復(fù)雜地質(zhì)條件下的基坑支護(hù)技術(shù)

摘要：基坑支護(hù)安全關(guān)系到周邊建筑物的安全，特別是一些超大型基坑支護(hù)工程，更是如此。本文根據(jù)工程實(shí)例，采取三軸攪拌樁加插 H 型鋼圍護(hù)結(jié)構(gòu)+混凝土圈梁+型鋼支撐+鋼構(gòu)柱結(jié)合，并對(duì)基坑支護(hù)與施工中存在難點(diǎn)進(jìn)行闡述，提出解決措施，確保基坑支護(hù)安全可靠性。

關(guān)鍵詞：基坑支護(hù)；施工難點(diǎn)；措施

一、工程概況

某建筑工程總建筑面積約89000m2，基坑開挖深度6.50 ～ 6.90m，開挖面積約14000m2?；?xùn)|、北面為市政道路，如圖 1 所示。

圖 1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面示意

二、各土層物理力學(xué)

表 1 土層主要物理力學(xué)指標(biāo)

土層天然重度/ kN/m3層底埋深/ m比貫入阻力Ps/MPa滲透系數(shù)K/（10-6cm/s）黏聚力Ck/KPa內(nèi)摩擦角

靜止側(cè)壓力系數(shù) K0

灰黃色黏土19.43.00.770.872615.50.46

灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土18.16.01.137.00812.50.70

灰色黏質(zhì)粉土灰淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土18.811.00.41200.00621.00.68

灰色淤泥質(zhì)黏土17.3--5.00910.00.72

灰色淤泥質(zhì)黏土17.118.00.470.90118.00.72

灰色黏土17.922.52.362.001911.50.59

注：CK、為直剪固快峰值

三、基坑支護(hù)技術(shù)

（一）圍護(hù)擋土止水結(jié)構(gòu)

（1）基坑外側(cè)沿上周邊挖土0.9m，采用 1∶0.8放坡至圈梁頂標(biāo)高，并沿基坑底周邊與基礎(chǔ)筏板之間設(shè)置Ф300mm厚素混凝土傳力帶。圍護(hù)擋土止水結(jié)構(gòu)采用Ф850mm三軸攪拌樁加插 H 型鋼（SMW工法），局部深坑處采用Ф700mm 雙軸攪拌樁加固，如圖2所示。

圖 2 圍擋止水結(jié)構(gòu)示意

（2）坡道處采用Ф700mm 雙軸攪拌樁+土釘加固，土釘間距雙向1000mm，長(zhǎng)7.5m，攪拌樁長(zhǎng)度沿坡道變化，深坑處補(bǔ)打1～2道土釘。噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20，分2次噴射，第1層厚30mm，第2層厚70mm。

（3）SMW 攪拌樁施工工序：測(cè)量放樣→開挖溝槽→設(shè)置導(dǎo)向定位型鋼→SMW攪拌機(jī)就位，校正復(fù)核樁機(jī)水平和垂直度→拌制水泥漿液，開啟空壓機(jī)，送漿至樁機(jī)鉆頭→鉆頭噴漿、氣并切割土體下沉至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高→鉆頭噴漿、氣并提升至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高→H型鋼垂直起吊，定位校核→H型鋼垂直插入→型鋼固定→型鋼施工完畢→型鋼回收。施工順序采用單側(cè)擠壓式連接方式。

（二）支撐系統(tǒng)

（1）支撐形成原則：先支撐后挖土、先形成體系后受力、先節(jié)點(diǎn)可靠后受力、圈梁達(dá)到一定強(qiáng)度后受力。安裝施工流程：挖土開溝槽→支撐安裝→挖土→墊層→底板施工→結(jié)構(gòu)施工→拆支撐→結(jié)束。

（2）型鋼支撐采用1道雙拼 H700×300×12×14，連桿采用H400×400×13×21、鋼立柱由4根L125×12與4塊 360mm×300mm×10mm 鋼板組成，C30鋼筋混凝土圈梁截面1200mm×800mm。

（3）換撐由設(shè)置在鋼筋混凝土圈梁及基礎(chǔ)筏板上的牛腿與 H400×400×13 ×12組成，間距13.5m。

（三）坑內(nèi)預(yù)降水

采用16套輕型井點(diǎn)疏干淺層地下水，局部深坑處采用4套深井降水。基坑內(nèi)水位降至設(shè)計(jì)標(biāo)高（約需2 周）即可挖土，并逐套拆除。

四、施工難點(diǎn)與應(yīng)對(duì)措施

（一）土方開挖與基礎(chǔ)主體施工組織矛盾

基坑開挖應(yīng)嚴(yán)格按照“時(shí)空效應(yīng)”理論，分層、分段、分塊挖土；先挖縱橫對(duì)撐、再挖角撐；先撐后挖等要求?；油练介_挖分 2 次進(jìn)行，第1次挖深1.5m，第2次土方開挖至墊層上20cm。軸以北由南向北開挖，軸以南由北向南開挖?；A(chǔ)主體施工要求按、、區(qū)由北向南順序進(jìn)行。解決措施：二次土方開挖順序?yàn)橄韧?、區(qū)，后挖區(qū)，為基礎(chǔ)工程施工提供了條件，起到了化大為小的作用，削弱了長(zhǎng)邊效應(yīng)。

