綜合支護(hù)技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用

陜西建工集團(tuán)總公司 西安 710003

1 工程概況

西安市某工程地下2層，地上9層，建筑面積為58 520 m2?；颖眰?cè)距圍墻（建筑紅線）3 m，距市政道路7 m，距高壓輸電線20 m；西側(cè)距已有建筑21 m，東側(cè)和南側(cè)距周邊鄰近單位圍墻2～3 m。該工程基坑深度11.70 m，開挖長度189 m，寬度69.30 m，土方量約130 000 m3。施工場地狹小，無放坡條件（圖1）。

圖1 基坑平面示意

在按原設(shè)計(jì)方案開挖近4 m后，由于客觀原因，設(shè)計(jì)方案有了明顯變動，導(dǎo)致已開挖的東側(cè)邊坡需要退回2 m，為減少土方外運(yùn)量和后期回填量，并增加施工階段可利用的場地面積，項(xiàng)目部決定對退回后不再利用的基坑采用人工方式進(jìn)行回填。

2 工程水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

本工程地貌屬于樂游塬黃土梁北緣，在勘探深度內(nèi)地層自上而下依次為：人工填土、第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土、殘積古土壤、中更新統(tǒng)風(fēng)積黃土、沖積粉質(zhì)黏土、中粗砂、沖湖積粉質(zhì)黏土及粗砂等。

場地地層分布連續(xù)、均勻，根據(jù)《西安城市工程地質(zhì)圖集》（1998年版），f7地裂縫自擬建場地南側(cè)約100 m處通過，可不考慮其對擬建建筑物的影響。

2.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)鉆孔揭露，場地地下水埋深在7.82～8.43 m之間，高于基底標(biāo)高3.31～3.70 m。地下水位變化幅度約為2 m，屬潛水類型。

3 施工難點(diǎn)

1）本工程基坑開挖深度超過5 m，屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項(xiàng)工程范疇，施工過程中的安全風(fēng)險高。

2）地下水位高，基礎(chǔ)和部分地下室處于水位以下，降水量大，施工難度大。

3）基坑開挖土方量約130 000 m3，土方的外運(yùn)量大，受市政道路通行時段限制，土方的外運(yùn)速度較慢，護(hù)坡的暴露時間較長。

4）施工場地狹小，無法形成環(huán)形施工道路，車輛通行和物料堆放集中在基坑北側(cè)，且距坑邊距離近，對支護(hù)要求高。

5）基坑北側(cè)為城市主干道，車流量大，且有110 kV高壓輸電線路，基坑影響范圍內(nèi)有多條通信、排污管道，對基坑施工影響較大[1,2]。

4 支護(hù)及降水方案設(shè)計(jì)

4.1 支護(hù)方案設(shè)計(jì)

本支護(hù)設(shè)計(jì)本著“安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、保護(hù)環(huán)境和施工方便”的原則，對基坑南、西、北三面采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，如圖2所示。鋼筋混凝土護(hù)坡樁φ0.80 m，混凝土強(qiáng)度等級C30。樁間距1.60 m，樁長19 m，共計(jì)303根。樁頂與自然地面平齊，嵌固深度7.30 m，在標(biāo)高-6.00 m和-9.50 m處各設(shè)1道錨索，為一樁一錨，錨索長20 m，傾角15°，冠梁尺寸為800 mm×600 mm。

基坑?xùn)|側(cè)因變更上部還需填土，無法滿足錨索錨固要求，經(jīng)向設(shè)計(jì)人員反映后采用樁錨加擋土墻支護(hù)形式，如圖3所示。鋼筋混凝土護(hù)坡樁長15 m，共計(jì)29根，樁的其余設(shè)計(jì)參數(shù)與其他三面相同。樁頂位于自然地面以下4 m，在標(biāo)高-9.50 m處設(shè)1道錨索，為一樁一錨，錨索長度18 m，傾角15°。

圖2 護(hù)坡樁及錨索支護(hù)示意

圖3 護(hù)坡樁及錨索加擋土墻支護(hù)示意

冠梁上部人工填土部位為磚砌擋土墻，從冠梁面開始從寬700 mm按兩皮一收至地面逐步縮為寬240 mm，坡度比為1∶0.60。擋土墻頂部設(shè)高200 mm混凝土壓頂。

4.2 護(hù)坡面層設(shè)計(jì)

