懸臂樁基坑支護工程的設計及施工要點

李維明 楊 璐

(江西省地質工程(集團)公司，江西 南昌 330029)

0 引言

隨著我國城鎮化進程持續推進，城市土地資源緊缺，建筑物之間的距離越來越緊密，高層建筑物越來越多，人們對地下空間的需求愈加迫切。保護坑內主體施工安全和基坑周邊環境安全，是基坑支護的基本要求。另外，支護方案必須結合地質條件和周邊環境，兼顧造價及工期。

由于鉆孔灌注樁成樁工法多樣，施工工藝成熟，地質條件適應能力強，鉆孔灌注樁在基坑支護中的應用仍然十分普遍。內支撐支護形式近年在兩層及以上地下室基坑應用越來越多，但由于存在基坑土方開挖不易、基坑施工周期長、支撐結構與地下室結構施工干擾等，在兩層地下室基坑支護的方案選擇上，建設單位首選方案仍為懸臂排樁(或排樁+水平錨拉式)支護方案。

1 工程概況

1.1 場地概況

南昌恒大華府項目位于江西省南昌市朝陽洲。項目用地總面積6.15萬m2，基坑開挖面積2.67萬m2，整體兩層地下室(局部一層)，兩層地下室平面輪廓呈凹字形(見圖1)，基坑長×寬=196 m×266 m，開挖深度8.5 m～9.0 m，基坑支護安全等級二級。

1.2 工程地質及水文概況

1.2.1地層分布情況

地層分布情況見表1。

表1 地層分布情況

1.2.2水文條件

巖土工程勘察報告揭示，該項目第四系松散巖類孔隙水豐富，主要賦存于第四系全新統地層細砂、礫砂及圓礫層中，地下水與江西第一大河流贛江地表水體聯系密切，穩定地下水位標高14.82 m(基坑底開挖至標高11.5 m)，年變幅1 m～3 m。

2 基坑支護設計

2.1 基坑設計條件

基坑的開挖深度：項目場地標高約20 m～20.5 m，二層地下室開挖至11.5 m標高，開挖深度約8.5 m～9.0 m。

因建設單位開發順序需要，建設用地范圍內，第一期施工地北側4棟住宅樓以及場地中央商業綜合樓(含園林展示區)，均無地下室；第二期施工地下兩層地下室(見基坑開挖平面圖)，由于二層地下室南側為施工臨時設施，加上材料堆場、材料加工區域都占用了用地紅線范圍內場地，導致二層地下室開挖范圍四周均無足夠的放坡空間，必須采用垂直開挖的支護方案。

基于建設單位對工期的規劃，內支撐的支護方案達不到基坑地下室施工的進度要求，排樁支護的大開挖方案成為了唯一的選擇。

2.2 基坑支護結構選型

在確保安全的前提下，合理選用排樁的支護形式，適應相應的支護強度。因地下室邊線與用地紅線距離較近，約5 m～6 m，地下室外側墻澆筑施工面按最小1.5 m考慮，尚有3 m～4 m的樁頂放坡空間，場區粉質粘土厚度5 m～6 m，巖土力學指標較好。設計的剖面形式有以下三種，其平面范圍見圖2。

2.2.1設計的典型的支護形式(Ⅰ型)

無內支撐的懸臂排樁基坑支護設計方案，土方開挖方便簡單速度快、基坑內主體工程施工作業空間寬闊無干擾、工期短。根據南昌地區施工經驗和相關試算結果，在單排排樁懸臂段不超過7 m情況下，支護結構最大水平位移量可控制在規范允許值內。圖3為該工程典型支護形式，采用《理正深基坑7.0PB1深基坑支擋結構設計計算軟件》進行驗算，支護結構最大位移量不超過GB 50497—2009建筑基坑工程監測技術規范中規定的上限值。

2.2.2采用兩級垂直支護的形式(Ⅱ型)

二層地下室A區東側支護沿線，長度130 m，原始場內地形偏低(標高約15.0 m)，與坑外地面(標高19.50 m～20.00 m)形成自然坡度(見圖4)，若采用典型支護形式，鉆孔灌注樁施工機械無法在坡面處施工作業，需要向場內回填土方，將場地標高提升至約20.0 m施工，土方成本增加。為了避免土方回填轉運，該支護段先行采用鋼板樁支護，然后將坡面挖除，同時向場內地勢低洼區回填土方，創造支護樁施工平面。由于鋼板樁施工選用打拔機械場地適用性好，能夠在場內低洼地勢完成坡頂鋼板樁的施工，因此，選用這種支護形式，既加快了施工進度，又節省了造價。

2.2.3雙排樁支護形式(Ⅲ型)

