排樁+內支撐復合支護體系在深基坑中的應用

［關鍵詞］ 基坑支護；排樁+內支撐；復合支護體系；方案；施工要點

隨著基坑深度的加大，在填土厚度較大、基坑周邊分布對沉降變形敏感的建筑物以及地下管線等基坑支護工程中應用復合支護體系，對于保證基坑安全和經濟性發揮著重要作用。因此，本文以銀業嶺秀廣場基坑支護項目為背景，對排樁+內支撐（半環撐）復合支護體系在深基坑中的應用進行研究。

1. 項目概況

本項目位于珠江三角洲平原。項目建設包括兩棟20～21F 大樓，樓高為86.05～95.95 m，裙樓（6F），樓高23.95 m，整體設兩層地下室，設計地坪±0.00高程為3.15m。本建筑設計±0.00相對于絕對標高3.15 m，現狀地面整平標高為3.0 m。基坑大開挖深度為10.75 m，基坑開挖底標高及挖深如表1所示。

項目北側為9F學生公寓，西側為5F教學大樓，均為地下室，為柱基礎；東側和南側緊鄰錦榮路和南國東路，且人行道市政管線眾多，錦榮路車流量不大，南國東路為市政干道，車流量較大，基坑東南角有一寬約5 m、深2～3 m的河涌。

2. 基坑周邊荷載條件

根據本工程基坑周邊環境，結合土方車輛、商品混凝土罐車、裝載機和反鏟挖機等常用機械的等效荷載，以及鋼筋、砂、碎石等建筑材料堆放的等效荷載并考慮消防車荷載，在綜合考慮各條件下，確定本基坑坡頂地面設計堆載為15kPa，出口土及行車道路面設計堆載為40kPa。

3. 水文地質情況

經勘查可知，本場地地基由人工填土層（Qml）、海陸交互相沖淤積土層（Qmc）組成，基底巖石為早奧陶世二長花崗巖（Q1ηγ）風化基巖，工程地質綜合剖面分為7層。對基坑施工影響深度范圍內的巖土參數如表2所示。

場地地下水類型為上層滯水、松散砂層孔隙水以及基巖裂隙水，地下水涌水豐富，由大氣降雨、地下水循環、生活廢水補給，通過蒸發、地下徑流排泄。透水性較大，容易出現流砂管涌等不良地質現象。

綜合考慮該基坑周邊環境、水文地質情況、基坑深度等因素，該基坑支護結構的安全等級設計為一級。

4. 基坑支護結構方案設計

4.1方案選擇

由于本基坑周邊環境復雜、地質條件較差，如果基坑周邊建筑物、市政道路出現較大沉降都可能導致社會不安及影響管線安全。沉降的原因主要表現在兩個方面：一是基坑支護結構剛度較小，容易引起基坑側壁側向變形，導致基坑坡頂地面裂縫或出現較大沉降；二是基坑周邊水位下降過大，容易因地面變形過大而影響周邊建筑物及市政道路安全。針對這兩種因素，在遵循“安全可靠、技術先進、方便施工”的前提下，應選擇經濟合理的支護方案。結合本工程基坑開挖深度、周邊環境、地質條件，可選用的基坑支護方案有排樁+內支撐支護、地下連續墻+內支撐、錨拉排樁、錨拉地下連續墻等，適用支護結構形式比較如表3所示。

在比較分析表3中常用支護結構特點的基礎上，相比單一支護體系的錨拉排樁和錨拉地下連續墻，復合支護體系的排樁+內支撐和地下連續墻+內支撐更適用于本項目基坑支護。

4.2基坑支護體系選型

（1）圍護體系選型。通過上述比較分析，本工程適用的圍護結構有鉆孔灌注樁排樁和地下連續墻。但是綜合分析兩種圍護結構的優缺點，結合本工程施工條件、開挖深度及土層性質等，并考慮安全性和經濟性因素，本次圍護結構宜采用Ф1000@1400灌注樁作為支護樁，且部分剖面采用一長四短的長短樁布置，長樁嵌固入巖不小于1.0m，短樁嵌固入巖8.0m，樁身砼強度為C30。

（2）內支撐體系選型。從基坑開挖深度、換撐角度分析，可采用兩道或三道內支撐；從工期、施工難度等角度考慮，采用兩道內支撐，同時采用半環撐以控制變形，降低對周邊環境的影響。從工期和工程造價角度綜合考慮，兩道內支撐更具優勢。由于本基坑開挖深度較大，為確保平面支護體系結構的安全可靠，平面布置采用半環+對撐形式，半環撐截面尺寸為1800 mm×1000 mm，支撐下立柱樁采用鋼管立柱。

（3）止水帷幕選型。綜合分析本工程水文止水帷幕采用Ф850@600 三軸水泥土攪拌樁+支護樁間咬合Ф800@1400單軸大直徑攪拌樁組合截水，既可以減少樁間土流失，還可以加強截水效果，起到擋土與截水作用。該工程南半部坑底以下存在淤泥質粉砂層，透水性較大，可能會導致坑底流砂突涌，需加深止水帷幕形成閉合式止水帷幕，需要在防護體上設置Ф1000的立柱樁，設置兩道800×800砼支撐，實現與攪拌樁的無縫咬合，防止攪拌樁之間的滲漏，提高整個支護結構的止水效果。

