對某工程深基坑支護技術分析

本文結合本市某工程實例，針對實例中的深基坑支護技術作出了相關的分析，旨在提供一個在復雜環境及不良工程地質條件下進行基坑開挖支護的可供借鑒的實例。

工程概況

新鄭市某工程采用框架結構，地下一層，基坑開挖深度4.4m，基坑面積5480m2。該工程北側鄰近繁忙街道，其余三側緊鄰民居，特別是北側和南側西段距多層民居僅1～3m，距民居稍遠的南側中部以東地段還要留作上部主體施工場地，基坑支護可利用空間非常狹小，基坑四周只能直立開挖。這些民居已有30年以上的歷史，均系磚房，而且多采用簡單的磚石條基，埋深甚至不到1m，有的房子已年久失修，其本身抗變形的能力已非常低，給基坑支護結構的設計增加了難度。另一方面，由于基坑開挖深度范圍內涉及的主要是軟土，這也極大地限制了支護形式及支護結構的選擇。但是經過設計單位、施工單位、監理單位及業主等各盡所能、通力合作，仍然取得了非常理想的支護效果及經濟效益。

場地工程地質與水文地質條件

1.工程地質條件

根據該場地巖土工程勘察報告，影響基坑支護工程設計的主要地層自上而下為：

（l）人工填土：以素填土為主，主要成分為粘性土，夾少量磚頭、碎石、砂礫等建筑垃圾，局部為雜填土，由粘性土、磚頭、碎石、砂礫等建筑垃圾組成。層厚0.80～3.00m。（2）沖積層淤泥：深灰、灰黑色，飽和，流塑，含有機質、粉細砂和少量貝殼碎片。層厚0.90～9.40m。內摩擦角平均值φ=3.6o，粘聚力平均值C=4.2Kpa。（3）沖積層細砂、中砂：以灰、灰黃、灰白色為主，飽和，松散，以中砂為主，分選性較好，含少量粗砂、礫石和粘性土，磨圓度一般，局部夾少量淤泥質，局部夾個別碎石。層厚0.40～8.00m。修正后標貫擊數為7～9擊，平均8擊。（4）沖積層粉質粘土：局部為粘土，灰黃、黃紅間灰白等色，可塑，很濕，含少量中細砂，粘性較好，基本連續，局部呈夾層分布。層厚0.80～7.20m。修正擊數為5～6擊，平均5擊。內摩擦角平均值φ=6.2o，粘聚力平均值C=25Kpa。（5）沖積層淤泥質土：深灰、灰黑色，飽和，流塑，含有機質、粉細砂和少量腐木碎片，局部為軟塑粘土。層厚0.70～2.40m。（6）殘積層粘性土及下部基巖。

2.水文地質條件

根據勘察報告，該場地地下水主要為第四紀松散覆蓋層中的孔隙潛水，地下水主要受大氣降水和周邊居民生活用水滲漏補給。下部分布的中砂、細砂屬強透水層，滲透系數k=2.4x10-2cm/s。鉆探結束后，測得孔中水位埋深在0.30～1.20m之間。

基坑工程設計

1.邊坡支護型式及支護結構

由于該區段淤泥層較薄，與鄰近建筑有一定距離，采用較經濟的復合土釘墻結構進行坑壁支護，并設置水泥攪拌樁止水帷幕，兼作超前支護結構。由于有足夠的嵌固深度，水泥攪拌樁止水帷幕同時還相當于一道低強度薄壁連續墻，實際上極大地提高了土釘墻的水平抗滑能力。

該區段除了具有同樣的周邊環境條件外，它的顯著特點是淤泥層厚度較大，達到了4m，支護結構的水平抗滑穩定問題非常突出，經計算比較后決定采用復合加強型土釘墻支護方案，支護結構安全設計等級定為二級。

本方案的特點是在基坑下部設計了較長的土釘，且在淤泥層底部增設了一排長度達15m、水平間距2.4m的全長粘結非預應力錨桿，該排錨桿穿透淤泥深入到下部可提供較大表面摩阻力的砂土內部，從而更好地提高了土釘墻的整體抗滑能力。此外本段設計的水泥攪拌樁止水帷幕截斷了砂層中的滲流，防止了它對基坑局部深挖樁基承臺施工的不利影響。

這種支護新型式，是專門針對軟弱土地層和強透水地層的特點而從常規土釘墻發展起來的，它除了具有常規土釘墻分層分段快速支護、工期短、造價便宜等優點外，它還具有截水、超前支護、有效控制整體位移等功能，正是這些輔助功能，解決了常規土釘墻技術無法應用于軟弱地層和強透水地層直立邊坡支護工程的難題。

為保證地下室底板的防水效果，水平支撐的立柱在地下室底板底以上部分采用鋼結構柱，底板以下部分為鉆孔混凝土樁，鋼柱與樁鋼筋籠焊接插入混凝土樁的長度為2m；為有效發揮水平支撐的擋土效果，冠梁頂面位于現有地面下0.5m處，以上部分砌磚擋土；水平支撐和支撐立柱的布置考慮了避開地下室的梁、柱和承臺的問題。

經計算，該區段基坑邊坡支護剖面對應基坑開挖到底工況的整體抗滑穩定、抗隆起、抗管涌、抗傾覆的安全系數分別為1.55、1.96、2.65和1.81，樁頂最大水平位移計算值26mm。

