無肥槽施工技術在深基坑支護中的應用

熊 昌 周小松

(機械工業勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710043)

無肥槽施工技術在深基坑支護中的應用

熊 昌 周小松

(機械工業勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710043)

結合某工程的水文地質條件，介紹了該工程的基坑支護形式，并闡述了無肥槽施工技術在基坑支護中的應用方法，經實踐證明：無肥槽施工方法減少了土方開挖回填量、縮短了基坑風險期、解決了場地用地空間不足的問題。

基坑，無肥槽工法，支護形式，開挖回填

隨著深基坑工程量越來越多，不同的施工方法所帶來的效益區別很大，特別是西安地區土方費用較高，如何節省土方開挖、回填量是建設方以及支護設計人員不可回避的話題，且西安曾發現多個項目出現肥槽回填不實，造成后續地基下沉、變形，引起人們恐慌的例子。此外，目前西安深基坑一般暴露時間較長，超深基坑實際使用期限一般不少于2年，超過了規范的使用期，如果單純靠增加基坑支護措施的安全度來平衡超期使用帶來的風險，如此，支護成本則會大大增加。如何找到一種既能節約支護成本又能降低支護風險的支護方式已成為越來越多工程技術人員所思考的方向。無肥槽施工技術恰恰能降低此風險，基坑采用無肥槽施工，直接在樁間噴面上做防水施工地下室側墻，一般多層地下室，施工1層～2層后支護風險大大降低，如此，可顯著縮短基坑支護風險期。且無肥槽施工消除了肥槽回填質量差造成的相關質量通病，大大降低了土方開挖回填量，在不增加用地面積的情況下，能擴大地下室面積，在不減少地下室面積的情況下，能有效降低基坑支護代價。由于有前面所述眾多優點，無肥槽施工技術越來越受到建設方以及設計方的重視，陜西越來越多深基坑采用此種方式以節省工程整體成本以及降低支護安全風險。

1 工程實例

1.1 工程概況

場地位于西安市高新開發區，主要由公寓樓、展廳及地下車庫組成。地面標高介于408.83 m～409.89 m。場地地貌單元屬皂河二級階地。基坑絕對開挖深度約15 m。

1.2 場地地層情況介紹

根據鉆探現場描述、原位測試及室內土工試驗結果，現自上而下分層描述如下：

①1雜填土：灰褐色，稍濕，以黏性土為主，含大量灰渣、磚渣等，結構雜亂，巖性不均。局部厚度較大。該層層厚0.50 m～9.80 m。①2素填土：淺褐色，稍濕，以黏性土為主，含零星灰渣、磚渣等，結構雜亂，巖性不均。局部厚度較大。該層層厚0.40 m～9.80 m，層底深度0.40 m～9.80 m,層底高程399.34 m～409.43 m。②黃土：褐黃色，硬塑～可塑，大孔隙及蟲孔發育，含較多云母片，蝸牛殼。具濕陷性。層厚0.40 m～10.1 m，層底深度9.50 m～10.50 m,層底高程398.82 m～399.75 m。③古土壤：紅褐色，可塑～硬塑，孔隙發育，具團粒結構。含鈣質網膜，底部有0.3 m厚的鈣質結核層，較富集，核徑一般為1 cm～3 cm，局部成層，局部具濕陷性。層厚3.80 m～4.50 m，層底深度13.70 m～14.90 m,層底高程394.54 m～395.48 m。④黃土：灰黃色，軟塑～可塑，孔隙發育，含零星、結核。層厚0.50 m～4.20 m，層底深度14.80 m～18.50 m,層底高程390.65 m～394.43 m。⑤1細砂：淺黃色，飽和，中密。砂質純凈，級配不良；成分為石英、長石及少量暗色物質。呈透鏡體分布。層厚2.50 m～3.90 m。⑤粉質黏土：灰黃色，軟塑～可塑。針狀孔隙發育，含少量鐵錳質條紋、砂粒、鈣質結核等。局部夾薄層⑤1細砂，偶見蝸牛殼。層厚6.00 m～9.10 m，層底深度23.7 m～24.60 m,層底高程384.49 m～385.83 m。⑥中砂：淺黃色，飽和，密實。砂質純凈，級配不良；成分為石英、長石及少量暗色物質，局部顆粒較粗，含零星礫石。層厚2.9 m～4.20 m，層底深度26.9 m～28.20 m,層底高程381.23 m～382.14 m。

1.3 水文資料

勘察期間(2011年12月)，地下水靜止水位埋深為14.60 m～15.90 m，相應標高介于393.33 m～394.39 m，屬潛水類型。據區域水文地質資料，水位年變化幅度2.00 m左右。基坑開挖期間未見地下水，不需要進行降水作業。

