南寧市青山路南湖連接線隧道工程K0+650—K1+040深基坑支護技術探討

摘 要：在介紹南湖隧道中段地質條件基礎上，文章分析了工程所采用雙排高噴與深層攪拌樁帷幕截水、中間放坡開挖、坡面土釘掛網的復合土釘支護方案，并通過多手段監測數據分析，探討了存在的問題，為南寧類似工程積累了經驗。

關鍵詞：深基坑；軟土；復合土釘；綜合截水；監測

前言

土釘技術具有施工簡便，經濟等優點，在一般地質條件的基抗開挖中得到愈來愈多應用。在松散砂土、軟粘土以及地下水豐富地區使用土釘時，往往容易失穩破壞[1]。隨著土釘技術的總結和發展[2]，復合土釘支護技術在軟土深基坑工程中有許多成功實例[3-7]。南寧市青山路南湖連接線工程是南寧市的重點項目，起于南寧市青山路，經南湖公園，止于園湖南路，終點為規劃中的友誼大道。該工程隧道部分橫穿南湖，長1250m、寬25-50m、深達5-20m，其中K0+650m-K1+040m段位于湖中，最大開挖深度12.1m，擬采用明挖法施工。南湖中段主要為第四系沖積相軟土，力學性質差，下伏為透水性較強的土層，類似地質條件基坑在南寧沒有相關的工程實例。本基坑采用帷幕截水+放坡開挖+土釘掛網的支護方案和信息化施工原則，取得了成功。

1 工程地質條件

1.1 地層巖性

據勘察資料，湖中段內各巖土層主要為第四系沖積相的粘性土、砂土及第三系泥巖。自上而下，各巖土層依次為：

粘土②1：褐黃色，可塑，液性指數平均值為0.51，中濕，壓縮系數平均值為0.45MPa-1，實測SPT平均為6.3擊。層厚0.5-3.0m。

粉質粘土⑤：灰黑色，軟塑，局部相變為粉土，液性指數平均值為0.86，濕，高壓縮性，實測SPT平均4.1擊。層厚0.8-11.7m。

粉砂⑥：灰色，松散，搖震反應中等，實測SPT平均為7.3擊，層厚0.9-9.6m。

圓礫⑦：黃色，稍密，局部松散。礫徑為2-20mm，含量約60%，砂及粘性土充填，重型動力觸探試驗修正后錘擊數平均值為10.0擊。層厚1.4-24.3m。

強風化泥巖⑧：深灰色，堅硬狀態為主，局部硬塑狀。以泥巖、粉砂質泥巖為主，局部夾砂巖或煤線。壓縮系數平均值為0.061MPa-1，該層部分孔段未揭穿。

強風化粉砂巖⑧1：淺灰、灰白色，以粉砂巖、細砂巖為主，該層部分孔段未揭穿。

1.2 地下水

經鉆探揭露，在勘察深度內，湖中地段的地下水為孔隙承壓水和孔隙裂隙水。孔隙承壓水：賦存于粉砂⑥、粗砂⑦1及圓礫⑦中，補給源主要來自場地外圍地下水的側向徑流，具承壓性，承壓水頭在0.0-11.3m間。孔隙裂隙承壓水：賦存于第三系粉砂巖孔隙及煤層裂隙中，地下水補給源主要來自側向徑流補給，相對穩定，大部分地段砂巖與圓礫⑦連通，水位與圓礫一致。根據抽水試驗并結合地區經驗，粉質粘土⑤、粉砂⑥和圓礫⑦層的滲透系數分別為：5.0×10-7cm/s、6.0×10-4cm/s和6.9×10-2cm/s。

2 支護方案

一般地，土釘適用于有一定粘性的砂土和硬粘土，對于松散砂土、軟粘土以及地下水豐富地區等使用土釘時，易發生土釘抗拔力不夠、護面難形成等問題。湖中段K0+650m-K1+040m段邊坡高度最大約12.1m，粉砂層或圓礫層較厚，基坑邊坡穩定性差，考慮到基坑周邊場地空曠，無重要建筑物和管線需保護，可放松對支護結構變形的控制要求，且具備分級放坡開挖條件，經過多次討論比選，選定了帷幕截水+放坡開挖+土釘掛網的復合土釘支護方案，并加強監測實行信息化施工。

2.1 支護形式

采用放坡+土釘支護的形式。基坑分兩級放坡開挖，自基坑底面起，第一級邊坡高5m，坡率1：3；第二級邊坡坡率1：2，分級平臺寬2m。見圖1所示。基坑壁護坡，邊坡開挖后必須及時掛網噴射混凝土封閉，鋼筋網采用φ6.5mm鋼筋，間距150mm×150mm，混凝土采用C20噴射混凝土。土釘長度3m，間距1.5m×1.5m，梅花形布置。當土層為粘性土時，土釘桿體采用φ18mm鋼筋；土層為砂性土或礫石土時，土釘采用φ32mm無縫鋼管壓制螺紋而成的自鉆式土釘，桿體設6個注漿孔，直徑8mm，間距40cm，沿桿體梅花形均勻布置。采用M20水泥漿進行注漿，注漿壓力0.8～2MPa。對于粉質粘土⑤，采用水泥土攪拌法處理，處理后土釘錨固體與土層的摩阻力不小于30kPa，以保證土釘的正常工作。

