綜合支護技術在軟土深基坑支護工程中的應用

何停印 孫金旺 戴俊斌

近年來，隨著城市建筑密度、建筑高度的增加，對深基坑支護技術提出了更高的要求。作為臨時性的支護工程，如何在安全與經濟之間尋找平衡顯得尤為重要，實踐證明，采用傳統的，單一的支護技術在很大程度上已經不能滿足設計對工程施工質量和建設單位對工程進度、工程造價的要求，因此采用針對性強的新的施工工藝、施工技術勢在必行。下面就以深圳市圖書館大廈深基坑支護工程中采用綜合支護法的實例作具體的說明。

1 工程概況

場地位于深圳市福田區景田開發區，市財政大廈的南側、深圳商報社西側，原始地貌為沖洪積階地。地下室2層，地面13層，矩形建筑，長邊88 m，短邊65 m，地下室基坑深約10 m。

2 場地工程地質條件[1］

2.1 地層巖性

根據《深圳市福田區圖書館大廈巖土工程詳細勘察報告》，擬建場地基坑影響深度范圍內地層自上而下分別為:

①人工填土層:紅褐色、灰黃等色，由人工回填的粘性土、塊石、巖石屑等組成，含小塊石、碎磚頭，水泥塊等建筑垃圾。稍濕～濕，松散～稍密。層厚2.70 m～5.90 m。

②粉質粘土層:褐紅、灰黃色為主，夾薄層中粗砂，濕～飽和，可塑狀態。場地內均有分布，層厚1.30 m～5.20 m。

③粉砂:灰黃色，灰白色，砂為石英質，含20%～30%粘粒，飽和，松散～稍密狀態。層厚0.60 m～3.0 m。

④粗砂:灰白、淺黃色等色，砂為石英質，分選性差，含中細砂及10%～30%的粘性土，飽和，稍密～中密狀態。層厚1.60 m～5.20 m。

⑤砂質粉質粘土:黃褐色，由花崗片麻巖風化殘積而成。濕，可塑狀態。層厚3.10 m～14.80 m。

2.2 場地水文地質條件

影響基坑開挖的地下水主要為賦存于第四系沖洪積粉細砂和第四系沖洪積粗砂層的孔隙水。上述砂層的含水性及透水性良好，為本場地主要含水層和透水層。

根據場地勘察報告，勘察鉆探期間測得地下水位埋深2.20 m ～3.90 m，標高12.91 m ～12.84 m。

從場地工程地質條件與水文地質條件看，場地上部填土層厚度變化大，均質性差，工程地質性質差，自穩性較差，場地含水層較厚且透水性強對基坑開挖不利。另外場地三為市政道路，一面與市財政大廈相鄰，基坑周邊地下管線情況復雜。為確保基礎施工順利安全，采取臨時支護措施保證邊坡穩定是十分必要的。

3 支護方案的選擇

根據場地條件可選擇的支護方案有兩種:一種是采用鉆孔灌注樁或人工挖孔樁進行護坡，并用預應力錨桿進行加固。另外一種是采用攪拌樁截水帷幕加土釘墻(局部結合預應力錨索)進行聯合支護的方法。

通過對兩種支護方案在工期、安全、經濟等方面的比較，決定選用攪拌樁加土釘墻聯合支護方案，因為此工藝具有以下幾個特點:

1)技術理論先進，傳統支護結構，均為被動受力，而采用土釘墻支護是將被支護土體介質通過錨入土釘進行壓力注漿，改善土體的工程地質性質，增強自穩能力，可將土體荷載變為擋土承載荷載。

