四川某礦區復雜地質條件下深基坑支護方式研究

向昌杰

（四川省核工業地質局二八二大隊，四川 德陽 618000）

1 工程概況

四川某礦區深基坑處于道路附近，形狀為狹長型，長120m，寬30m～40m，整體占地面積大概為4200m2。場地環境為低丘臺邊緣部分，北高南低，西高東低，東西向高度差大約為2.5m～5.3m。南北向高度差約為3.8m～4.8m，最大高差約為6.8m，最大開挖深度為9m～14.0m。

2 場地條件

2.1 地質條件

在經過地質鉆探的方法調查之后，得出地質條件狀況自上而下為共為4種，分別是：①人工填土：主要為雜填土，約為0.90m～6.15m厚。②粉質黏土：主要存在于基坑的東南部分，約為0.6m～3.5m厚，塑性主要為軟塑和硬塑兩種。③黏土：基坑內西部較于東部較淺，厚度約為0.3m～8.25m，塑性主要為硬可塑和可塑兩種。④泥質粉砂巖：部分鉆孔夾中有中細砂和含礫粉砂巖，依照巖石的風化狀況可大體劃分為強風化巖和微風化巖[1]。

2.2 水文地質條件

場地位于山間斷陷谷地邊緣的較低地勢中且地形并不陡峭。地下水的種類為孔隙潛水，主要借助于大氣降水和地表遷流作為補充。孔隙潛水的主要賦存在于素填土和粘性土孔隙當中，水量不多，富水性較差。在坑深3.00m～5.50m左右的位置是穩定的地下水位，這些地下水能夠緩慢腐蝕混凝土以及混凝土結構中的鋼筋。

水文地質條件直接關系到基坑支護工程項目建設工作，因此保證水文地質調查工作的質量水準能夠為礦區深基坑支護工程項目建設提供科學的數據依據，進而提升基坑支護工程項目質量安全[2]。水文地質對工程項目安全有著直接的影響，因為地下水水位升降，都會直接影響到巖土結構，造成巖土軟化、管涌等情況。

2.3 場地周邊情況

礦區西面位于老陽山山腳下，礦區附近具有大量的流動人員，因此可供施工的面積較為窄小。東側面比鄰建設路，附近設有排水管道和電纜線，場地的東邊有一座十層的框架建筑，基坑種類為人工挖孔樁，約有13m深；西南面有一座7層的磚混建筑，基層的種類為人工挖孔樁，約為9m深；南面存在一座1層的磚混建筑和一座6層的建準建筑，基坑種類為人工挖孔樁，約為12m深；西南靠北的方向存在一座7層建筑物，基坑種類為人工挖孔樁，約為18m深，西南角存在一座10層的框架建筑，基坑的類型為人工挖孔樁，約為22m～25m深。

3 基坑特點及支護方案的選擇與施工

該項工程施工可用場地較小，地質結構較為雜亂，基巖埋深高低變化較大。所以，基坑的支護工作在一方面需要對地下室土方和結構施工中對周邊道路，房屋和地下管路等設施的威脅予以絕對排查，以確保深基坑和周遭建筑和設施不受危害。另一層面也需要依照工程施工場地的地質狀況、現場狀況和附近的環境，從基坑支護工程的安全水平、技術完善程度、經濟效益和建筑工藝等多個角度出發，制定出所需價格最低、所需工期最短，建筑工藝最為科學的支護方案[3]。所以，依照多年來總結的實際施工經驗和現場的實際狀況，講基坑大致分成4種類型，并采取4種不一樣的支護結構方式，來實現結構平面布置的支護工作，如圖1所示。

圖1 基坑支護結構平面布置圖

3.1 AB區支護方案

AB區處在場地的南部，建筑外墻邊緊靠在建筑紅線區域，這一區域的巖石面埋深大概為-10.0m，采取的支護方式為人工挖孔樁擋土，因為被建筑紅線和建筑物外墻的干擾，特把地下室底板之上的擋土樁部分設計成半邊樁，并在頂部設置工字鋼用于支撐加固。