（二）周邊深坑土方開挖

周邊深坑較多，并為灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，滲透系數(shù)相對(duì)較小，降水效果較差，在第2層土方開挖至預(yù)定標(biāo)高時(shí)，產(chǎn)生塌方。對(duì)策：及時(shí)安裝型鋼對(duì)撐，打木樁支擋。

（三）土方開挖與工程樁傾斜

土方開挖中發(fā)生開挖面的高差失控及周邊深坑塌方，在壓力差作用下造成局部工程樁傾斜。對(duì)策：在基坑底層土開挖前，井點(diǎn)降水深度應(yīng)在開挖面以下 0.5m 以上；在開挖過(guò)程中開挖面的高差控制在≤3m，按1∶1.5 放坡。

（四）基坑?xùn)|南陰角處圈梁開裂

在挖土過(guò)程中發(fā)現(xiàn)2 號(hào)地塊東南角陰角處圈梁出現(xiàn)裂縫，并擴(kuò)大貫通。加固措施：在鋼支撐部分抗彎薄弱部位增加 10 道連桿，增加整個(gè)支撐體系的抗變形能力及減小圈梁拐角處的集中受力，在圈梁有極大開裂隱患的兩個(gè)拐角處，在原有圈梁上部重新澆筑一段600mm 厚圈梁，從而起到補(bǔ)強(qiáng)避免開裂的作用。在已開裂的陰角位置，除重新澆筑一段圈梁外，增加一塊300mm 厚混凝土板，增加該拐角處圈梁的抗剪能力，如圖 3 所示。

圖 3 圈梁開裂處理措施

（五）軸以北3道對(duì)撐變形

圖 4 對(duì)撐變形處理

軸以北區(qū)域挖土過(guò)程中，鋼支撐 ZC1 東側(cè)段發(fā)生彎曲事故。分析變形原因?yàn)橥谕敛话床僮饕?guī)程施工，挖土過(guò)程中鋼立柱兩側(cè)土體高差過(guò)大，土壓力不平衡對(duì)鋼立柱產(chǎn)生強(qiáng)大的推力；挖掘機(jī)直接站在鋼支撐上挖土作業(yè)，土體側(cè)壓力及挖掘機(jī)挖土?xí)r的動(dòng)荷載直接沿垂直方向作用在支撐上，導(dǎo)致支撐垂直方向變形量過(guò)大，無(wú)法正常使用。處理措施：①該道彎曲支撐兩端回填至支撐底標(biāo)高，挖除鋼立柱高側(cè)土體，平衡兩側(cè)土壓力；②對(duì)支撐彎曲區(qū)段進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，越過(guò)已彎曲區(qū)段加焊八字撐；③對(duì)加焊區(qū)段內(nèi)圈梁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，在原有圈梁上部綁扎鋼筋、支模，澆筑第 2 道圈梁；在原有 3 道支撐的基礎(chǔ)上，增加2道H700×300×13×24 雙拼鋼支撐。如圖 4 所示。

五、施工監(jiān)測(cè)結(jié)果

環(huán)境監(jiān)測(cè)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，周圍道路地下管線的變形正常、坑邊建筑物累計(jì)沉降18～32mm、圍護(hù)樁頂水平最大位移不大于 20mm。另外還進(jìn)行了樁體深層位移、坑內(nèi)外水位變化、支撐軸力等監(jiān)測(cè)，保證了基坑安全和基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行。

六、總結(jié)

1）三軸攪拌樁加插 H 型鋼+混凝土圈梁+型鋼支撐+鋼構(gòu)柱內(nèi)支撐體系，有效了保證基坑正常施工，并具有速度快、噪聲小、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。

2）科學(xué)合理的土方開挖方案滿足基礎(chǔ)工程施工組織要求，減少基坑的暴露時(shí)間與長(zhǎng)邊效應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)力集中，施工監(jiān)測(cè)有效地指導(dǎo)了土方施工。

3）主體地下結(jié)構(gòu)墊層與筏板及時(shí)跟進(jìn)施工，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移和坑底隆起起到控制作用。降低了工程風(fēng)險(xiǎn)。

4）挖機(jī)及土方車不得直接碾壓支撐，須在支撐上覆土且鋪設(shè)走道板，方可行走。鋼支撐或鋼立柱周圍土體落差不大于1m，避免支撐變形。

作者簡(jiǎn)介：

盧榮譽(yù)（1986.06.05），男，漢族，河南省信陽(yáng)市，學(xué)士學(xué)位，研究方向：巖土工程勘察設(shè)計(jì)。