2)不占獨立工期，該種方案可在基坑開挖過程中邊開挖邊施工。

3)根據開挖中邊坡的安全度可隨時調整支護強度。

4)綜合效果好，能有效防止基坑滲水或漏水。

5)經濟效益顯著。若采用鉆孔灌注樁(直徑為1.20 m)約200根，造價約為800萬元，而采用噴錨支護只需約350萬元。

4 基坑支護方案設計[2-4］

4.1 支護方法

根據場地工程地質條件及周邊環境，用地紅線與地下室結構的距離位置關系，對基坑四周采用不同的支護方法進行基坑支護。

1)北側:距紅線8 m，地下無重要管線需保護，可采用直立開挖，土釘墻支護。

2)西側距紅線12.7 m，地下無重要管線，可采取頂部放坡，土釘墻支護。

3)東側、南側:距紅線較近，無放坡條件，且有各種地下水管線(通訊管線，市政供水管線等)需要保護?？刹捎猛玲攭Y合預應力錨索聯合支護。

4.2 參數確定

1)地質參數。粉質粘土:φ =10.0°，C=18 kPa;粉細砂:φ =15.0°;粗砂:φ =22.0°。

2)地面附加荷載?？紤]施工場地施工存料等一般情況，取附加荷載為20 kN/m2。

3)土體臨界高度。

根據公式:

其中，r為土的重度。

上部人工填土自穩高度為1.2 m，粘性土基本開挖安全高度最大值為2.63 m。

4.3 截水帷幕設計

本基坑截水帷幕選用連鎖狀深層攪拌樁連續墻作為截水帷幕，帷幕沿四周布置(封閉式)。為了彌補攪拌樁帷幕容易分叉的缺陷，針對本工程的特點，采用雙排攪拌樁帷幕，第一排布于坑壁處，一方面截水另一方面超前支護坑壁土體，第二排上部為空樁，砂層段為實樁，每排樁間距為500 mm，排間距350 mm，梅花狀布置。攪拌樁樁徑550 mm，采用四噴四攪拌樁。

4.4 土釘墻設計

1)土釘:根據基坑四周的不同支護方法，可確定土釘分6排～8排，分布間距1.3 m，梅花形布設。填土、砂層中的土釘可采用打入式φ48鋼花管土釘，粘性土層中可采用1φ25鋼筋土釘。

2)網筋:土釘墻面采用雙向鋼筋網φ6.5@200×200，在土釘頭部采用2φ16加強筋加固，以保證土釘受力及面層混凝土的整體性。

3)噴射混凝土:C20混凝土厚度100 mm，水泥砂漿用C20。

5 施工工藝

5.1 土方開挖要求

基坑土方的開挖必須配合土釘墻的層段施工，基坑須分層開挖。每層開挖底面位于各層土錨下300 mm，嚴禁超挖。開挖可先進行邊緣土體依次挖向中間，以便及時提供支護作業面，支護作業緊隨土方開挖，挖出的支護作業面不允許暴露3 h，應及時進行各個工序的支護作業和排除基坑內積水。

5.2 工藝流程

土釘墻的施工工藝流程如下:

修坡→造孔→土釘制安→注漿→設置漿具→封孔→編網→結構焊接→復噴混凝土層至設計厚度。

6 效果及結論

本深基坑工程采用攪拌樁截水帷幕聯合土釘墻及預應力錨索的支護方法，基坑施工工期大大地縮短，成本也得到極大的降低，且經過現場測試，邊坡無明顯位移，基坑內無滲水現象，效果較好。

通過以上綜合分析，在深入了解場地工程地質條件及周邊環境條件下，基坑支護設計應有針對性和靈活性，實踐證明，采用綜合支護法，在保證安全的前提下，既降低了造價，又節約了工期，是深基坑支護工程中比較經濟實用的一種方法。

[1]深圳市勘察研究院.深圳市福田區圖書館大廈巖土工程詳細勘察報告[R］.2006.

[2]SJG 05-96，深圳地區建筑深基坑支護技術規范[S］.

[3]JGJ 20-99，建筑基坑支護技術規程[S］.

[4]程良奎，楊志銀.噴射混凝土與土釘墻[M］.北京:中國建筑工業出版社，1998.