坑內土加固在南寧市某基坑支護設計中的應用研究

林鵬

（廣西基礎勘察工程有限責任公司，廣西南寧 530023）

0 引言

基坑開挖會破壞原來巖土層的平衡狀態，從而產生變形最終達到新的平衡狀態[1]。為保證基坑的安全和穩定，在基坑設計和施工中最為重要的就是控制基坑的變形。而受城市規劃要求控制，土釘、錨索等支護措施不能超出紅線范圍，限制了多種支護措施的使用。

在軟土基坑中，采用坑內土加固的方法可以顯著減少基坑支護結構的側向變形，抑制坑內土體隆起，止水堵漏[2]，同時對提高基坑的整體穩定性和限制基坑頂部的水平位移很有效[3]。采用坑內土加固的方法也可以減小排樁的嵌固深度和錨索錨固長度。本文以實際基坑工程為例，分析坑內土加固方法在基坑支護設計中的應用效果和施工應注意的問題。

1 基坑工程概況

擬建項目位于南寧市良慶區玉洞大道南側，規劃總用地面積18920.96m2，設二層地下室，基坑開挖深度5.80～16.80m，基坑周長約652.0m。本場地為北高南低的坡地，高差約10.0m。建設場地周邊環境較復雜?；颖眰绕马敿t線外約3.0～5.0m 零星分布老舊民房（2～6層，淺基礎），南側、西側為未完工市政道路。基坑工程安全等級為一級?；庸こ淘O計使用年限為1 年。

1.1 地層巖性

據鉆探揭露，場地內覆蓋層為第四系素填土①，第四系沖洪積黏土②、含礫黏土③、粉質黏土④；深部下伏基巖為石炭系（C）中風化較破碎石灰巖⑤、較完整石灰巖⑥。

（1）素填土①，黃色、褐色，松散至稍密狀，稍濕，主要由粘性土組成為主，含少量碎石，均勻性和密實性差，稍具有濕陷性，堆填約5～10 年。本層主要分布于場地南部。

（2）黏土②：黃褐色，硬塑狀，主要成分以黏土礦物為主，干強度高，韌性中等，無搖震反應，切面較光滑，局部含有少量礫石，土芯呈柱狀，本層局部分布于場地東部，厚度不穩定。

（3）含礫黏土③：黃褐色、灰褐色，硬塑狀，主要成分為黏性土，含礫石約10%，礫石粒徑以0.5～2.0cm 為主，最大粒徑約4.5cm，土層干強度和韌性中等，本層局部分布于場地東部，厚度不穩定。

（4）粉質黏土④：黃紅色，褐紅色，土質較均勻，結構緊密，可塑狀態，干強度中等，局部含少量粉細砂，局部相變為黏土。本層厚度大，分布于整個場地。

（5）較破碎灰巖⑤層：中風化，灰白色，灰色，隱晶質結構，中厚層狀構造。巖體較破碎，巖芯多呈塊狀，少數呈短柱狀。巖石質量等級為Ⅳ級。本層普遍分布于場地下部，巖面標高約103.0～67.0m，起伏很大。

（6）較完整灰巖⑥層，微風化，灰白色，灰色，隱晶質結構，中厚層狀構造。巖石堅硬，巖體較完整。巖石質量等級為Ⅲ級。巖芯多呈短柱狀，與較破碎石灰巖呈互層現象，鉆孔未揭穿。

基坑開挖范圍內的主要地層為素填土①、黏土②、含礫黏土③和粉質黏土④。

依據擬建場地的巖土詳勘報告，各巖土層力學參數建議值如表1 所示。

表1 各巖土層力學參數值

1.2 水文地質

場地水文地質簡單，坡地地形無地表水體，根據勘探資料，少量上層滯水賦存于填土①，深部孔隙水賦存于含礫黏土③和粉質黏土④中?；娱_挖深度范圍內無穩定地下水。土層呈弱滲透性，上層滯水由生活用水及雨水補給?？辈炱陂g（3—4 月）測得上層滯水初見水位埋深4.5～7.0m，標高109.1～120.5m，孔隙潛水初見水位標高109.1～114.8m，基坑揭露土層為弱滲透性。

2 基坑支護設計

本項目基坑自現有地面標高開挖深度5.80 ～16.80m。本著基坑工程“安全、合理、經濟、可行”的原則，考慮邊界條件、開挖深度、基坑面積、施工方便性、造價和工期等因素，結合大量的工程實踐經驗，經過多種方案比較，確定本基坑的支護方式為：坡頂放坡（土釘墻）+樁錨支護+坑內土加固，詳細支護結構如圖1 所示。本基坑利用紅線與地下室之間存在的距離，進行坡頂放坡，降低基坑風險和造價，基坑回填后再處理場地消防車道。

