膨脹土場地深基坑支護設計與施工控制探討

張志豪

（中國建筑西南勘察設計研究院有限公司，成都 610000）

1 引言

新的發展環境下，建筑深基坑工程的數量持續增加，基坑支護也因此受到了越發廣泛的關注。在膨脹土場地進行深基坑施工，支護難度較大，因為基坑壁土層會因為含水量的變化而產生體積和應力的變化，常規的支護方式并不能很好地適應這種土層結構，容易引發安全問題。如何做好膨脹土場地深基坑的支護工作，是擺在相關技術人員面向一個亟待解決的問題。

2 工程概況

某建筑工程項目包括地上32層和地下4層，采用天然地基，近似矩形分布，長寬分別為95 m和55 m，整平后自然地面標高為85.15 m，基坑設計深度為22 m。對周邊環境進行調查可知，在場地周邊臨近基坑位置的人行道下埋設有市政通信電纜和雨水管道，埋深在1.5~2.5 m，同時，存在有埋深較淺的生活污水管道[1]。

現場地質勘察結果顯示，施工場地為沖積平原，地形相對平坦，但舊建筑拆除后，建筑垃圾的存在使場地的地面高差在0.5~1.0 m。場地自上而下包括雜填土、粉質黏土、角礫、黏土等，黏土本身具有一定的膨脹性。地下水類型為潛水，存在粉質黏土和角礫層中，大氣降水是其主要補給來源，地下水水位穩定在1.89~3.01 m，受季節影響大[2]。場地最為顯著的特征是其整體處于膨脹土層，土層的含水量較高，下部土層透水性極差，地層的均勻性較好。

3 基坑支護設計

3.1 支護方案選擇

結合該工程的實際情況分析可知，周邊環境條件相對復雜，考慮特殊的地質水文條件，可供選擇的支護形式有很多，主要包括：

1）地下連續墻，結構穩定可靠，對土體變形有較強的抵抗能力，可以很好地滿足施工需求，但造價相對較高，雖然可以通過兩墻合一的方式來降低成本，但是也會引發接縫位置的滲漏問題；

2）樁+內支撐支護，支護效果理想，成本合理，但是后續分項工程的施工成本較高，而且內支撐支護的形式會對主體結構的施工建設產生不容忽視的影響，在后期也很難進行拆除，因此，在沒有特殊要求的情況下，通常不會使用這種方法；

3）樁錨支護，施工經驗成熟，結構安全可靠，具備很強的變形抵抗能力和超載承受能力，但是，在應用中必須將錨索在膨脹土內施工可能引發的風險考慮在內；

4）雙排樁支護，這樣的支護結構穩定性強，在單獨使用的情況下能夠很好地滿足工程建設要求，還能結合其他支護結構來使用，適用性強。

在對其進行全面對比分析后，工程技術人員最終決定采用雙排樁+囊式錨索支護的形式，對比常規工程項目，適當增加了相鄰錨索之間的距離，避免了連續分布應力的形成，基坑及上部建筑的安全。

3.2 基坑監測內容

在該工程項目中，設置基坑安全等級為一級，基坑監測的內容包括4點：（1）對基坑降水到基坑回填全過程基坑的豎向和水平位移進行監測；（2）對基坑周邊建筑物、構筑物和道路的沉降、傾斜及位移進行監測；（3）對基坑周邊的深層水平位移進行監測；（4）對周邊建筑和地下管線變形的監測等。依照相關測量規范的要求，為了保證初始值的準確性，需要在基坑降水開始前一周做好相關初始值、基準網以及監測點的調整工作。

4 基坑支護施工

4.1 支護結構施工控制

膨脹土對基坑施工存在不利影響，應通過對施工工藝的合理選擇做好質量控制。在該工程中，主要是對基坑支護施工環節水對膨潤土的影響進行控制，其余工藝可以按照相關規范和流程進行操作。具體來講，主要包括以下方面：

1）支護樁施工工藝的選擇。采用混凝土灌注樁作為支護樁，結合工程的實際情況，采用了旋挖鉆機成孔工藝，嚴格依照工藝的標準和要求進行施工作業，在鉆孔完成并且成孔驗收達到合格標準后，需要在第一時間對混凝土進行澆筑，澆筑過程中和澆筑后需要做好孔口保護。

2）錨索施工工藝選擇。錨索會對膨脹土產生立體式的影響，應盡量選擇功人工干成孔或者錨索鉆機螺旋鉆桿干成孔工藝，盡可能地避免施工過程增加水對膨脹土的影響[3]。錨索注漿中，需要在水泥漿內加入減水劑，減少水的摻入。錨索齡期滿足要求后可以進行張拉，需要施加較小的預應力，避免張拉力和膨脹力的重疊。

3）角礫層滲漏處理。可以安插相應的PVC泄水管，外部設置濾網，確保其能夠在面層噴壺作業前完成，泄水管插入基坑側部土體的深度應超過400 mm，外露長度不能小于1 000 mm，同時，應盡可能遠離邊坡土體，這樣能夠有效避免下滲水流作用下，未開挖土體出現膨脹變形的問題。在面層噴護工作完成后，施工人員和現場管理人員需要做好泄水管的全面檢查工作，對其進行疏通，避免泄水管堵塞的問題，及時對管道開裂、破損等問題進行處理。如果因為滲流原因導致噴射混凝土無法有效凝固的區域，可以在進行施工的過程中，在混凝土漿液中加入相應的速凝劑，同時，結合施工面的實際情況，適當增加噴射面層厚度，做好對鋼筋網以及壓網筋的合理設置。

4.2 基坑施工監測控制

基坑工程施工中，需要做好必要的監測分析，以確保施工質量和施工安全。從保證監測效果的角度，基坑監測工作應該交給第三方監測單位實施，從基坑開挖階段開始，獲取相應的初始值，直到基坑穩定回填，確保基層周邊地表豎向位移、水平位移、建筑沉降、錨索應力等都能夠在相關標準允許的范圍內，切實保障施工安全。

監測結果顯示，不管是基坑本身的水平和豎向位移，還是周邊建筑的豎向位移都在相關規范允許的范圍內，周邊建筑的最大豎向位移只有3.2 mm。錨索內力在基坑開挖過程中的30 d內一直波動，但是，波動范圍并不明顯，主要是受到了基坑位移、氣溫變化以及邊坡側壁土體膨脹力的共同影響。因為下部土層的強度和硬度較大，在施工中如果采用先施工支護樁再施工測斜管的方式，施工設備難以達到預定位置[4]。基于此，在該工程中，先對測斜管進行了施工，然后再施工支護樁，需要注意的是，在支護樁施工中必須做好測斜管的保護工作，這樣才能保障其完好性，將測斜管在基坑施工監測控制方面的作用充分發揮出來。

5 結語

總而言之，在膨脹土場地基坑支護施工中，需要充分考慮膨脹土本身的特性，結合工程的實際情況，選擇恰當的支護方案，做好支護設計和支護施工控制工作，將支護結構的作用充分發揮出來，切實保障基坑乃至工程整體的施工質量和施工安全。