無肥槽施工技術(shù)在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

熊 昌 周小松

(機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710043)

無肥槽施工技術(shù)在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

熊 昌 周小松

(機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710043)

結(jié)合某工程的水文地質(zhì)條件，介紹了該工程的基坑支護(hù)形式，并闡述了無肥槽施工技術(shù)在基坑支護(hù)中的應(yīng)用方法，經(jīng)實(shí)踐證明：無肥槽施工方法減少了土方開挖回填量、縮短了基坑風(fēng)險(xiǎn)期、解決了場(chǎng)地用地空間不足的問題。

基坑，無肥槽工法，支護(hù)形式，開挖回填

隨著深基坑工程量越來越多，不同的施工方法所帶來的效益區(qū)別很大，特別是西安地區(qū)土方費(fèi)用較高，如何節(jié)省土方開挖、回填量是建設(shè)方以及支護(hù)設(shè)計(jì)人員不可回避的話題，且西安曾發(fā)現(xiàn)多個(gè)項(xiàng)目出現(xiàn)肥槽回填不實(shí)，造成后續(xù)地基下沉、變形，引起人們恐慌的例子。此外，目前西安深基坑一般暴露時(shí)間較長(zhǎng)，超深基坑實(shí)際使用期限一般不少于2年，超過了規(guī)范的使用期，如果單純靠增加基坑支護(hù)措施的安全度來平衡超期使用帶來的風(fēng)險(xiǎn)，如此，支護(hù)成本則會(huì)大大增加。如何找到一種既能節(jié)約支護(hù)成本又能降低支護(hù)風(fēng)險(xiǎn)的支護(hù)方式已成為越來越多工程技術(shù)人員所思考的方向。無肥槽施工技術(shù)恰恰能降低此風(fēng)險(xiǎn)，基坑采用無肥槽施工，直接在樁間噴面上做防水施工地下室側(cè)墻，一般多層地下室，施工1層～2層后支護(hù)風(fēng)險(xiǎn)大大降低，如此，可顯著縮短基坑支護(hù)風(fēng)險(xiǎn)期。且無肥槽施工消除了肥槽回填質(zhì)量差造成的相關(guān)質(zhì)量通病，大大降低了土方開挖回填量，在不增加用地面積的情況下，能擴(kuò)大地下室面積，在不減少地下室面積的情況下，能有效降低基坑支護(hù)代價(jià)。由于有前面所述眾多優(yōu)點(diǎn)，無肥槽施工技術(shù)越來越受到建設(shè)方以及設(shè)計(jì)方的重視，陜西越來越多深基坑采用此種方式以節(jié)省工程整體成本以及降低支護(hù)安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 工程實(shí)例

1.1 工程概況

場(chǎng)地位于西安市高新開發(fā)區(qū)，主要由公寓樓、展廳及地下車庫(kù)組成。地面標(biāo)高介于408.83 m～409.89 m。場(chǎng)地地貌單元屬皂河二級(jí)階地。基坑絕對(duì)開挖深度約15 m。

1.2 場(chǎng)地地層情況介紹

根據(jù)鉆探現(xiàn)場(chǎng)描述、原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，現(xiàn)自上而下分層描述如下：

①1雜填土：灰褐色，稍濕，以黏性土為主，含大量灰渣、磚渣等，結(jié)構(gòu)雜亂，巖性不均。局部厚度較大。該層層厚0.50 m～9.80 m。①2素填土：淺褐色，稍濕，以黏性土為主，含零星灰渣、磚渣等，結(jié)構(gòu)雜亂，巖性不均。局部厚度較大。該層層厚0.40 m～9.80 m，層底深度0.40 m～9.80 m,層底高程399.34 m～409.43 m。②黃土：褐黃色，硬塑～可塑，大孔隙及蟲孔發(fā)育，含較多云母片，蝸牛殼。具濕陷性。層厚0.40 m～10.1 m，層底深度9.50 m～10.50 m,層底高程398.82 m～399.75 m。③古土壤：紅褐色，可塑～硬塑，孔隙發(fā)育，具團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。含鈣質(zhì)網(wǎng)膜，底部有0.3 m厚的鈣質(zhì)結(jié)核層，較富集，核徑一般為1 cm～3 cm，局部成層，局部具濕陷性。層厚3.80 m～4.50 m，層底深度13.70 m～14.90 m,層底高程394.54 m～395.48 m。④黃土：灰黃色，軟塑～可塑，孔隙發(fā)育，含零星、結(jié)核。層厚0.50 m～4.20 m，層底深度14.80 m～18.50 m,層底高程390.65 m～394.43 m。⑤1細(xì)砂：淺黃色，飽和，中密。砂質(zhì)純凈，級(jí)配不良；成分為石英、長(zhǎng)石及少量暗色物質(zhì)。呈透鏡體分布。層厚2.50 m～3.90 m。⑤粉質(zhì)黏土：灰黃色，軟塑～可塑。針狀孔隙發(fā)育，含少量鐵錳質(zhì)條紋、砂粒、鈣質(zhì)結(jié)核等。局部夾薄層⑤1細(xì)砂，偶見蝸牛殼。層厚6.00 m～9.10 m，層底深度23.7 m～24.60 m,層底高程384.49 m～385.83 m。⑥中砂：淺黃色，飽和，密實(shí)。砂質(zhì)純凈，級(jí)配不良；成分為石英、長(zhǎng)石及少量暗色物質(zhì)，局部顆粒較粗，含零星礫石。層厚2.9 m～4.20 m，層底深度26.9 m～28.20 m,層底高程381.23 m～382.14 m。

