分析深基坑支護中樁撐結構的應用

張天斌

（廣東省地質災害應急搶險技術中心,廣東廣州510425）

1 概述

珠海市位于我國珠江三角洲海陸交互堆積平原，是我國重要的沿海開放城市。就珠海市工程地質條件而言，屬于珠江入海口沖積平原，上層一般是沉積土或淤泥質土，地質較為軟弱，當進行深基坑施工時，為了保證工程的安全性和質量，需要進行支護工作，而實際采取的就是樁撐支護結構。

工程概況。擬建工程位于珠海市香洲區人民西路以北安富街以東，交通便利。本項目工程為酒店工程，層數14層，高度為74.40m，建筑面積約為5100m2，室內地坪標高相當于絕對標高+13.00m，形狀為矩形，擬采用框架結構，地下室為4層，面積約為3400m2，基坑安全等級為一級。本項目工程重要性等級為二級，場地復雜程度等級為二級，地基復雜程度等級為二級，巖土工程勘察等級為乙級。按照國家標準《建筑工程抗震設防分類標準》（GB50223-2008），擬建場地抗震設防類別為丙類。

2 場地巖土工程條件

2.1 地形地貌

擬建項目場地位于珠海市香洲區人民西路以北安富街以東，交通便利。其原始地貌為沖洪積地貌。勘察時場地地勢較平坦，測得各鉆孔孔口標高介于12.21～13.64m之間。

2.2 地層巖性

根據鉆探結果，場地內埋藏的地層主要有人工填土層、第四系沖洪積層及第四系殘積層，下伏基巖為燕山期花崗巖。場地內發育的地層按自上而下的順序依次描述如下。

2.2.1 人工填土

人工填土為褐黃、褐色，主要成分為粘性土夾約20%～25%的石英顆粒，不均勻夾碎石、碎磚、砼塊等組成，粒徑一般3～15cm，偶見植物根莖及生活垃圾，其中ZK4和ZK7含回填塊石、砼塊，該層系新近堆積而成，尚未完成自重固結，結構呈濕、松散狀態。各鉆孔均遇到該層，層厚5.20～10.80m。

2.2.2 第四系沖洪積層

粉質粘土：褐黃、褐紅色，主要成分為粘粒和粉粒，局部不均勻含10%～20%石英顆粒，搖震無反應，光澤反應稍有光澤，干強度及韌性較高，呈飽和、可塑狀態。鉆孔 ZK16、ZK18、ZK19遇到該層，層厚 1.10～1.30m。

2.2.3 第四系殘積

礫質粘性土：褐黃、褐紅色，系由花崗巖原地風化而成，原巖結構可辨，主要成分為粘性土，混約少量石英質砂，搖震無反應，光澤反應稍有光澤，干強度中等，韌性較低，呈飽和、硬塑狀態，局部可塑狀態。所有鉆孔均遇到該層，層厚3.90～13.80m。

2.2.4 燕山期花崗巖

黃褐、褐色，主要組成礦物為石英、長石及黑云母，細粒結構，塊狀構造。本次勘察揭露的花崗巖根據風化程度不同可分為全風化、強風化和中風化三帶。

2.2.4.1 全風化花崗巖

屬極軟巖，褐黃、灰白色，除少量石英外，絕大部分礦物已風化土狀，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ類，可見殘余結構，手捏有砂感，巖芯呈土柱狀，遇水易軟化，手捏易碎，合金鉆具易鉆進。各鉆孔均遇到有此層，厚度0.30～15.00m。

2.2.4.2 強風化花崗巖

屬極軟巖，褐黃、灰白、肉紅色，大部分礦物已顯著風化，節理裂隙極發育，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ類，巖芯呈土柱狀及土夾碎塊狀，合金鉆具易鉆進。除ZK12外，其他鉆孔均揭露該層，揭露厚度3.20～18.50m，層厚不詳。

2.2.4.3 中風化花崗巖

屬較硬巖，灰白、深灰色，主要礦物成分為石英、長石及黑云母，中細粒結構，塊狀構造，部分礦物風化明顯，節理裂隙稍發育，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質量等級為Ⅳ類，巖芯呈短柱狀，金剛石鉆具可鉆進。鉆孔ZK1、ZK4、ZK6、ZK10～ZK12、ZK15、ZK17、ZK20號揭露該層，揭露厚度1.20～4.30m，層厚不詳。

