內支撐+樁錨組合式支護在深基坑中的應用

云南建工基礎工程有限責任公司 昆明 650501

1 工程概況

昆明市某基坑工程為昆明市城中村改造的一個地塊，周邊環境復雜，基坑東面緊鄰9 m規劃道路，規劃道路的對面為正在開發建設中的A21#地塊以及即將開發建設的A23#地塊；南臨菊苑路，菊苑路對面為即將開發的A26#、A27#地塊，菊苑路路面下存在多條市政管線；北臨25 m規劃道路，規劃路外為A19#地塊；西南側臨昆明市人力資源中心，人力資源中心設地下室1 層，地上5 層；西北側緊靠民航路，民航路寬15 m，道路下設有多條市政管線（圖1）。

本項目總用地面積為54 112 m2；規劃總圖共有3 棟33 層、2 棟32 層、1 棟27 層、1 棟19 層的高層住宅建筑及部分2～3 層商業裙房，通設3 層地下室，基坑開挖深度約17.70 m，基坑周長約965 m。

2 工程地質條件

圖1 基坑平面示意

勘察深度范圍內，地下水類型主要為孔隙性潛水（指在深度80.00 m范圍內），具有微承壓性。孔隙潛水主要靠大氣降雨及地表徑流（金汁河）補給，通過蒸發排泄。孔隙潛水主要賦存于圓礫層中，圓礫層厚度小，分布范圍局限，水量較小，富水性一般。

根據基坑專項報告，基坑開挖范圍內土層主要為雜填土、黏土、粉土、圓礫等。

3 基坑支護方案比選[1-3]

（a）放坡支護。放坡支護適用于基坑開挖深度較淺，無軟弱土層，基坑周邊比較開闊，無重要建（構）筑物，此支護形式施工速度快、造價低。本基坑東北側為擬建規劃道路，鄰近A21#地塊，其中A21#地塊基坑開挖深10 m，現已開挖完畢，考慮到2 個地塊采用聯合支護形式，采用放坡支護。

（b）土釘墻支護。土釘墻支護一般用于周圍建筑物少，地質情況較好的情況，基坑開挖不深，此支護形式施工速度快，造價較低。本基坑東南側和基坑北側為規劃道路，鄰近規劃的A23#地塊和A19#地塊，由于2 個地塊修建了施工項目部，因此不具備全放坡條件，為了節省造價，在支護樁頂部采用局部土釘墻支護形式，下部采用排樁，降低支護樁長度。

（c）樁錨支護。樁錨支護主要應用于場地周圍建筑物較多，基坑開挖深度較深，不能采用放坡支護和土釘墻支護，該支護形式剛度較好，適用性較強，此支護形式與內支撐相比施工速度快、造價低，比起放坡和土釘墻支護則施工速度慢、造價高。本基坑東南側、北側鄰近規劃的A23#地塊和A19#地塊，具備局部放坡+樁錨的支護形式，基坑南側鄰近菊苑路，不具備放坡條件，采用樁錨支護。

（d）內支撐支護。內支撐支護形式適用于周邊建（構）筑物比較密集，錨索不能施工，基坑開挖深度較深，土層較差，只采用排樁支護不能滿足支護剛度，內支撐支護形式剛度較大，變形控制較好，但造價高，不利于土方開挖，施工速度慢。本基坑西南角為陽角，并且鄰近民航路，錨索施工困難，出現群錨效果，因此采用內支撐支護形式。

綜合上述，本基坑周邊環境復雜，只采用任意一種支護形式都不能滿足基坑安全性、經濟性和實用性，結合周邊環境，本基坑同時采用4 種支護形式來滿足工程的安全性，盡可能的方便施工、降低造價。

4 基坑支護方案設計

4.1 基坑支護結構思路

本基坑周邊環境復雜多樣，根據以往工程經驗，結合不同支護形式的適用范圍和條件，設計方案經過專家反復論證和優化，最終本基坑支護形式采用放坡支護、上部放坡+樁錨支護、局部內支撐的復合式支護體系。