圖1 基坑支護剖面

本次支護設計利用理正深基坑計算7.0PB5 版軟件，對于基坑邊坡采用圓弧滑動法計算其穩定性和變形[4]。通過計算表明，采用坑內土加固方法后，明顯提高了被動區土體的抗剪強度、壓縮模量等物理性質，在滿足同等變形要求條件下，有效減小了排樁的嵌固深度和錨桿的錨固長度，保證了基坑安全，節省了工程造價。

2.1 支護樁

（1）支護樁采用直徑為800mm 的鋼筋混凝土灌注樁，樁身混凝土為水下混凝土C30，擬用旋挖鉆孔工藝，鉆進過程應控制傾斜1%以內，首選干作業，孔壁塌孔時需采用鋼護筒和泥漿護壁，或其他工藝工法。

（2）鋼筋籠材料：縱筋、加勁箍HRB400，螺旋箍筋HPB300。樁內縱筋沿樁周均勻布置，鋼筋籠制作和就位要嚴格控制，主筋間距允許偏差±10mm，鋼筋籠直徑允許偏差±10mm，箍筋間距允許偏差為±20mm，鋼筋籠長度偏差為±100mm。鋼筋籠縱筋連接采用焊接，鋼筋籠下端500mm 主筋宜向內側彎曲30°，籠端焊緊。

（3）采用商品混凝土（水下混凝土），必須具備良好的和易性，坍落度宜為200～240mm。混凝土強度等級為C30，粗骨料粒徑不大于25mm。鋼筋籠保護層厚度為70mm。

（4）采用低應變法檢測樁身完整性，檢測樁數不少于總樁數的20%，且不少于5 根。

2.2 坑內土加固

坑內土加固的方法多種多樣，其效果也因地域的差異而表現不同。每種坑內加固方法都有各自適用的條件和范圍，并不是所有基坑的坑內加固方法都相同或相似[5]，本次主要采用特種旋噴樁對坑內土進行加固。

（1）坑內土加固采用具備攪拌功能的大型專用旋噴樁機施工，單軸雙重管法工藝（噴漿噴氣），四噴四攪成樁。采用大功率機械，確保穿透素填土、黏土、礫黏土層等。鉆桿攪拌頭直徑1000mm，水泥土成樁直徑1000mm，設計28d 齡期抗壓強度1500kPa。

（2）嚴格控制樁的垂直度及樁位偏差。采用單根大芯（不小于φ219）鉆桿施工，樁機設置護筒定位，垂直度偏差0.5%。

（3）空壓機氣壓不小于1.0MPa，排量不少于12m3/min。泥漿泵供漿壓力不小于3.50MPa，排量不少于250L/min。泥漿泵供漿壓力不小于3.50MPa，排量不少于250L/min。

（4）采用P.O 42.5 普硅水泥，水灰比1.0～1.20，水泥摻量不小于20%，基坑底以上空樁段水泥摻量10%。

（5）成樁后7d 內開挖檢查成樁直徑及質量，檢查數量不小于總樁數5%。

（6）坑內土加固樁施工面標高宜為支護樁樁頂標高，先施工旋噴樁，后施工支護樁，咬合搭接100mm。

2.3 冠梁、腰梁

（1）梁寬高1000mm×1000mm，冠梁混凝土強度等級為C30，保護層厚度為25mm，鋼筋采用三級鋼HRB400。

（2）縱筋搭接長度：綁扎連接長度≥35d；焊接時，單面焊≥10d，雙面焊≥5d。

（3）澆灌混凝土施工前，應鑿除、清除樁頭浮漿層。澆筑混凝土之前應適當灑水濕潤，混凝土澆筑應連續進行。

（4）冠梁、腰梁混凝土強度達到設計強度80%以上，方可進入下一道工序。

2.4 預應力錨桿（索）、土釘

（1）本場地為控制錨桿不超紅線，錨固段采用擴徑錨桿（索），擴徑段水泥土直徑500mm，并采用較大的傾斜角。局部位置用地紅線距離較近，如無法獲準超紅線施工，調整設計指標（加大傾斜角，并加長錨桿）。