C區西側臨河支護段，地下室側墻外邊線距離用地紅線僅5.3 m，基坑開挖深度9 m，坑頂需要重要施工通道，空間急促，不能采用典型支護形式，若采用支護樁+水平錨桿的支護形式，錨桿必超出用地紅線，紅線外的地下空間臨時占用協調難度大，因此，該處選用雙排樁支護較為合理(見圖5)。

雙排樁支護形式特點：支護結構平面占用面小，支護深度比單排懸臂樁深，支護結構水平位移小。對于該工程，在雙排樁樁頂設置鋼筋混凝土剛架梁后，上層澆筑鋼筋混凝土面板，利用支護樁高豎向承載力，也可以滿足施工重要通道重車通行的需求。

2.3 基坑地下水控制設計

該基坑工程地下水系與贛江聯系緊密，基坑底最深開挖至細砂層，第四系松散巖類孔隙水賦存量大，基坑開挖后，汛期坑內外水頭差超過10 m，必須選擇可靠的截水、降水措施。

本基坑的截水設計采用三軸水泥土攪拌樁，下入強風化巖不透水層，形成落底式止水帷幕，二層地下室基坑平面范圍全封閉布置；基坑內地下水采用深井潛水泵疏干(兼降水)。

3 基坑施工要點以及突發情況處理

3.1 施工要點

3.1.1支護樁、三軸水泥土攪拌樁的施工順序安排

由于三軸水泥土攪拌樁具有樁身強度低，抗彎能力不具備獨立承擔基坑側壁土壓力的特點，在基坑開挖過程中，樁間土不可避免地產生不同程度的流失，若支護樁與三軸攪拌樁間隙過大，會出現三軸攪拌樁獨立承擔基坑側壁水平土壓力的工況，進而導致三軸攪拌樁樁身產生水平裂縫，止水功能失效。

為了保證三軸攪拌樁與支護樁的貼合緊密程度，先進行三軸攪拌樁施工，后施工支護樁，兩種樁型緊密接觸，基坑外側水平土壓力可通過三軸攪拌樁均勻傳遞至支護樁，避免止水帷幕局部失效。

3.1.2三軸攪拌樁及基坑降水的施工順序安排

為了趕工期，基坑施工的各工序很可能進行交叉作業，但應注意人為造成的地下水流速過大對三軸攪拌樁施工質量的負面影響。前期的土方開挖必然要先進行降水作業，若降水與三軸攪拌樁施工同步進行，降水井影響半徑范圍內的地下水流速將增大，極有可能引起三軸攪拌樁施工時注入土層的水泥漿液流失，從而降低三軸攪拌樁樁身水泥含量，止水帷幕容易出現薄弱環節。

為了保證三軸攪拌樁質量，應在三軸攪拌樁止水帷幕施工全部完成24 h后，整個基坑形成了地下水封閉狀態，再進行坑內降水作業。

3.2 基坑開挖過程中突發情況處理

隨著土方挖深增加，支護結構承受的土體側壓力加大，支護樁樁身承受的水平彎矩增加，樁頂水平位移數據同步增加。

由于工期安排緊，土方單位前期挖土施工按沿支護樁垂直一次性開挖到底，在二層地下室A區西側(園林展示區東側)支護段，坡面側壁顯示存在約3.5厚的淤泥土層(前期巖土勘察中間報告未揭示)，最大樁頂水平位移陡增至90 mm，因坡頂已建3F綜合樓，管樁基礎，情況十分緊急。本次施工采取的主要應急措施有：

1)對地下室A區中部30 m范圍進行土方回填并壓實，阻止支護樁進一步位移，防止基坑側壁整體失穩。

2)將A區劃分為三個區域A1區、A2區、A3區(詳見圖6)，對A區地下室分塊施工，先施工A2區、A3區，待地下室頂板澆筑完成，對A2區、A3區地下室側壁回填，再將A1區回填的土方挖除，施工A1區直至整體地下室完成。

3)由于園林展示區地質條件與地下室區域巖土勘察報告不符，展示區下部存在較厚的淤泥質粉質黏土層，為了防止園林展示區西側、南側發生類似情況，將現有的懸臂樁支護形式變更為樁錨支護形式，有效控制了樁頂水平位移。

4 結語

對于存在場地狹窄條件和業主對工期有特殊要求的基坑支護工程，應采取靈活有效多樣的支護形式。南昌恒大華府支護工程較好地解決了受限的空間環境工況下基坑支護目標。另外，采用設計施工一體化的方法減少了設計與施工的溝通過程，基坑工程信息化施工，更能把施工過程中遇到的問題和困難及時地反映到設計的思路當中。

在當前建筑用地規劃中，地下建筑控制線距離用地紅線都有一定的退距，要充分利用地下室退距空間，使懸臂排樁支護的優勢在兩層地下室基坑工程中得到體現。