4.2 基坑支護設計

由于本基坑四面條件不同，具體的支護方案也有不同，本基坑根據周邊環境共分5 個支護剖面，在保證基坑安全可靠的基礎上最大程度地降低了基坑造價，節約了工程成本。

4.2.1 基坑東北側

基坑東北側鄰近A21#地塊，A21#地塊基坑開挖深度10 m，兩個基坑高差相差約6 m，采用放坡支護，坡度采用1∶1，并采用網噴護面。

4.2.2 基坑東南側和北側

基坑東南側和基坑北側為規劃道路，鄰近規劃的A23#地塊和A19#地塊，在支護樁頂部采用局部土釘墻支護形式，支護樁采用Φ800 mm@1 300 mm，長23 m，支護樁施工工藝采用長螺旋鉆孔灌注樁，并在支護樁間設置5 排錨索，間距2 600 mm，錨索長12～24 m。

4.2.3 基坑南側

基坑南側緊鄰市政道路，并存在金汁河，不具備局部放坡的條件，因此設計支護樁頂部標高與路面標高齊平，支護樁采用雙排樁，樁Φ800 mm@1 300 mm，長23 m，支護樁施工工藝采用長螺旋鉆孔灌注樁，并在支護樁間設置6排錨索，間距2 600 mm，錨索長17～23 m。

4.2.4 基坑西南側

基坑西南側位于基坑陽角位置，考慮到本位置鄰近河道和市政道路，基坑外側存在大量的市政管線，采用錨索支護將造成群錨效應，降低錨索拉力，因此采用內支撐支護形式。內撐設置3 道水平撐，支撐梁尺寸為800 mm×800 mm、600 mm×600 mm。支護樁采用Φ1 200 mm@1 600 mm，長32 m，支護樁施工工藝采用旋挖鉆孔灌注樁。

4.2.5 基坑西側

基坑西側緊鄰已有建筑物，已有建筑物設地下室1 層，支護樁Φ1 200 mm@1 600 mm，長31 m，支護樁施工工藝采用旋挖鉆孔灌注樁，并在支護樁間設置6 排錨索，間距2 600 mm，錨索長12～17 m。

4.3 土方開挖設計

基坑土方開挖本著“分層、分段、隨挖隨噴、保持基坑支護體系安全”的開挖施工原則。并且考慮到存在軟土，每層土體開挖深度控制在1.5 m以內，每段長度不得超過20 m，每段土方開挖完后立即施工錨索、腰梁，待錨索張拉后方可開挖相鄰段土方。土方開挖過程中應采取措施防止碰撞支護結構或擾動原狀土，并在開挖段做好排水工作，防止地下水、雨水在基坑邊匯集，影響土體主動土壓力，造成基坑變形。

4.4 基坑止水設計

結合本基坑周邊環境，由于A21#地塊止水已經施工，為了節省造價，讓A23#地塊止水樁與A21#地塊止水樁相連接，形成全封閉止水帷幕。并根據基坑周邊用地紅線距離支護樁的距離，采用不同的處理措施。基坑北側、東側、南側采用普通深層攪拌樁施工工藝，止水樁Φ500 mm@250 mm，長17～20 m。基坑西側距離用地紅線較近，采用樁間止水，止水樁采用高壓旋噴樁施工工藝，Φ600 mm@350 mm，長21 m。

4.5 基坑監測

本基坑開挖深度較深，對基坑變形監測尤為重要，結合本項目特點應重點監測支護樁位移、土體深層位移、錨索應力、內支撐軸力等。監測頻率嚴格按基坑監測相關規范要求，每天定時、定人進行監測，隨時掌握土方開挖過程中支護結構的位移，對發生位移數據突變的應及時報告監理、業主、設計方，采取應急措施，以確保基坑安全。

4.5.1 圍護結構

圍護結構主要監測樁頂水平位移、樁頂豎向位移、錨索應力、內支撐內力、立柱位移等。根據本基坑特點，重點監測基坑南側和西側，在支護樁冠梁頂每隔15 m設置1 個監測點，監測支護樁的水平、豎向位移；西南側內支撐位置設置支撐梁內力監測點，每層均設置3 個點；在立柱交接點位置設置水平、豎向位移監測點；錨索應力監測點在基坑南側和西側，每層錨索設置4 個應力監測點。