2.2 截水與降水

基坑的地下水控制措施分為明排、降水、截水和回灌等型式。由于該場上部地層條件為滲透性較差的粘土、粉質粘土與粉砂，下部為滲透性大的圓礫、粗砂，且含有高水頭承壓水，與南湖存在水力聯系，水量豐富。如果采取降水措施，水量大，效果不好，也難以保證安全。為保證場地合格的施工條件與基坑安全，本工程結合場地分層土質，采用雙排高壓旋噴樁+深層攪拌樁（上部的粘土、粉質粘土與粉砂）+靜壓灌漿（下部的圓礫、粗砂）的綜合注漿豎向止水帷幕，保證止水的有效性。其中高壓旋噴樁徑為800mm，間距600mm，排距600mm，深層攪拌樁直徑為400mm，間距600mm，于兩旋噴樁外側交接處布設。此外，還在南、北岸兩岸岸邊各設一道垂直道路走向的豎向截水帷幕，以防止岸邊滲漏地下水涌入基坑。豎向截水帷幕深入強風化泥巖或砂巖不小于3m。為了使得坑內地下水位低于基坑開挖底面不小于1m，還在坑內布設了6口管井，抽排地下水。基坑開挖過程中，基坑內設適當布設了一些排水明溝及集水井。

3 監測與體會

為了確保基坑施工安全以及隧道構筑物的順利施工，采取了基坑壁深層位移監測、土釘內力監測、基坑壁地表變形觀測和地下水位觀測等手段綜合監測，及時獲取開挖過程中的環境變化和土體變形信息，實行信息化施工，及時調整施工進度或采取補救措施。在基坑施工前布設了6個測斜孔、5條土釘內力監測剖面，每條剖面12個鋼筋計、26個水平和沉降觀測點。

3.1 深層位移監測

布設的6個測斜孔，編號為S6-S11，兩個孔出現了險情，其余無異常情況。在2010年7月底期間的S6和S8兩個測斜孔，如圖2所示，在地面以下6.4-6.8m深度處出現明顯的位移突變，孔口位移接近12cm，如不采取緊急加固措施，該段邊坡有可能出現整體滑動，后因采取土釘、木樁和鋼花管等緊急加固措施，邊坡變形得到有效遏制。

3.2 地表位移觀測

南湖中段共布設了26個水平和沉降觀測點，每兩天觀測一次，部分時段每天一次。圖3為其中比較有代表性的一段，及基坑出現陽角部位的水平位移觀測點的運動軌跡圖。圖中各觀測點的觀測起點位置均為原始坐標，各觀測點的位移軌跡均以起點為中心，放大1000倍；各測點下方的數值為該測點從觀測首次到最后一次觀測的位移量。

從圖3可看出：（1）各測點位移方向基本垂直邊坡邊線；（2）邊坡陽角處位移量最大，以陽角為中心，兩側位移量逐漸減小趨勢；（3）陽角兩側測點的位移量有對稱現象。

3.3 體會

3.3.1 部分鋼筋計失效。監測期間發現8個內力監測未見有異常，但土體蠕變變形大。后經分析，可能是（1）土釘長度為3m，邊坡深層蠕變，鋼筋計不受力；（2）土釘與土層粉質粘土⑤的粘聚力較小，水泥土攪拌法局部處理不到位，土體擠出；（3）鋼筋計不工作，導線破壞，數據傳不出來。

3.3.2 邊坡失穩判別。本工程采取了多種監測手段進行，不同監測手段獲取的數據不一定都一致。有時候解譯還看似矛盾，這時需要根據各監測手段的針對性認真核對，加以甄別，既不亂報，更不漏報。如地表觀測數據顯示，變形較大，但土釘內力監測無異常，深層測斜數據也無異常，很可能是邊坡整體穩定，但淺層塌滑。由于類似的工程實例在南寧尚無借鑒經驗，各單位非常重視信息化施工。從該段的監測情況來看，支護方案可行，盡管在施工過程中由于強降雨等因素，出現了幾次淺層塌滑，但是由于監測預警及時、施工方搶險及時、得當，基坑得以順利完成。

4 結束語

土釘支護在軟土地區的深基坑支護中較少應用，本工程根據周邊環境和地質條件采取了雙排高壓旋噴+深層攪拌樁（上部）+靜壓灌漿（下部）的綜合注漿豎向止水帷幕，放坡+土釘的復合土釘支護形式，方案可行，效果良好。良好的技術方案往往都是安全和經濟的最佳平衡點。盡管事前許多專家對支護方案表達了憂慮，施工過程中也出現一些可控的風險，但最終在技術上獲得了較大的成功，此外還節約工程造價約200萬元。

參考文獻

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作者簡介：肖華杰（1981-），男，廣西資源縣人，漢族，工程師，南寧市城市建設投資發展有責任公司，主要從事項目前期管理。