（2）錨固段采用單管高壓旋噴樁工藝，高壓泥漿泵噴漿壓力不小于28MPa，錨固段的水泥采用P.O 42.5普硅水泥，用量平均不少于150kg/m，水灰比1.0，擴徑體直徑500mm。正式施工前應在淺部試鉆試噴，標定高壓旋噴施工參數。

（3）鋼絞索制作：按設計長度裁剪，預留1.50m 錨具鎖定操作長度，錨索端部采用鋼端板固定。

（4）引孔：按設計傾斜角引孔，直徑不小于150mm，以鉆桿順利送入鋼絞線為準。

（5）鋼絞索安裝：引孔后采用旋噴樁機鉆桿，將錨索送至設計深度（鉆桿不轉動）。

（6）啟動高壓泥漿泵，從錨桿端部噴漿提桿，擴徑段提速不宜大于15cm/min，至自由段后停止噴漿。

（7）本工程預應力錨桿（索）應進行基本試驗，試驗3 根。完工后進行驗收試驗，抽檢數量不少于總數的5%，同一土層檢測數量不少于3 根。試驗最大拉力為拉力標準值Nk 的1.4 倍。

（8）材料：水泥采用P.O 42.5 普硅水泥，鋼絞線強度標準值：1860MPa，φ15.24，鋼花管φ48，鋼筋三級螺紋鋼HRB400。

（9）預應力錨索鎖定拉力為拉力標準值Nk，錨桿鎖定后方可開挖樁前土方。

（10）打入式土釘裁截單根螺紋鋼，按設計角度人工或機械打入。入土定位偏差不大于100mm。

（11）錨桿、土釘施工過程中，避免損壞附近地下管線。發現異常應立刻停鉆，報設計單位進行調整。

3 地下水控制

（1）本項目基坑開挖深度范圍內無穩定地下水，僅有少量賦存于素填土內的上層滯水，土層弱滲透性。

（2）坡頂依地勢設置排水溝或擋水墻，防止坑外雨水灌入基坑內。具備自流條件，坡頂設置截水溝。若地勢不具備自流條件，改為設置坡頂砌磚擋水墻，高度300mm，確保坡頂不積水。

（3）坡面按3.0m×3.0m 間距設置泄水管，排除土體或樁背積水。

（4）基坑內設邊溝及集水井，水泵抽排積水。井點間距、位置、水泵排量，應根據場地實際水量調整。初步選擇水泵排量15m3/h。

（5）基坑內在外墻基礎與基坑側面之間設置集水井，尺寸為800mm×800mm，深1.0m。沿基坑底設置300mm×300mm 排水溝（臨時邊溝），無工作面區段采用碎石埋設盲溝。基坑內抽排水經過沉淀池后，排入市政雨水涵。

（6）雨季期間，受降雨及可能的滲水影響，應增加水泵抽水，配備大水泵（按60m3/h 預配），水泵臺數不少于3 臺（根據需要及時調整）。

4 基坑監測

開挖深度大于5m 或開挖深度小于5m 但現場地質情況和周圍環境較復雜的基坑工程應實施基坑工程監測。本基坑在開挖過程與支護結構使用期內，必須進行支護結構的水平位移監測和基坑開挖影響范圍內建

（構）筑物、地面的沉降監測?；邮┕で皯山ㄔO方委托具備相應資質的第三方實施現場監測。監測單位應編制監測方案，并經建設方、設計方、監理方等認可，必要時需與周邊涉及方協商實施。監測期應從基坑施工前開始，至地下工程完成基坑肥槽回填為止。

5 結語

（1）通過實際基坑工程案例計算分析，采用本文提出的支護措施，取得良好支護的效果，兼顧了安全性和經濟性，對今后同類型的基坑工程支護具有重要的參考價值。

（2）采用坑內土加固方法能夠有效解決復雜深基坑的變形穩定問題，減小排樁的嵌固深度和錨索的錨固長度，同時也能提高建筑地基的承載力，較少。

（3）基坑開挖過程中或基坑開挖后，如基坑邊坡出現裂縫、變形以致滑動的失穩險情，其本質是土體潛在破裂面上的抗剪強度未能抵抗剪應力的結果。因此搶險應急的防護措施也基本上從這兩個方面考慮，一方面設法降低土體中的剪應力；另一方面提高土體或邊坡的抗剪強度。

（4）本基坑地形復雜，地質條件較差，周邊環境較復雜，基坑支護設計時應堅持采用動態化設計及信息化施工，應根據基坑施工情況、開挖情況、基坑監測數據等，及時修正各種不確定性造成的參數偏差。根據施工過程和基坑監測的反饋信息，及時指導基坑施工和使用。