2 基坑支護形式

由于場地用地緊張，距周邊建筑物距離較近，局部地段地下室外墻線距離現有5層磚混建筑約2 m，5層磚混建筑基礎埋深為2.5 m，若按有肥槽施工留1.5 m寬肥槽寬度，則常用的錨拉樁支護無法施工，為此，我方作為支護設計單位給建設方建議，在不減小地下室面積的情況下，采用無肥槽工法施工，這樣地下室外墻線距離支護樁施工線留約0.25 m護坡樁施工誤差以及樁間噴面的厚度，可采用傳統的錨拉樁支護。

2.1 基坑距相鄰建筑物較近處支護方案

考慮到相鄰5層建筑的基礎埋深為2.5 m，設計將護坡樁樁頂下放2 m，上部采用放坡掛網噴面，盡量降低支護代價。

采用樁頂下壓2.0 m錨拉樁支護，護坡樁間距2.4 m，錨索間距1.2 m，樁徑800 mm，2層預應力錨索進行支護。護坡樁內側采用掛網噴面進行封閉處理，網筋6.5@250，噴射混凝土面層厚度為80 mm，混凝土強度等級C20，網筋與護坡樁采用M14膨脹螺栓連接，膨脹螺栓水平間距與護坡樁水平間距匹配，豎向間距1.3 m。

護坡樁樁長18.5 m，樁頂設置冠梁，護坡樁縱向通長主筋20Φ25，螺旋筋φ8@100，加勁筋Φ16@2 000，冠梁主筋12Φ16，箍筋φ8@150；二層錨索均長25 m，采用3束15.2鋼絞線。錨索自由段鋼絞線外套φ20 PVC波紋管防腐。

2.2 基坑距相鄰建筑物相對較遠處支護方案

基坑邊距離相鄰建筑物較遠處雖然沒有建筑荷載，考慮到施工場地布置的需要，需要在基坑邊放置材料堆場以及設置施工通道，樁頂也下放2.5 m，將護坡樁冠梁聯通，提高整體支護體系剛度，提高施工效率，設計將護坡樁樁頂下放2 m，上部采用放坡掛網噴面，盡量降低支護代價。

采用樁頂下壓2.0 m錨拉樁支護，護坡樁間距2.4 m，錨索間距1.2 m，樁徑800 mm，2層預應力錨索進行支護。護坡樁內側采用掛網噴面進行封閉處理，網筋6.5@250，噴射混凝土面層厚度80 mm，混凝土強度等級C20，網筋與護坡樁采用M14膨脹螺栓連接，膨脹螺栓水平間距與護坡樁水平間距匹配，豎向間距1.3 m。

護坡樁樁長18.5 m，樁頂設置冠梁，護坡樁縱向通長主筋18Φ25，螺旋筋φ8@100，加勁筋Φ16@2 000，冠梁主筋12Φ16，箍筋φ8@150；二層錨索均長21 m，采用3束15.2鋼絞線。錨索自由段鋼絞線外套φ20 PVC波紋管防腐。

3 無肥槽施工技術在本項目中的應用

本次設計方案本著經濟安全的原則，采用無肥槽開挖方案，即基礎筏板外邊線外放0.25 m作為基坑開挖線。這種開挖方案與傳統方式對應的支護結構形式一樣，無肥槽開挖基坑邊長較小，支護成本降低，不同之處在于基坑回填時，無肥槽開挖方案可以直接將樁間面板作為建筑物外墻模板，在樁間面板及建筑物外墻之間的空間上澆筑混凝土及做防水等結構，從而節省了該部分土方開挖及回填的造價，同時能避免由于回填不實而造成回填區附近管線不均勻沉降的問題，較傳統的方案可節約成本。

傳統的施工條件下，基坑側壁與地下室外墻之間需預留1.50 m左右作為地下室外墻的施工操作空間，該距離主要考慮地下室外墻支模空間、支護結構(腰梁)占用空間等。

根據本項目基坑支護深度、用地條件以及地質情況，以該基坑東側為例，由于其靠近5層磚混建筑，支護空間有限，宜采用樁錨支護體系，護坡樁樁徑為800 mm，考慮護坡樁施工須離開相鄰建筑外墻至少0.5 m，加上基坑側壁與地下室外墻預留1.50 m操作空間，再考慮樁位及樁身垂直度偏差0.15 m。因此，采用傳統施工工法，地下室外墻應離開相鄰建筑外墻至少0.8 m+0.5 m+1.5 m+0.15 m=2.95 m才能滿足施工要求。