1.3 水文資料

勘察期間(2011年12月)，地下水靜止水位埋深為14.60 m～15.90 m，相應(yīng)標(biāo)高介于393.33 m～394.39 m，屬潛水類型。據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，水位年變化幅度2.00 m左右。基坑開挖期間未見地下水，不需要進(jìn)行降水作業(yè)。

2 基坑支護(hù)形式

由于場(chǎng)地用地緊張，距周邊建筑物距離較近，局部地段地下室外墻線距離現(xiàn)有5層磚混建筑約2 m，5層磚混建筑基礎(chǔ)埋深為2.5 m，若按有肥槽施工留1.5 m寬肥槽寬度，則常用的錨拉樁支護(hù)無法施工，為此，我方作為支護(hù)設(shè)計(jì)單位給建設(shè)方建議，在不減小地下室面積的情況下，采用無肥槽工法施工，這樣地下室外墻線距離支護(hù)樁施工線留約0.25 m護(hù)坡樁施工誤差以及樁間噴面的厚度，可采用傳統(tǒng)的錨拉樁支護(hù)。

2.1 基坑距相鄰建筑物較近處支護(hù)方案

考慮到相鄰5層建筑的基礎(chǔ)埋深為2.5 m，設(shè)計(jì)將護(hù)坡樁樁頂下放2 m，上部采用放坡掛網(wǎng)噴面，盡量降低支護(hù)代價(jià)。

采用樁頂下壓2.0 m錨拉樁支護(hù)，護(hù)坡樁間距2.4 m，錨索間距1.2 m，樁徑800 mm，2層預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行支護(hù)。護(hù)坡樁內(nèi)側(cè)采用掛網(wǎng)噴面進(jìn)行封閉處理，網(wǎng)筋6.5@250，噴射混凝土面層厚度為80 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20，網(wǎng)筋與護(hù)坡樁采用M14膨脹螺栓連接，膨脹螺栓水平間距與護(hù)坡樁水平間距匹配，豎向間距1.3 m。

護(hù)坡樁樁長(zhǎng)18.5 m，樁頂設(shè)置冠梁，護(hù)坡樁縱向通長(zhǎng)主筋20Φ25，螺旋筋φ8@100，加勁筋Φ16@2 000，冠梁主筋12Φ16，箍筋φ8@150；二層錨索均長(zhǎng)25 m，采用3束15.2鋼絞線。錨索自由段鋼絞線外套φ20 PVC波紋管防腐。

2.2 基坑距相鄰建筑物相對(duì)較遠(yuǎn)處支護(hù)方案

基坑邊距離相鄰建筑物較遠(yuǎn)處雖然沒有建筑荷載，考慮到施工場(chǎng)地布置的需要，需要在基坑邊放置材料堆場(chǎng)以及設(shè)置施工通道，樁頂也下放2.5 m，將護(hù)坡樁冠梁聯(lián)通，提高整體支護(hù)體系剛度，提高施工效率，設(shè)計(jì)將護(hù)坡樁樁頂下放2 m，上部采用放坡掛網(wǎng)噴面，盡量降低支護(hù)代價(jià)。