2.2.4.4 中風化花崗巖球狀風化體

褐黃、青灰、灰白色，節理裂隙較發育，巖質較堅硬，巖芯多呈柱狀及短柱狀，金剛石鉆具可鉆進。

2.2.4.5 石英巖脈

白色，乳白色，粒狀變晶結構，塊狀構造，主要礦物成分為石英，巖芯多呈3～8cm塊狀，金剛石鉆具難鉆進。

3 基坑設計

3.1 基礎選型分析

據勘察結果，結合珠海地區建筑經驗，擬建建（構）筑物較適宜采用樁基礎，樁型以選用預應力砼管樁或鉆沖孔灌注樁為宜，若采用砼預應力管樁，可選擇全風化花崗巖或其以下地層作為樁端持力層，樁端應進入持力層一定深度，在滿足設計樁長的同時，宜以貫入度或終壓值作為沉樁控制的標準；若采用鉆沖孔灌注樁，宜以中風化花崗巖作為樁端持力層。

3.2 基坑開挖及支護

擬建珠海市亞通有限公司朗悅酒店工程設有4層地下室，地下室基底標高為地下-2.7m，埋深約為15.7m，基坑安全等級為一級，基坑的開挖地層主要為人工填土、粉質粘土及礫質粘性土，其中人工填土為松散地層，穩定性較差，因此基坑開挖時必須對坑壁采取有效的支護及止水措施，以保證基坑開挖能夠安全順利進行。結合珠海地區類似工程支護經驗，基坑支護可采用樁撐支護結構加樁間止水方式進行支護。根據場地的水文地質條件，基坑開挖時在基坑內設置集水井與明溝，通過水泵向基坑外排水，基坑采用高壓旋噴樁止水。圖1為基坑支護平面圖。

圖1 基坑支護平面圖

應說明：基坑開挖與支護是一項綜合性極強的巖土工程工作，它往往牽涉到工程造價、施工難易程度及工期等多方面因素，因此需進行專項的巖土工程設計與施工方案評審，確保工程安全順利進行。

3.3 支護施工

3.3.1 支護位置

基坑形狀為長方形（東北—西南走向），適合選用四角撐加中間對撐的支護結構。這種支護結構能防止深基坑由于土質軟弱導致基坑變形、樁身彎矩大、基底起伏等狀況；東北形成的三角形空位可出土，由于設置了2道支撐且在珠海市區，出土比較困難。樁撐結構相對于樁錨支撐方案，此種支撐方式造價貴、工期長，但能較好地控制周邊建筑物的沉降，較好地維護了周圍建筑、道路及地下管線的安全性并不會對紅線外場地產生污染。

3.3.2 支護軸力分析

應用規范法及有限元法，平面計算及豎向斷面計算等多種方法綜合分析，得出支護最佳受力方式；對比實際檢測及計算結果得到；四個角位梁軸力相對支撐較小，主要原因是基坑陰角位置土體相互作用導致的，即使部分軸力較大也是因為基坑部分形狀不規范造成的。據實際檢測結果和計算結果對照得到，實際加測結果與支撐梁軸力計算結果相似。樁身彎矩則與實際檢測差別較大，有限元法計算得到的數值較小，規范法計算得到的結果比較保守，而實際檢測結果更小；這種計算結果符合實際應用中樁撐結構的受力特點，即是樁弱撐強的特點，護壁樁有著傳遞土壓力的作用；同時在支撐中，立柱也時重要組成部分；立柱不只是受支撐梁的重量影響，也受到在基坑開挖過程中機械的誤觸和土體開挖時產生不平衡力的影響，再設計立柱時應采用2.0以上的安全系數。應盡量采用規范法計算結果進行施工，以免因為應用較小計算結果產生安全隱患。

3.3.3 樁撐支護的優點

因城市建設的不斷進行，既有建筑越來越密集，可運用的施工建設空間越來越小。灌注樁內支撐結構結構穩定，且占用的場地空間較小不會超過用地紅線，能夠較好地保護施工場地周邊的建筑。在現代城市建設中基坑開挖支護過程中有很好的指導意義。

4 結束語

樁撐結構基坑支護相較于其他支護方案結構穩定可靠。最突出的優點就是不占用紅線外空間，在日益重視環保，減少地下污染的現代城市中能得到廣泛運用。

參考文獻：

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