2.地下、地表水控制方案

本基坑環周邊設計了一道截水帷幕，具體為：土釘支護段采用單排水泥攪拌樁帷幕止水，“擋土樁+內支撐”支護段采用樁間水泥攪拌樁止水，與樁間旋噴樁止水方案相比，樁間攪拌樁止水方案經濟得多。盡管設計了截水帷幕，但由于坑內土層中仍有一定的靜貯水，且在施工中還會受降雨影響，故在坑底設計了一道300×300磚砌排水溝，在基坑轉角處設計了若干個磚砌集水井，用以排泄基坑滲水及雨天積水；為避免地表水軟化坡肩，有效排泄邊坡滲水，在坡頂設計了一道300×300磚砌排水溝截斷地表水，在基坑開挖前，要求疏干地表已有積水，并采取有效措施保證地表水能順暢排泄。

基坑工程施工

1.土方開挖

（1）土釘支護段：在平面中將基坑分為中心區和周邊區，在距邊坡8m以內的基坑周邊區地帶分層、分段開挖，每層的厚度等于兩層土釘之間的垂直距離，分段長度一般取20m，但在淤泥層分段長度則不大于15m，嚴禁超挖。（2）“護坡樁+內支撐”支護段：土方要在擋土樁和支撐的結構強度達到設計強度的70%后方才開挖。為使得該段的支護結構系統的受力狀態不發生異常突變，土方分層、對稱開挖，分層厚度小于2.0m，施工時是平行于內支撐由北往南退挖的。（3）基坑周邊承臺部位：承臺基坑的土方采用人工開挖，以確保盡可能不消弱被動區支撐土體。對于凈間距小于4m的承臺必進行跳挖施工，在一承臺墊層澆筑完畢后，再開挖相鄰承臺。

2.土釘及非預應力錨桿施工

為了解決在淤泥和砂層中難以成孔的問題，本工程土釘或非預應力錨桿的鋼材全部采用鋼花管制作，土釘鋼花管表面每隔一定距離設置一對角鋼制作的倒刺，其作用有多方面，但主要起定位架、防堵塞的作用，保證鋼花管始終能居于已成孔的中部，從而使其外周有足夠的水泥漿保護層。

本工程土釘主要是按“擊入法”進行施工的，施工機械包括6～12m3/min的空壓機、φ90～φ110mm潛孔沖擊錘（包括焊接固定在錘底中心的φ20mm鋼筋定位器）、導軌及托架等，施工時在土釘頭部套入中間隔斷、長約200mm的D70mm管靴，然后將導軌及托架按照土釘的設計水平傾角調整好，沖擊錘定位器對準土釘管靴，最后開動空壓機，用人工或機械向前推移啟動沖擊器，在高頻沖擊力作用下，鋼管被慢慢擊致設置的深度；非預應力錨桿的施工除少部分采用了上述工藝外，主要是按照“自鉆式錨桿”工藝進行施工的，即鉆孔前先將鋼管截斷，制成長度2m的短管，表面倒刺換作套于管壁外側的圓環狀鋼管定位架，兩端以螺口連接，然后直接利用這些短錨管作為鉆桿，配置滿足設計孔徑要求的簡易的三頁鉆頭后用“泥漿循環護壁法”或“水泥漿循環護壁法”直接鉆進，到達設計深度后直接按“頂漿法”由底往上灌注水泥漿。

3.護坡樁及樁間攪拌樁施工

以往排樁支護結構采用攪拌樁進行樁間止水的實例很少，本工程樁間攪拌樁是先于鉆孔樁施工時，施工過程比較順利。實際上若先施工鉆孔樁，樁間攪拌樁根本無法緊貼鉆孔樁攪拌，這將導致攪拌樁與護坡樁之間形成漏水縫隙，達不到應有的止水效果，而且這樣做還極易折斷攪拌頭。

4.內支撐拆除

內支撐拆除是一個風險大、需要認真對待、仔細對待的工作，選擇合適的拆撐的時機也是至關重要的。本工程內支撐拆除安排在樁地下室底板完成且養護5天（應根據季節天氣情況決定）以上、地下室周邊具備換撐的空間和施工條件之后。在底板與擋土樁之間的空隙處采用塊石混凝土密實填筑，使得下道支撐點提高到底板處，有的區段還沿基坑周邊設置了鋼管桁架臨時斜撐，其底端撐于底板外側邊，上端撐于樁頂冠梁底面；內支撐的底面設置了豎向鋼管桁架等臨時替換支撐。拆撐時先拆八角撐及角撐，最后再拆除主撐。

5.環境保護及位移沉降觀測

對基坑周邊環境條件的保護是基坑工程設計施工的一個主要內容，本工程除在設計上采取了止水帷幕、控制支護結構變形值等預防措施外，認真貫徹信息化施工的原則，在基坑周邊每隔20-25m設計了一個位移沉降觀測點、土層深層測斜點、內支撐軸力監控和周邊地下水位變化等，施工期間定期進行觀測，充分運用了這些觀測信息指導支護工程的施工，使環境保護問題得到了進一步的具體落實。

結束語

本基坑支護工程雖然不深，但周邊環境條件復雜、地質條件較差，且當前復合型土釘墻仍然處于摸索階段，這些都給基坑工程的設計施工帶來了一定的難度和挑戰性。設計通過技術處理，運用多種不同支護方式；施工方經過技術分析判斷、科學精心施工、經驗合理運用，獲得圓滿成功。

（作者單位：新鄭市工程質量監督站）