樁間土連續(xù)防護(hù)面層由鋼筋網(wǎng)、掛網(wǎng)鋼筋和橫向拉筋等構(gòu)成。坡面掛φ6.50 mm@200 mm（錨索上下0.50 m距離內(nèi)均加密至100 mm）鋼筋網(wǎng)片，面層噴厚80 mm的C20細(xì)石混凝土。鋼筋網(wǎng)片采用掛網(wǎng)鋼筋與樁體連接，用φ14 mm的T形插筋和φ6.50 mm的U形卡固定。插筋水平與垂直向間距1.50 m。鋼筋網(wǎng)與橫向拉筋采用鐵絲綁扎連接，橫向拉筋與掛網(wǎng)鋼筋采用單面焊接。

為排出護(hù)坡面內(nèi)部的殘留滯水，在坡底位置設(shè)置φ50 mm的PVC排水管，深500 mm，水平間距1.60 m（設(shè)于樁間），向外設(shè)3%的排水坡度，周圍填礫石。

4.3 降水方案設(shè)計(jì)

根據(jù)場地的水文地質(zhì)條件，采用管井井點(diǎn)降水。降水井深度30 m（從自然地面算起），間距18 m，距離基坑上口線1.50 m，周圍共布置32口降水井，其中基坑內(nèi)布置3口觀察井。井成孔φ0.80 m，井管采用內(nèi)徑0.50 m的無砂礫石井管，孔隙率不小于15%，保證接口平整，內(nèi)壁光滑。

5 施工技術(shù)要點(diǎn)

5.1 測量定位

護(hù)坡樁的定位放線誤差在垂直于軸線方向控制在10 mm以內(nèi)，且不得偏向基坑內(nèi)，護(hù)坡樁垂直施工誤差不得大于1%。施工時先準(zhǔn)確定出基坑開挖邊線的位置，在此基礎(chǔ)上考慮施工的水平誤差和垂直誤差，并結(jié)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移3 mm進(jìn)行外放，以保證支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面不侵入結(jié)構(gòu)。

5.2 灌注樁施工

灌注樁利用螺旋鉆孔機(jī)成孔，施工時采取隔二打一的跳打方式，并在澆筑混凝土24 h后進(jìn)行鄰樁成孔施工，防止因土體擾動而對已澆筑樁造成的影響。

5.3 擋土墻施工

擋土墻砌磚與填土配合施工。每次砌筑高度為0.60 m，凝固后進(jìn)行土方回填，分層夯實(shí)。

5.4 降水井施工

成井采用泥漿鉆進(jìn)工藝，施工時避免泥漿過厚，保持過濾器暢通以防影響井壁濾水效果。成井后必須充分洗井，時間不少于3個臺班，要基本達(dá)到水清。填礫采用直徑為3～5 mm的豆石，清除泥砂后沿井口四周投入。

成井后進(jìn)行單井試抽檢查降水效果。降水過程中定期取樣測試含砂量，含砂量需控制在0.05%以內(nèi)。

降水水泵應(yīng)間隔分批開啟，以防水位陡降造成周邊沉降急劇增加，水位降至坑底0.50 m以下形成降水漏斗后，逐步減少水泵開啟數(shù)量，保持水位穩(wěn)定即可。

5.5 錨索施工

隨土方進(jìn)度，當(dāng)土層開挖至錨索設(shè)計(jì)面以下1 m時進(jìn)行錨索施工。預(yù)應(yīng)力錨索成孔采用錨桿鉆機(jī)機(jī)械成孔，二次注漿工藝，首次注漿壓力不小于0.50 MPa，二次注漿壓力不小于1.50 MPa，每根錨索的注漿水泥用量不小于500 kg。當(dāng)錨索固結(jié)體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%后，方可張拉鎖定。

在陽角部位，錨索水平位置和傾角可適量調(diào)整，以避免兩個方向上的錨索相互影響。

5.6 基坑圍護(hù)

在離坑頂和坑底邊200～300 mm處分別設(shè)置200 mm×200 mm混凝土排水溝，溝底坡度為0.30%。間距50 m及在轉(zhuǎn)角部位設(shè)置1 m×1 m×1 m的集水坑，并準(zhǔn)備一定數(shù)量的抽水設(shè)備及時排水[3,4]。

對基坑周邊地面進(jìn)行硬化并向四周放坡，防止雨水和地表水滲入?？刂苹又苓叺暮奢d，對施工出入口載重車輛通過較頻繁的地段鋪設(shè)厚10 mm鋼板以保護(hù)路面。

