淺談中心城區高水位巖溶區深基坑支護設計

【摘要】深基坑支護設計具有一定的綜合性，特別是在城區中心的深基坑支護，隨著深度的增加，基坑支護的難度也會相應成倍增加，支護與止水設計方案合理性、經濟性、可行性至關重要，經濟效益及社會效益影響較大。

【關鍵詞】基坑；基坑支護；止水帷幕

隨著城市建設的發展與進步，深基坑工程的發展也呈良好趨勢。深基坑是比較新的巖土及結構工程。城市的基坑工程在生命線工程以及房屋集中的市中心，開挖基坑工程時，不能進行放坡，基坑開挖工作必須進行人工支護，才能夠保證基坑工程的安全。深基坑支護設計具有一定的綜合性，特別是在城區中心的深基坑支護，隨著深度的增加，基坑支護的難度也會相應成倍增加，如果在城區中心又是高水位巖溶塌陷區，更是難上加難；城區中心的深基坑支護，其影響范圍內的建筑物距離基坑較近，及其基礎形式與埋深不同，基坑周邊各類地下設施，如水暖、電纜煤氣、污水、雨水、熱力管線或管道等分布和性狀復雜，要完全弄清楚其情況非常困難。

一、支護結構方案比較和優化設計選型

1.排樁加錨桿

a.錨索穿過各種層施工可能存在一定困難，施工速度慢。

b.錨索長度較長，遠端錨固力不可靠，由于城市中心建筑物（構筑物）相對較密集，基坑勘察中，錨桿遠端地勘困難，無法提供較準確土層參數。

c.考慮土的性質，錨桿實施成功率不高，需通過各種實驗數據滿足設計要求，錨桿抗拔力達不到設計要求情況較多。

d.錨桿在砂卵石地質成孔難。

2.排樁加內支撐A，常規施工法（埋入格構式柱，以格構式柱支撐梁式水平支撐）

a.基坑平面形狀適應性差，基坑形狀較為不規則時，較多轉角部位需要特殊處理，支撐格構式柱間距約8m，在邊角處影響施工開挖。

b.需要換撐，拆除支撐。

c.支撐構件不能重復利用，成本造價高。

3.排樁加內支撐B，半逆作法施工（埋入鋼管混凝土柱，以主體結構梁板作為內支撐）

a.施工開挖至負一層地下室底板標高，施工負一層結構梁板作為內支撐，逆向開挖以下土方，然后施工基礎；施工技術要求高，難度系數較大。

b.支撐構件可以重復利用，節約工程造價

c.支撐可靠，基坑支護樁水平位移小

二、止水帷幕方案比較和優化設計選型

1.高壓旋噴樁互咬形成止水帷幕

高壓旋噴樁，是以高壓旋轉的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續搭接的水泥加固體。

a.適應性差，適用于處理淤泥、淤泥質土、流塑、軟塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土等，對于含卵石黏土層、含卵石砂層、含粒徑較大碎石土層、堅硬黏性土層，水泥漿難以噴入土層內形成連續搭接的水泥加固體。

b.樁長較長時，垂直度難以控制，樁與樁有效搭接長度無法保證，止水質量差

c.對環境影響較大。采用單管施工，噴漿效果不佳；若采用雙管或三管復噴法施工，振動較大、噪音較大，容易污染環境

d.場地要求較高。對于水位較高深基坑，一般采用雙排樁作止水帷幕，止水帷幕厚度較大，需要場地較寬；在巖溶塌陷區，容易出現注不滿漿情況，直接影響止水效果。

2.新式三軸攪拌樁施工的水泥土攪拌墻止水帷幕

新式三軸攪拌樁施工的水泥土攪拌墻，簡稱SWM工法，即是利用專門的多軸（常用有三軸和五軸）攪拌設備，就地鉆進切削土體，同時在鉆頭端部將水泥漿液注入土體，經充分攪拌混合后，采用重疊搭接施工，形成具有一定強度和剛度的、連續完整的、無接縫的地下連續墻體作為止水帷幕。若水泥混合體未結硬前將H型鋼或其他型號鋼材插入攪拌體內，可以作為地下開挖基坑的擋土和止水結構。

a.對不同土體適應性強，適用于處理淤泥、淤泥質土、流塑、軟塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土、含卵石黏土層、含卵石砂層、含粒徑較大碎石土層、堅硬黏性土層

b.可靠性好。鉆掘和攪拌反復進行，可使水泥系強化劑與土體得到充分攪拌，而且墻體全長無縫。

c.對環境影響較小，工期短。水泥土墻體厚度較小，基坑周邊場地要求不高；施工過程中基本無噪音，無振動，不擾動鄰近土體，不會產生地面下沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設施移位等危害；施工期間不產生廢土外運

d.場地要求較高。設備較大較重，場地需要有一定承載力，施工拐角、畸角止水帷幕較困難，需要采用攪拌樁復施工該部位止水帷幕。

三、應用背景

通過在實際工程，廣西桂林市·五美路停車場商住樓項目中的應用，該建筑物為10層，地下設三層地下室，第三層地下室室內地面標高為-12.800m，本項目采用框支剪力墻結構。基礎形式擬采用筏板基礎，基礎底標高約為-14.100，局部集水坑、電梯坑。抗浮設計水位約為-5.100，常水位約為-2.100。由于采用樓板作為水平支撐，節約了設置水平支撐梁及拆除的費用約360萬元；采用半逆作法節約了工期約5個月；基坑開挖對周邊建筑及設置影響較小，經濟效益及社會效益較好。對于類似情況的項目極具參考和推廣價值。

結束語：

通過以上比較，對于城市中心區域高水位深基坑選用排樁加內支撐半逆作法施工（埋入鋼管混凝土柱，以主體結構梁板作為內支撐），以新式三軸攪拌樁施工的水泥土攪拌墻作為止水帷幕較為經濟合理。

隨著城市建設的發展與進步，土地的利用要求越來越高，深基坑工程的發展也呈必然趨勢，合理選擇支護結構方案尤為重要，經濟效益及社會效益影響越來越大。

參考文獻：

[1]型鋼水泥土攪拌墻技術規程（JGJ/T199-2010）.

[2]建筑基坑支護技術規程（JGJ120-2012）

[3]鋼管混凝土結構技術規范（GB 50936-2014）.