基坑東側和北側屬于基坑擬建地塊，無重要建筑物，在支護樁冠梁頂部每隔20 m設置1 個水平、豎向位移監測點；錨索應力監測點每層設置3 個。

4.5.2 基坑土體及周邊環境

基坑土體重點監測深層位移，在基坑南側和西側分別設置深層水平位移監測點3 處和4 處，重點監測臨近市政道路和建筑物的土體位移，在基坑北側和東側分別設置2 處深層位移監測點，通過土體深層位移掌握土壓力變化情況，了解支護結構受力狀態。基坑周邊環境重點監測基坑南側菊苑路的沉降及開裂情況，并重點監測清水河水位變化，坑壁是否存在漏水現象，基坑西側重點監測人力資源大樓的沉降位移和傾斜位移。其他兩側主要監測施工道路沉降，監測點每隔20 m設置1 個。

5 深基坑施工主要技術措施

5.1 止水樁技術措施

（a）普通深層攪拌樁。采用P.SA 32.5水泥，水泥摻量≥60 kg/m，水灰比0.6，Φ500 mm@250 mm。樁機就位時，鉆機安放應保持水平，鉆桿傾斜度≤1%，樁位對中誤差≤20 mm；當樁長＞10 m時，對鉆桿傾斜度的要求應進一步提高，控制在0.5%以內，避免施工時因傾斜過大，造成樁體底部開叉，止水失效。

（b）高壓旋噴樁。采用P.O 42.5水泥，水灰比0.8，水泥摻量≥200 kg/m。提升速度≤18 cm/min，旋轉速度 ≤10 r/min。壓縮空氣氣壓≥0.7 MPa，氣量0.5～2.0 m3/min，噴漿壓力≥20.0 MPa，流量＞30 L/min。高壓旋噴樁應在支護樁強度達到設計強度的70%后方可施工，并且施工過程中應分段跳打，每段長度≤5 m。

5.2 錨索

錨索成孔必須采用導管跟進成孔注漿，孔徑200 mm，孔位允許偏差≤50 mm，錨索鉆孔傾角按各剖面設計角度施工，孔深應超過設計長度1.0 m作為沉渣段。錨索鋼絞線材料強度標準值為1 860 MPa。錨索下料時應注意預留張拉段長度。水泥漿采用P.O 42.5水泥拌制，水灰比為0.5，強度等級≥M30。二次注漿成錨，第1次采用常壓注漿，第2次注漿壓力為2.0～5.0 MPa，二次注漿時間間隔以注漿體強度≥5 MPa控制或根據現場試驗確定。注漿管應隨錨索下至孔底，二次注漿管應能承受5 MPa以上的注漿壓力。

5.3 內支撐

5.3.1 立柱

立柱下設置旋挖鉆孔樁，立柱樁混凝土等級采用C30；立柱的定位與垂直度宜采用專門措施進行控制，對格構柱還應同時控制轉向偏差；立柱平面位置的允許偏差應為50 mm，垂直度的允許偏差應為1/150；立柱穿過地下室底板部分應增加止水鋼板。

5.3.2 支撐梁

支撐標高的允許偏差應為30 mm；支撐水平位置的允許偏差應為30 mm；支撐梁混凝土等級采用C30，保護層厚25 mm。施工支撐梁，將梁底以下的素土進行夯實，并在梁底鋪設2 層油氈作為隔離層。

5.4 土方開挖

（a）土方開挖嚴格按照分段、分層、跳挖的原則，根據基坑周邊環境和支護形式，把整體基坑劃分為3 個區域：基坑東側放坡支護區域、內支撐區域、樁錨支護區域。

（b）基坑開挖采用盆式開挖法，在基坑周邊預留寬15 m的土體反壓支護樁，然后放坡開挖到基坑底，預留土體與錨索施工相匹配，分層、分段開挖。

（c）放坡支護區域先開挖到基坑底，然后進行工程樁施工。內支撐支護區域工程樁需在地面施工，然后再開挖土體，分層開挖，并施工支撐梁。

6 結語

由于基坑周邊環境復雜，地質條件不同，單一的支護形式已經遠遠不能滿足基坑的安全性和經濟性。本工程基坑周邊一側為擬建場地，另一側為原有市政道路和建筑物，使得基坑在支護設計中難度較大，結合工程實際情況，因地制宜地采用不同的支護形式應用在不同環境的位置，并在施工過程中進行全面基坑監測，實施動態設計、施工，在保證基坑安全性的基礎上降低了工程造價，并極大地縮短了工期，取得了良好的成本效益。