采用樁頂下壓2.0 m錨拉樁支護(hù)，護(hù)坡樁間距2.4 m，錨索間距1.2 m，樁徑800 mm，2層預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行支護(hù)。護(hù)坡樁內(nèi)側(cè)采用掛網(wǎng)噴面進(jìn)行封閉處理，網(wǎng)筋6.5@250，噴射混凝土面層厚度80 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20，網(wǎng)筋與護(hù)坡樁采用M14膨脹螺栓連接，膨脹螺栓水平間距與護(hù)坡樁水平間距匹配，豎向間距1.3 m。

護(hù)坡樁樁長(zhǎng)18.5 m，樁頂設(shè)置冠梁，護(hù)坡樁縱向通長(zhǎng)主筋18Φ25，螺旋筋φ8@100，加勁筋Φ16@2 000，冠梁主筋12Φ16，箍筋φ8@150；二層錨索均長(zhǎng)21 m，采用3束15.2鋼絞線。錨索自由段鋼絞線外套φ20 PVC波紋管防腐。

3 無肥槽施工技術(shù)在本項(xiàng)目中的應(yīng)用

本次設(shè)計(jì)方案本著經(jīng)濟(jì)安全的原則，采用無肥槽開挖方案，即基礎(chǔ)筏板外邊線外放0.25 m作為基坑開挖線。這種開挖方案與傳統(tǒng)方式對(duì)應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式一樣，無肥槽開挖基坑邊長(zhǎng)較小，支護(hù)成本降低，不同之處在于基坑回填時(shí)，無肥槽開挖方案可以直接將樁間面板作為建筑物外墻模板，在樁間面板及建筑物外墻之間的空間上澆筑混凝土及做防水等結(jié)構(gòu)，從而節(jié)省了該部分土方開挖及回填的造價(jià)，同時(shí)能避免由于回填不實(shí)而造成回填區(qū)附近管線不均勻沉降的問題，較傳統(tǒng)的方案可節(jié)約成本。

傳統(tǒng)的施工條件下，基坑側(cè)壁與地下室外墻之間需預(yù)留1.50 m左右作為地下室外墻的施工操作空間，該距離主要考慮地下室外墻支模空間、支護(hù)結(jié)構(gòu)(腰梁)占用空間等。

根據(jù)本項(xiàng)目基坑支護(hù)深度、用地條件以及地質(zhì)情況，以該基坑?xùn)|側(cè)為例，由于其靠近5層磚混建筑，支護(hù)空間有限，宜采用樁錨支護(hù)體系，護(hù)坡樁樁徑為800 mm，考慮護(hù)坡樁施工須離開相鄰建筑外墻至少0.5 m，加上基坑側(cè)壁與地下室外墻預(yù)留1.50 m操作空間，再考慮樁位及樁身垂直度偏差0.15 m。因此，采用傳統(tǒng)施工工法，地下室外墻應(yīng)離開相鄰建筑外墻至少0.8 m+0.5 m+1.5 m+0.15 m=2.95 m才能滿足施工要求。

“無肥槽”工法，顧名思義，就是將地下結(jié)構(gòu)外墻與基坑側(cè)壁之間預(yù)留的作業(yè)空間取消，達(dá)到“無肥槽”施工的效果。如圖1所示為“無肥槽”工法示意圖。

若采用無肥槽工法，同樣以基坑?xùn)|側(cè)為例，暫定護(hù)坡樁樁徑為800 mm，考慮護(hù)坡樁施工須離開相鄰建筑外墻至少0.5 m，再考慮樁位及樁身垂直度偏差0.15 m，樁身混凝土面層按0.1 m考慮。因此，采用“無肥槽”工法，一期B區(qū)車庫(kù)外墻與A區(qū)車庫(kù)外墻僅需預(yù)留0.8 m+0.5 m+0.15 m+0.1 m=1.55 m即可滿足基坑支護(hù)施工要求。

通過以上分析，采用“無肥槽”工法，相較于傳統(tǒng)工法，可節(jié)約2.95 m-1.55 m=1.40 m的支護(hù)空間，相較于節(jié)省肥槽土方開挖回填費(fèi)用，其更大的優(yōu)勢(shì)在于可以增加地下結(jié)構(gòu)的面積。

但是“無肥槽”工法也存在一定的限制條件，在地下結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)須消除濕陷性或者地下室底板、承臺(tái)外挑等情況下，“無肥槽”工法的應(yīng)用均會(huì)受到限制。然而，對(duì)于本項(xiàng)目來說，地基土無需消除濕陷性，且地下室底板無需外挑結(jié)構(gòu)，因此，無肥槽工法具有可實(shí)施性。

