the design for the deep foundation pitof sand-layer foundations and its construction，according to site situation and owner demand，identifies the adoption of design scheme of the pile anchor+waterproof curtain+internal supportdesign scheme，and has the factual illustration，so as to accumulate certain experience for similar engineering programs of the region.

sand-layer foundation，deep foundation pit，waterproof curtain，settlement observatory

TU753

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.067

1009-6825（2012）19-0063-03

2012-04-19

李明坤（1970-），男，工程師