“無肥槽”工法，顧名思義，就是將地下結構外墻與基坑側壁之間預留的作業空間取消，達到“無肥槽”施工的效果。如圖1所示為“無肥槽”工法示意圖。

若采用無肥槽工法，同樣以基坑東側為例，暫定護坡樁樁徑為800 mm，考慮護坡樁施工須離開相鄰建筑外墻至少0.5 m，再考慮樁位及樁身垂直度偏差0.15 m，樁身混凝土面層按0.1 m考慮。因此，采用“無肥槽”工法，一期B區車庫外墻與A區車庫外墻僅需預留0.8 m+0.5 m+0.15 m+0.1 m=1.55 m即可滿足基坑支護施工要求。

通過以上分析，采用“無肥槽”工法，相較于傳統工法，可節約2.95 m-1.55 m=1.40 m的支護空間，相較于節省肥槽土方開挖回填費用，其更大的優勢在于可以增加地下結構的面積。

但是“無肥槽”工法也存在一定的限制條件，在地下結構的基礎須消除濕陷性或者地下室底板、承臺外挑等情況下，“無肥槽”工法的應用均會受到限制。然而，對于本項目來說，地基土無需消除濕陷性，且地下室底板無需外挑結構，因此，無肥槽工法具有可實施性。

綜上所述，無肥槽工法在本項目基坑支護工程中的應用是可行的，且具有較為可觀的經濟效益，相較于傳統工法，其優勢主要有以下幾點：

1)“無肥槽”工法可節約肥槽土方開挖回填的費用。以本項目基坑為例，“無肥槽”工法節約支護空間1.40 m，基坑深度按15.0 m考慮，周長按600 m考慮，節約的土方量為：1.4×15×600=12 600 m3，土方開挖回填單價按照200元/m3考慮，則采用“無肥槽”工法節約的成本為：12 600×200=252萬元。

2)“無肥槽”工法可增加地下結構面積。以本項目基坑為例，“無肥槽”工法節約支護空間1.40 m，基坑周長按照600 m考慮，則采用“無肥槽”工法可增加地下結構面積為：600×1.4×3=2 520 m2，由此創造的經濟效益將超過千萬元。

3)“無肥槽”工法能減少地下室外墻一側支模產生的費用。由于“無肥槽”工法為單側支模，相較于傳統工法的雙側支模，“無肥槽”工法能節省一側支模的費用。

4)“無肥槽”工法為樁墻共同受力，可減小地下室外墻厚度。由于“無肥槽”工法護坡樁樁身與墻體直接接觸，二者共同受力，因此，可以減小地下室外墻的厚度。

5)“無肥槽”施工技術能降低基坑暴露時間過長帶來的風險，基坑采用無肥槽施工，直接在樁間噴面上做防水施工地下室側墻，一般多層地下室，施工1層～2層后支護風險大大降低，如此，可顯著縮短基坑支護風險期。

4 項目建設情況

1)本項目規模很大，且位于高新區核心地段十字路口，參觀、考察人員到場比較頻繁，對我公司宣傳及業務承攬有積極作用。

2)本項目帶來了巖土工程領域新的機遇與挑戰，特別是地鐵管理部門相關規定出臺后，相關支護措施也發生了改變，這也要求設計人員今后考慮基坑支護方案時如何在規劃范圍以內實現基坑的安全，并且做到經濟可行。

3)本項目在眾多大型單位投標中中標，全憑我單位的技術實力，為樹立我院品牌優勢做出了貢獻。

4)采用無肥槽施工方法，縮短基坑風險期，減少了肥槽土方開挖回填量，消除了一般地下室周邊肥槽不容易夯實而普遍存在沉降變形的質量通病，便利了現場施工布置。

5)采用無肥槽施工方法，為建設方解決場地用地空間不足帶來的施工難題，目前地下室已施工完成，主樓已封頂，獲得建設方的好評。

On application of no-fertilizer tank in deep foundation pit support

Xiong Chang Zhou Xiaosong

(ChinaJikanResearchInstituteofEngineeringInvestigationsandDesignCo.,Ltd,Xi’an710043,China)

By combining with the hydrogeological conditions for some project, the paper introduces the foundation support of the project, illustrates the application of the no-fertilizer tank in deep foundation pit support, and proves by the practice that the construction method can reduce the refilling volume of the earth excavation, shorten the risk periods of the foundation pit, and solve the defects in space of the site.

foundation pit, no-fertilizer tank, support form, excavation refilling

2016-12-08

熊 昌(1984- )，男，碩士，工程師; 周小松(1984- ),男，碩士，工程師

TU463

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