綜上所述，無肥槽工法在本項(xiàng)目基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用是可行的，且具有較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益，相較于傳統(tǒng)工法，其優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：

1)“無肥槽”工法可節(jié)約肥槽土方開挖回填的費(fèi)用。以本項(xiàng)目基坑為例，“無肥槽”工法節(jié)約支護(hù)空間1.40 m，基坑深度按15.0 m考慮，周長(zhǎng)按600 m考慮，節(jié)約的土方量為：1.4×15×600=12 600 m3，土方開挖回填單價(jià)按照200元/m3考慮，則采用“無肥槽”工法節(jié)約的成本為：12 600×200=252萬(wàn)元。

2)“無肥槽”工法可增加地下結(jié)構(gòu)面積。以本項(xiàng)目基坑為例，“無肥槽”工法節(jié)約支護(hù)空間1.40 m，基坑周長(zhǎng)按照600 m考慮，則采用“無肥槽”工法可增加地下結(jié)構(gòu)面積為：600×1.4×3=2 520 m2，由此創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益將超過千萬(wàn)元。

3)“無肥槽”工法能減少地下室外墻一側(cè)支模產(chǎn)生的費(fèi)用。由于“無肥槽”工法為單側(cè)支模，相較于傳統(tǒng)工法的雙側(cè)支模，“無肥槽”工法能節(jié)省一側(cè)支模的費(fèi)用。

4)“無肥槽”工法為樁墻共同受力，可減小地下室外墻厚度。由于“無肥槽”工法護(hù)坡樁樁身與墻體直接接觸，二者共同受力，因此，可以減小地下室外墻的厚度。

5)“無肥槽”施工技術(shù)能降低基坑暴露時(shí)間過長(zhǎng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，基坑采用無肥槽施工，直接在樁間噴面上做防水施工地下室側(cè)墻，一般多層地下室，施工1層～2層后支護(hù)風(fēng)險(xiǎn)大大降低，如此，可顯著縮短基坑支護(hù)風(fēng)險(xiǎn)期。

4 項(xiàng)目建設(shè)情況

1)本項(xiàng)目規(guī)模很大，且位于高新區(qū)核心地段十字路口，參觀、考察人員到場(chǎng)比較頻繁，對(duì)我公司宣傳及業(yè)務(wù)承攬有積極作用。

2)本項(xiàng)目帶來了巖土工程領(lǐng)域新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，特別是地鐵管理部門相關(guān)規(guī)定出臺(tái)后，相關(guān)支護(hù)措施也發(fā)生了改變，這也要求設(shè)計(jì)人員今后考慮基坑支護(hù)方案時(shí)如何在規(guī)劃范圍以內(nèi)實(shí)現(xiàn)基坑的安全，并且做到經(jīng)濟(jì)可行。

3)本項(xiàng)目在眾多大型單位投標(biāo)中中標(biāo)，全憑我單位的技術(shù)實(shí)力，為樹立我院品牌優(yōu)勢(shì)做出了貢獻(xiàn)。

4)采用無肥槽施工方法，縮短基坑風(fēng)險(xiǎn)期，減少了肥槽土方開挖回填量，消除了一般地下室周邊肥槽不容易夯實(shí)而普遍存在沉降變形的質(zhì)量通病，便利了現(xiàn)場(chǎng)施工布置。

5)采用無肥槽施工方法，為建設(shè)方解決場(chǎng)地用地空間不足帶來的施工難題，目前地下室已施工完成，主樓已封頂，獲得建設(shè)方的好評(píng)。

On application of no-fertilizer tank in deep foundation pit support

Xiong Chang Zhou Xiaosong

(ChinaJikanResearchInstituteofEngineeringInvestigationsandDesignCo.,Ltd,Xi’an710043,China)

By combining with the hydrogeological conditions for some project, the paper introduces the foundation support of the project, illustrates the application of the no-fertilizer tank in deep foundation pit support, and proves by the practice that the construction method can reduce the refilling volume of the earth excavation, shorten the risk periods of the foundation pit, and solve the defects in space of the site.

foundation pit, no-fertilizer tank, support form, excavation refilling

2016-12-08

熊 昌(1984- )，男，碩士，工程師; 周小松(1984- ),男，碩士，工程師

TU463

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