昆明沖湖積地區(qū)復雜環(huán)境深基坑支護施工技術

何迪環(huán)，王繼華，許萬忠，向文賢

（1.昆明理工大學國土資源工程學院，云南 昆明 650000；2.湖南中天青鼎工程科技股份有限公司，湖南 長沙 412000）

HE Di-huan,WANG Ji-hua,XU Wan-zhong,XIANG Wen-xian

沖湖積地區(qū)的土層具有含水率高，自穩(wěn)能力差的問題，周邊環(huán)境復雜的城市內基坑開挖期間沒有做好支護容易影響附近建筑物（構）發(fā)生開裂甚至垮塌[1-2]。隨著城市化的進程，基坑開挖深度及面積越來越大，支護體系更加復雜，因此合理的組織施工、保證施工安全尤其重要。

1 工程概況

擬建工程基坑位于昆明斷陷湖積盆地中部，屬沖湖積盆地地貌單元。如圖1 所示，基坑東側和南側緊貼市政道路，基坑北側為原有建筑物（5 層，采用柱下條基，埋深約2.0m）距離基坑周邊最近處僅2.2m，西側為地下采暖管道?；娱_挖面積為2 567.16m2，基坑支護周長219.66m，場區(qū)內整平之后的標高為-0.4m，基坑內坑底標高在-13.7～-9.6m，開挖深度約為9.3～13.3m，依據JGJ120-2012《建筑基坑支護技術規(guī)程》可知本基坑安全等級為一級。

圖1 基坑開挖平面及周邊環(huán)境圖

揭露場區(qū)內地表以下90m 范圍內巖土層主要為5 大類地基土：①人工填土層（Q4ml）；②第四紀沖積層（Q4al+ql）；③第四系沼澤沉積層（Q4h）；④第四系沖湖積層（Q4al+l）；⑤第四系湖積層（Q4l）。所在的地區(qū)地下水主要為第四系松散層孔隙水和微承壓型孔隙水，地下水埋設為2.0～2.7m 之間；微承壓水主要集中在圓礫層內。

2 工程難點

1）基坑開挖區(qū)域內的地質條件復雜[3]，存在大量的沖湖積淤泥質土和富水含砂層，具有強度較低以及“三高一低”的特性，不利于巖土體的自穩(wěn)和基坑的變形控制；地下水的埋深較淺進而對控制地下水的止水帷幕施工要求高。

2）基坑周邊的分布有大量的建構筑物。擬開挖區(qū)域東側和南側距離坑周約為13.6m 處為市政次干道，存在大量的市政管道，基坑北側為現(xiàn)有建筑物距離坑邊僅2m，在施工期間需在坑邊布置臨時施工廠房所以對基坑的變形量要求很高。

3）本基坑采用的支護體系復雜。針對不同的情形本基坑采取了樁錨（旋噴錨樁）、內支撐、二重管高壓旋噴樁以及雙排樁支護形式，施工工序極其煩瑣，不同的支護形式的搭接質量要求高，在保質保量的前提下合理的組織施工是一個重大的難點。

3 基坑支護方案

結合擬開挖基坑場區(qū)內的地質水文條件以及周邊環(huán)境，保證不影響周邊建構筑物的正常運行，開挖之后施工期間及后續(xù)自身的穩(wěn)定性良好的前提下，對本基坑采用分區(qū)域分段采用不同的支護形式[4]：基坑北側、東側和南側側采用“樁錨+二重管高壓旋噴樁”在既有建筑物距離很近處使用內支撐加強，西側采用雙排樁支護，依據具體情況將支護段擬計劃分成8 個支護剖面單元，詳情如下。

1）A-B 段支護參數(shù)為：旋挖鉆孔灌注樁?800@1000，二重管高壓旋噴樁?700@100置于灌注樁間隙，兩排錨索采用旋噴錨樁?400@2 000，三軸攪拌止水帷幕?650@450，開挖深度為9.3m。

2）B-C 段支護參數(shù)為：旋挖鉆孔灌注樁?800@1 000，三道內支撐（第一排使用砼撐，二三排使用鋼支撐），二重管高壓旋噴樁?700@1 000 置于灌注樁間隙，三排錨索采用旋噴錨樁?500@2 000，高壓旋噴止水帷幕?700@500，開挖深度為13.3m。

3）C-D、D-E、E-F、F-H段支護參數(shù)為：旋挖鉆孔灌注樁?800@1 000，兩排錨索采用高壓旋噴樁@400@2 000，三軸攪拌止水帷幕?650@450；C-D 段在灌注樁間隙使用二重管高壓旋噴樁?700@1 000；E-F 段在C-D 相對應的位置布置內三道支撐；F-H 段之間有一段出土口加固區(qū)域增加5 排?650@1 800，排間距1 000，開挖深度10.5～13.3m。

4）H-A段支護參數(shù)為：雙排樁?800@1000，雙排樁間距32000，三軸攪拌止水帷幕?650@450，二重管高壓旋噴樁?700@1 000 置于灌注樁間隙，開挖深度，開挖深度9.3m。