（4）排降水方案選型。本工程排降水方案采用集水明排。在坡頂合適位置設計三級沉淀池，基坑積水經過濾排入市政管道。如果集水明排不能滿足土方開挖施工要求，可采取小口徑降水井降水。坡頂集水井間距70 m，坡底集水井間距25 m。在基坑施工期間，坑內可超前設置若干較大容積的集水池進行明排。

5. 施工要點

（1）鉆孔灌注樁施工。在施工時，實行跳樁施工，砼灌注完成24小時后方可進行鄰樁成孔施工。嚴格控制護壁泥漿的比重、黏度和含沙率，滿足規范要求后，方可進行水下砼灌注。待鋼筋籠安放完成，及時進行水下混凝土灌注，砼強度等級為水下砼C30，減少成孔的停置時間。第一次混凝土C30灌注至基坑底，初凝后向鋼管內再次澆筑同強度混凝土至注滿成柱，并設置立柱沉降監測點，確保符合設計要求。當灌注樁主筋錨入冠梁的長度為35m，冠梁、支撐梁施工完成，砼達到設計強度70%以上，方可進行開挖施工。

（2）土方開挖。土方開挖必須嚴格遵循“先支后挖，分區分層分段，兼顧整合平衡”的原則。土方開挖分層厚度不大于1.5 m且需對稱開挖，分段開挖長度宜控制在15～20 m之間，不應大于30 m，當開挖深度和強度滿足設計要求時，安排設置簡易排水溝，按照“先排水后挖土”的原則，在排水開始后，方可進行下一層土方開挖。機械開挖后在坑底預留200～300 mm由人工開挖并修整，減少土層擾動。

（3）內支撐施工。支撐梁采用C30混凝土，保護層厚度為30 mm，共設兩道內支撐。當開挖至第一道支撐底時，現澆鋼筋混凝土的支撐、腰梁、立柱等相互交匯點，并布置支撐梁受力監測點，當發現支撐受力接近設計值并呈增加趨勢時，及時加固現有支撐或增加新的支撐。當開挖至第二道支撐底時，平直安裝腰梁，符合設計的受力狀態，與灌注樁連接牢固，并采用C35砼澆筑腰梁，進行第二道支撐系統施工（步驟同第一道）。當地下室外墻板與支護樁臨時支撐強度達到設計強度的80％后，方可采用切割法或爆破法拆除第二道支撐體系，并實時監測支護結構及附近建筑的變形情況，如果支護樁累計變形超過設計允許值30mm，必須停止拆撐，進行換撐加固處理。在完成地下兩層全部底板施工后，地下室外墻板與支護樁臨時支撐強度達到設計強度的80％后，即可拆除第一道支撐體系。

（4）攪拌樁施工。攪拌樁樁身采用“兩噴兩攪”施工工藝，下沉及提升均為噴漿攪拌，鉆機鉆進攪拌速度一般控制在0.5～0.8m/min，提升攪拌速度一般在1.0～1.5m/min（臨近保護對象時取低值），提升速度不宜過快，避免出現真空負壓、孔壁塌方等現象。制備好的水泥漿不得停置時間過長，漿液在灰漿攪拌機中要不斷攪拌，保證水泥土充分攪拌混合均勻，直到送漿。水泥漿液應過篩，確保無結塊、無雜質，噴漿應連續。攪拌樁采用C32.5R復合硅酸鹽水泥，參數如表4所示。

6. 基坑監測

在基坑施工過程中，為保證基坑施工的安全與穩定，降低基坑開挖對周圍建筑及市政道路的影響，應做好基坑監測工作。嚴格按照監測標準和要求進行一級監控，設置基坑坡頂水平沉降及位移監測點19個、樁頂水平位移監測點19個、周邊建筑道路沉降監測點21個、土體深層位移監測點8個、支撐軸力及變形監測點每層21個、立柱沉降監測點26個、圍護樁內力監測點8個、環撐水平位移監測點每層9個等。對各監測點進行實時監測，一旦發現異常值或超過預警值，立即采取有效的加固措施，排除安全隱患。

7. 結論

銀業嶺秀廣場基坑支護項目場地水文地質條件周邊環境復雜，對基坑周邊環境保護和排降水要求高，屬于深基坑工程。通過在該基坑工程中應用排樁+內支撐復合支護體系得出以下結論：

（1）從安全性和經濟性角度出發，基坑采用灌注樁排樁+兩道內支撐（半環撐）支護，在確保支護體系的穩定性，保障道路管線及周邊相鄰的建筑物安全，為土方開挖和主體結構施工創造了安全的環境同時，還縮短施工工期，節省了工程造價成本，值得在同類基坑工程中進行推廣。

（2）止水帷幕采用三軸水泥土攪拌樁+支護樁間咬合單軸大直徑攪拌樁形式，起到擋土與截水作用，并增設立柱樁和兩道砼支撐，提高了攪拌樁的止水性能和支護結構的強度。

（3）此外，在基坑支護施工中，還應加強對水平位移、周邊建筑道路沉降、土體深層位移、立柱沉降、支撐（半環撐）軸力以及環撐水平位移等項目進行監測，有效保證基坑支護結構的穩定性及安全性。