地下車庫軟土基坑支護開挖方案設計與應用分析

□潘一丁（福建省圍墾工程處）

隨著城鎮化進程的進一步加快，出現了越來越多的超高層建筑及各種地下空間建筑，深基坑支護工程一般屬于臨時性建筑，其安全儲備較小，且影響安全的因素又非常多，事故相對容易發生，一旦發生事故造成的損失一般較大，社會影響嚴重。因此，如何安全、合理地選擇合適的支護結構，并根據基坑工程的特點進行科學的設計是軟土深基坑支護工程要解決的主要問題。

1.工程概況

余姚市中央公館地下車庫擬建的工程1、2、3號樓均設一層地下室并連通組成二期地下車庫。基礎除1#樓采用鉆孔灌注樁外，其余均采用預應力管樁基礎。本基坑支護工程現地坪標高-0.300m，地下車庫基礎底板底面標高-4.40m、-4.450m、4.550m（包括300mm墊層）。地下室基坑邊坡支護長度約為320延長米。

2.工程地質

土層自地表向下依次為:①雜填土;②粘土;③泥碳;④淤泥;⑤粉質粘土,巖土工程地質如表1所示。

表1 支護設計涉及土層的物理力學性質指標一覽表

3.降水方案

開挖深度內土層以粉質粘土、淤泥質粘土等為主，不適合井點降水措施，但可采取開排水溝槽加集水坑的辦法排水。基坑外側挖300mm×400mm斷面水槽，在適當位置設集水坑，及時將地表積水排走。基坑內，在離坡腳30cm處挖200mm×200mm斷面環基坑水溝，并在邊角挖集水坑，及時將坑內積水排走，保持坑內作業面及坑底干燥。

4.開挖支護方案設計

經綜合考慮其安全性和經濟性等因素，本基坑支護主要采取水泥攪拌樁土釘墻復合支護或土釘墻支護自然放坡及鉆孔灌注樁加土錨桿，結合打設水泥攪拌樁解決墻底土隆起問題。

二期地下車庫基坑東側局部采用鉆孔灌注樁加土錨桿。北側采用水泥攪拌樁土釘墻復合支護；其余采用放坡。

4.1 土釘墻施工工藝

4.1.1 土釘墻面層采用噴射混凝土，強度等級C20，噴射混凝土厚度為100mm。噴射混凝土采用干噴法，分兩層施工。配合比(重量比)為水泥∶砂∶碎石＝1∶2∶2.5，黃砂為細砂，碎石為瓜子片。

4.1.2 土釘注漿材料采用水泥砂漿或純水泥漿，水泥砂漿的配合比為1:0.2（重量比），水灰比為0.5。水泥砂漿應攪拌均勻，隨拌隨用。終止壓力不小于0.4MPa。水泥采用強度為32.5MPa的早強型或普通硅酸鹽水泥。錨管注漿量≥25kg水泥/m。

4.1.3 錨管制作：本工程采用打入注漿式錨管，打入角8～15°，向下。Φ48×3.0鋼管前端敲成扁平狀，管身上按梅花型每50cm鉆出φ8mm孔洞，便于注入水泥漿液，孔洞從離邊坡面2.5～3.0m處開始設置，直至管底。在管身孔洞靠前端側焊上長3cm、規格φ14短鋼筋或作用（面積）相當的鐵片，避免泥土擠入孔洞。

4.1.4 錨管（管）頭相互連接：均用Φ14鋼筋橫向焊接，并和鋼筋網相焊接。

4.1.5 在噴射混凝土施工中，可根據坑壁土層含水量及土方開挖速度，適當添加2～5%的速凝劑。加水量以回彈量最小為準。

4.1.6 根據實際情況在邊坡面適當位置設置泄水孔，插入PVC塑料短管。

4.2 鉆孔灌注樁施工

基坑開挖前應進行鉆孔灌注樁施工，待鉆孔灌注樁的強度達到100%后方可再進行挖土。

鉆孔灌注樁采用直徑φ600，混凝土強度等級為C25。鋼筋籠采用焊接，樁身混凝土保護層厚度50mm，樁底沉渣厚度不大于150mm。鉆孔灌注樁充盈系數1.05～1.20，加灌高度0.5m，樁身不得出現夾泥、斷樁等現象。樁位偏差：軸線與垂直軸線方向均不應超過50mm，垂直偏差不宜大于0.5%。

4.3 水泥攪拌樁施工

設置兩排φ500@350水泥攪拌樁。同類樁之間水平搭接長度為100mm。采用“兩下兩上”、四次噴漿復攪，水泥摻入量15%，水泥采用強度為32.5MPa的早強型或普通硅酸鹽水泥(下同)；外加早強劑為氯化鈣(CaCl2、摻入量為水泥重量的1.5%)或生石膏粉(摻入量為水泥重量的2.0%)。水泥攪拌樁施工應安排在與工程樁施工同時及基坑開挖前進行，養護時間不少于21d。

4.4 帶漿囊鉆孔式土錨桿施工

帶漿囊鉆孔式土錨桿采用鉆孔式施工，錨桿件采用φ22或φ25鋼筋加工，鉆孔直徑120mm，外套為250漿囊袋，并設對中支架。作業面采用分段開挖，一般每段挖土長度10m左右，嚴禁超挖。

注漿采用低壓多次注漿工藝，注漿壓力不小于2.0MPa，注漿須慢速進行，穩壓注漿應持續2min以上，確保充盈度。注漿壓力及注漿量等參數具體通過試驗確定。

土錨桿造孔至設計深度后應馬上安設鋼桿件，防止塌孔，所用鋼筋應平直、無銹、無油。土錨桿施工質量要求：成孔深誤差小于50mm，孔徑誤差小于5mm；土錨桿保護層厚度不小于30mm，土錨桿位置誤差小于100mm。土錨桿注漿是成敗的關鍵，必須嚴格控制每根土錨桿的注漿質量和注漿量；注漿管必須用軟管、不得采用布條作為止漿塞。

4.5 基坑開挖

為了便于施工及有利于邊坡穩定，土釘墻支護部分開挖坡度一般定為1:0.8，土層需分層、分段開挖，第一層深1.0m左右，其它各層基本按錨管排距實施。分段長度一般15m，視具體情況而定。下層土在上層土噴錨網支護施工后2d(至少48h)才可繼續開挖。一定要嚴格按照噴錨網支護的要求深度和長度進行開挖，絕對不能超挖。

先在基坑四周挖約6～8m寬土釘墻施工工作面溝，基坑其它區域土層保留，待各層土釘施工完畢后，再將基坑中部土體挖除，坑底留30cm余土采用人工清理。挖土至基坑底后，應及時進行墊層施工。

5.基坑監測及成果分析

監測內容：基坑頂沉降監測；深層土體水平位移；地面沉降觀測；周圍建筑物變形觀測。

施工階段每天監測2次，非正常情況下增加觀測次數；完成基坑開挖與變形穩定后，可適當減少觀測次數。監測應進行到地下室外墻土方回填為止。

基坑沉降監測數據記錄見表2。

表2 基坑沉降監測表

觀測結果表明所觀測的各種水平位移及沉降均未出現異常，滿足基坑開挖支護方案設計要求。

6.結論

基坑支護安全是一個復雜的與多方面因素相關的系統工程。涉及工程地質、水文地質、工程結構、建筑材料、施工工藝和施工管理等諸多方面。本基坑工程的支護采用的鉆孔灌注樁加土錨桿結合水泥攪拌樁土釘墻復合支護方案是可行和合理的,并且也是較經濟的支護方案，保證了基坑的正常開挖與周圍建筑物的安全。