4 施工工藝

4.1 降、排水及回灌井施工

基坑開挖區(qū)域地處沖湖積，巖土層的含水率較高，地下水埋深很淺。對于本基坑擬采用“三軸攪拌樁止水帷幕+二重管高壓旋噴樁+基坑內采用管井和明排以及坡頂設置截水溝”的方式對場區(qū)內水來控制[6]。三軸攪拌樁止水帷幕緊貼采用一孔法施工，水泥參入量為20%，水灰比控制在1.5～2.0 之間；二重管高壓旋噴樁注漿材料為42.5 級普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.8～1.2之間，高壓水的壓力為20MPa；在坑底均勻布置10 口?600 降水井，降水井內安裝?360/300波紋管周邊充填1～3mm 路豆沙，采用尼龍網封底確保不發(fā)生抽泥現(xiàn)象，將地下水控制在坑底0.5～1.0m 范圍內。

在基坑底距離支護樁300mm 出開挖500×500 的排水溝排出基坑內明水，距離基坑的1m 設計截水溝攔截施工及大氣降水灌入基坑內。

防止基坑降水造成周邊建筑物開裂或不均勻沉降，在基坑東南西北4 個方向分別均勻設置2、3、3、4 口回灌井，井徑705mm，設計井深14.3m，實際長度視情況而定，回灌用水應滿足相應的環(huán)保要求規(guī)定。

4.2 旋噴錨樁施工

在基坑的東、南和北側都設置旋噴錨樁，施工之前查明地下管線的空間位置，采用分段分層開挖，分段長不長于20m，下層開挖之前必須錨索以張拉且養(yǎng)護14 天以上。錨索施工應跳打，張拉應間隔進行。如圖2 所示，旋噴錨樁樁徑400mm，擴大頭直接為800mm，斜向旋噴錨樁采用P.O42.5 級水泥，水泥摻入量不少于35%，水灰比0.7，旋噴攪拌的壓力應為15～20MPa；鋼絞線插入定位誤差不超過30mm，底部標高誤差不大于20cm；錨具采用OVM 系列，高壓油泵和100t 穿心千斤頂進行張拉鎖定。正式張拉前先用20%鎖定荷載預張拉一次，再以50%、100%的鎖定荷載分級張拉至鎖定荷載，保持15min，觀測錨頭無位移現(xiàn)象鎖定。若達不到要求，應在旁邊補樁。

圖2 旋噴錨樁大樣圖

4.3 內支撐施工

本基坑在B-C 段使用內支撐支護控制坑頂變形，基坑開挖至1.0m 深度時掏槽設置第一道支撐采用1 000×800mm 砼撐，水平方向是相隔6.8和6.5m，開挖至5.1m 深度處掏槽設置第二道支撐，第二道支撐采用?609t16 鋼管支撐，水平間距6.5m；基坑開挖至8.7m 深度處掏槽設置第三道支撐，第三道支撐采用?609t16 鋼管支撐，水平方向間距6.5m。

4.4 基坑監(jiān)測

為實現(xiàn)基坑施工過程中全過程監(jiān)測、信息化施工，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中的問題及時處理[5]。

依據JGJ120-2012《建筑基坑支護技術規(guī)程》，基坑施工期間需要監(jiān)測的項目有：支護結構頂部的水平和豎向位移、基坑周邊建（構）筑物、市政道路及管線沉降監(jiān)測、坑邊地面沉降、錨索拉力、內支撐軸力、支護樁內力、支撐立柱沉降；平時加強巡檢。

首先建立平面控制網和水準控制網，在支護樁樁頂冠梁上較固定的位置按照20m 間距布設水平和豎向監(jiān)測點；支護樁內的應力監(jiān)測在受力、變形較大（豎直方向為彎矩較大處）的鋼筋上每隔5m（豎直方向）為一組，每個剖面間距20m布設一組實時監(jiān)測，內支撐應力監(jiān)測方式類似；旋噴錨樁內力監(jiān)測使用BSIL-L2 系列鋼弦式錨索測力計；地表沉降應沿基坑呈斷面的形式間距20m 布設一組方便數(shù)據分析和整理，盡量保證地面平整不影響車輛及行人正常工作，防止被損壞，監(jiān)測范圍為3 倍基坑深度；立柱沉降通過在立柱上焊接?18mm 鋼筋使用特殊標記一邊使用精密水準儀直接測量其沉降量；周邊既有建筑物的沉降觀測使用隱蔽式沉降標志，通過鉆孔埋設在不影響既有建筑物美觀的位置處，盡可能平行于基坑邊相隔10m 布設一個，通過精密的順準測量采用差異沉降法觀測。

基坑開挖之前先記錄好初始值，監(jiān)測周期為自基坑開挖至主體結構建設完成，基坑開挖深度小于5m 時監(jiān)測頻率為0.5 次/天，設計開挖深度大于10m 的基坑為2 次/天；底板澆筑完成之后14 天內監(jiān)測頻率為2 次/天（7 天之后可以適當降低頻率），澆筑完成14 天之后逐步降低監(jiān)測頻率。

監(jiān)測數(shù)據應該做好與之前數(shù)據的對比分析，當累計值或者變化速率超過表1 所示值后應該報警停止施工，及時通知設計、施工、監(jiān)理以及建設方開會處理。

表1 基坑報警值

5 結論

針對地處沖湖積地區(qū)的復雜環(huán)境下的深基坑開挖制定了嚴密的施工方案，本文主要從分析場區(qū)地質條件，使用三軸攪拌止水帷幕和二重管高壓旋噴樁控制地下水；通過使用樁錨、雙排樁以及內支撐支護，建立完善的監(jiān)測網實時掌握基坑的運行狀況，合理的組織施工對類似的工程建設具有一點的指導意義。O