開挖至坑底后，及時組織驗(yàn)槽及下道工序施工，以盡量減少暴露時間和對基底地基土的擾動。

6 施工監(jiān)測

6.1 監(jiān)測方式

因工程周邊較為復(fù)雜，所以要對護(hù)坡樁頂水平和垂直位移進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測方式采用視準(zhǔn)線法，沿冠梁共布置31個監(jiān)測點(diǎn)，水平間距為15～20 m；對已有建筑物采用水準(zhǔn)測量，設(shè)置4個監(jiān)測點(diǎn)；對周圍道路采用水準(zhǔn)測量，設(shè)置8個監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測點(diǎn)分布如圖4所示。

圖4 監(jiān)測點(diǎn)分布

6.2 監(jiān)測要求

監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置在距離基坑水平位置1.40 m以內(nèi)、開挖變形影響范圍以外，并在施工前測量2次穩(wěn)定的初始值。開挖期間每開挖1層監(jiān)測1次；開挖后的1個月內(nèi)每周監(jiān)測1次；之后半年內(nèi)每2周1次，然后每月1次直到回填結(jié)束。整個施工中若出現(xiàn)異常，如地面、支護(hù)結(jié)構(gòu)或周邊建筑物出現(xiàn)裂縫、沉降，遇到降雨、降雪、氣溫驟變，基坑出現(xiàn)異常的滲水或漏水、坑外地面荷載增加等各種環(huán)境條件變化情況時，需要增加監(jiān)測次數(shù)，必要時每天1次或數(shù)次，直至連續(xù)3 d的監(jiān)測數(shù)值穩(wěn)定。

對各點(diǎn)的變形報(bào)警值規(guī)定為：護(hù)坡樁樁頂累計(jì)水平變形超過30 mm或連續(xù)5 d內(nèi)變形大于1 mm/d；已有建筑物和周圍道路各監(jiān)測點(diǎn)間的沉降差超過20 mm或沉降總量超過30 mm。

6.3 監(jiān)測結(jié)果

為測得初始值，在基坑開挖前監(jiān)測了2次并取其平均值作為初始值。至土方回填完成，建設(shè)單位委托專業(yè)公司共進(jìn)行了22次監(jiān)測，歷時280 d?；幽媳毕蛟O(shè)置的監(jiān)測點(diǎn)向基坑內(nèi)水平位移最大的點(diǎn)為26#點(diǎn)，其位移量為19 mm（向北），基坑?xùn)|西向設(shè)置的監(jiān)測點(diǎn)向基坑內(nèi)水平位移量最大為15#點(diǎn)，其位移量為7 mm（向西）。在監(jiān)測過程中，未發(fā)現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果接近或達(dá)到預(yù)警值等異常情況，施工過程中邊坡安全[5,6]。

對鄰近已有建筑物和道路監(jiān)測結(jié)果如圖5、圖6所示。已有建筑最大沉降為Q4點(diǎn)，其沉降量為5.00 mm；道路最大沉降為L1點(diǎn)，其沉降量為3.30 mm，各期監(jiān)測沉降速率及沉降動態(tài)數(shù)據(jù)表明，周邊鄰近建筑物處于穩(wěn)定狀態(tài)。

7 結(jié)語

圖5 已有建筑沉降曲線

圖6 道路沉降曲線

1）基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)和施工必須結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，施工人員必須對照地質(zhì)勘察資料對每層土質(zhì)進(jìn)行檢查，如有不符，須由設(shè)計(jì)人員進(jìn)行及時調(diào)整。

2）基坑?xùn)|側(cè)由原設(shè)計(jì)的樁錨支護(hù)方式改為樁錨加擋土墻方式，減少灌注樁、錨索和坡面工程量，既減少工程造價近百萬元人民幣，又可充分發(fā)揮各種支護(hù)方式的優(yōu)點(diǎn)，滿足了經(jīng)濟(jì)性、安全性和適用性的要求。

3）根據(jù)位移監(jiān)測結(jié)果，最大水平位移點(diǎn)集中在基坑西南角，此部位為建筑物的下沉廣場，土方只回填至-7.50 m（其余部位回填至自然地坪-2.10 m處），護(hù)坡樁的頂部暴露時間更長，直至下沉廣場擋土墻施工完畢變形終止。

4）本工程項(xiàng)目已施工完成，根據(jù)施工及監(jiān)測情況表明，本支護(hù)方案的設(shè)計(jì)和施工是合理可靠的，取得了很好的效果，對今后類似工程有一定的參考作用。