在開挖土方之后，半邊樁成為了完整的支護面，將其進行簡單的處理就能夠作為地下室外墻的模板。并且擋土樁和工程樁的位置是同一軸線，因此在有限的空間中有效的利用了建筑面積[4]。而因為AB區域當中1200mm的工程樁有4根，因此為了便捷工程樁的施工，方便擋土排樁的設計需要，把工程樁和擋土樁同時挖出1800mm的樁徑，4根工程樁開挖到地下室底板部分的2.0m的時候，將其縮為1200mm的直徑后挖至設計標準高度。

3.2 BC區支護方案

BC區域的巖石面埋深較大，這一區域的基坑開挖深度約為10m，基坑內外部與地面的相對高度差約為3m，因此在基坑還沒有正式開挖前就存在一個高將近3m的邊坡。這表示這一區域的上部土層具有良好的工程性質。所以，在BC區域的支護結構采用的是疏散的人工挖孔樁輔以錨桿的方式。在BC區域采取這一支護模式，能夠保證樁頂不會出現太大的偏移。同時擴大挖孔樁回見的距離，樁與樁之間采用價格較低的少筋混凝土板進行連接和支撐，實現整體基坑支護造價的降低，在滿足于安全的條件下保障開銷[5]。

人工挖孔樁直徑約為1.2m，兩根樁的距離約為2.5m，間隔中采取厚度為100mm的鋼筋混凝土擋板，板內配置縱向筋為12@100，橫向筋為16@500，并將橫向筋使用沖擊鉆鉆入進相鄰樁中，深度約為100mm，挖孔樁樁頂部設置壓頂梁，配置為1200mm×600mm。在每一根樁中再嵌入一條130錨桿，長度為25.0M，傾斜角度為30°。單錨具有600kN最大軸向抗拉力，錨索使用75鋼絞線4根，使用0.45水灰比純水泥漿作為灌漿材料

3.3 CD區支護方案

CD區域基坑需要開挖14.0m深，這片區域的風化巖面埋深約為地面下8.0m，因為巖石表面自身具有良好的穩定性，且上部土層含水量不高，由于可以使用成本不高的土釘墻支護方案，維持土層的穩定性，避免土體出現滑落，確保土方在開挖的時候保障基坑的安全和穩定。在強風化巖石之上，土釘之間的距離應為1.5m，豎向間距為1.0m，15°傾斜角，120mm直徑，0.45水灰比純水泥漿，并以梅花形布置。

3.4 DE區支護方案

DE區域的地下室外墻附近已經設置起多層建筑，且距離外墻邊部僅有1.5m，同時和片區與的巖石表面埋深變化起伏較高，西部自然地面中2.5m深左右就是中風化巖層，而東邊同等巖層則在14.5m左右[6]。依照這一特征，這一區域采取的是樹根樁加錨桿的支護方案，樹根樁使用的是直徑較小的鉆孔灌注樁，之前通常采用在處理軟弱地基中，之外思考到人工挖空樁懸臂當土的穩定性，還適當降低了樁的懸臂高度和入土面積，并在一些區域采用了卸載，以避免外部載荷過大影響排樁。

圖2 土釘墻結構示意圖

4 支護的效果

本基坑支護工程的計算工期為100d，使用了多種支護結構方案，在充分考量所在場地的復雜地質條件和周遭環境的同時進行正確對策，甚至降低了施工時間，實際工期僅為88d。在施工的過程中，監管部門對施工質量展開了檢查抽樣，全部為合格狀態，設計噸位全部達標。在施工的全過程中對邊壁展開檢測，發現邊壁位移程度不大，在可控范圍內。

5 結語

（1）樹根樁應當采用在擋土結構當中，由于剛度在大直徑混凝土灌注樁和鋼板樁中間，因此樹根樁能否滿足擋土結構的受力要求和計算建模依舊需要考究。

（2）使用半邊人工挖孔樁擋土，將鋼筋混凝土的作用充分發揮了出來，既降低了施工所需資本，又降低了占地面積。

（3）如果把人工挖孔樁擋土所使用的材料換成少筋混凝土弓形板，則能夠將樁間間距進一步擴大，進一步實現鋼筋混凝土的作用，減少工程所需開銷。

（4）基坑支護需要借助于實際地質條件和周遭環境，靈活使用支護模式。在某一種支護模式不能實現需要時，可以采取多種結構組合的方式來實現工作。