雙排樁與斜撐組合支護結構在軟土基坑施工中的應用

云南建工基礎工程有限責任公司 昆明 650501

1 工程概況

背景工程場地位于昆明市南部滇池路口（主要交通干道），北接滇池路，南鄰采蓮河，東為6層建筑物（樁基礎），西為居民小區(qū)住宅樓和老年大學。基坑形狀為矩形，總用地面積40 553.13 m2，平面東西長約300 m，南北寬約160 m。

場地有高層住宅樓9幢，各幢高度為82～99 m，多為單點式樓，平面上以呈矩形分布為主；整個場地下均設有3層地下室，基坑周長約843 m，基礎形式為樁基礎，基坑開挖深度約16.40 m，周邊環(huán)境如圖1所示。

圖1 工程周邊環(huán)境

2 工程地質及水文條件

本工程基坑開挖范圍內主要土層有：①雜填土，②黏土，②1黏土，③黏土，③1泥炭質土，③2粉土，③3粉砂，④黏土，④1粉土，⑤粉土。整個場地地下水類型主要為賦存于松散雜填土中的孔隙型潛水，以及粉土層、粉砂層（夾粗砂、礫砂）中的第四系微承壓孔隙水。孔隙型潛水主要賦存于各粉土、粉砂層中，受大氣降水和地表水（場地附近采蓮河、居民生活用水及地下排水管滲漏水）補給和控制。

3 支護方案選擇

3.1 支護方案

本基坑所處的滇池路周邊是昆明市的軟土區(qū)域，土質差，對支護的安全穩(wěn)定很不利。基坑周邊環(huán)境較為復雜，基坑開挖施工時需要嚴格控制基坑的位移，盡量減小對周邊建（構）筑物的影響。

本基坑支護開挖深度較大，土質較差，根據規(guī)劃基坑周邊有軌道交通線路通過，周邊道路地下市政管線密集，因此傳統的放坡、錨索（錨桿）均無法實施，現有條件只能采用“全內支撐+排樁”或“斜撐+排樁”形式。

經過對2種方案的詳細對比分析，基坑采用全內支撐支護方案的工程費用較高、施工工期緊張。經理論計算采用“單排樁+斜撐”支護形式，基坑的抗傾覆穩(wěn)定性難以滿足，樁頂部水平位移量達40 mm以上，會造成滇池路（主干道）路面開裂。經過專家多次論證后，最終選擇“雙排樁+鋼管斜撐”作為本基坑的最優(yōu)選擇方案，典型施工剖面如圖2所示[1,2]。

雙排樁加1道φ609 mm鋼管斜撐，支護樁φ1 500 mm，雙排樁支護采用半逆作法施工，土方先開挖至深9 m后取臺放坡至坑底，待基坑中部主體結構起來后，支護結構通過鋼管反撐至結構底板。在雙排樁支護坑底內側深6 m、寬5 m范圍設置了φ600 mm高壓旋噴樁加固土，以提高坑內被動區(qū)土層的力學指標，增加抗傾覆能力。

圖2 基坑支護剖面

3.2 止水方案

根據地質勘察報告描述，基坑開挖深度范圍及坑底分布有厚度較大的粉土層，此粉土層透水性強，含水量大，均屬中等液化土層，若不采取有效的止水措施，會給基坑及周邊環(huán)境帶來很大的安全隱患。結合施工和經濟的要求，擬在基坑外設置1道φ600 mm長螺旋攪拌止水帷幕進行止水，同時在支護樁間設置φ600 mm單管高壓旋噴樁與支護樁咬合進行加強止水和保護樁間土。施工時止水帷幕必須穿過粉土層進入黏性土層不小于1.50 m。

4 施工難題及處理方法

4.1 鋼管斜撐的施工

本基坑開挖深度16.40 m，單根鋼管斜撐長度16.70 m，斜撐的施工是施工的重點和難點。為保證斜撐受壓的穩(wěn)定性，在斜撐中部設置鋼立柱對斜撐進行側向約束變形。斜撐主要施工流程為：雙排樁施工完成后，首先開挖至天然地面下9 m位置，并施工混凝土腰梁及斜撐的鋼立柱；然后在中部繼續(xù)開挖至基坑底部的同時，支護樁內側預留上寬8 m、下寬15.40 m的梯形土堆；待斜撐底部對應位置地下室底板完成后，架設斜撐與支護樁上的腰梁及鋼立柱連接；最后采用小型挖掘機開挖斜撐下部的土體。拆撐時支護樁通過600 mm×600 mm鋼筋混凝土加撐間距8.20 m支撐在地下室樓板位置，然后拆除鋼管斜撐。本施工難點在于：

1）技術復雜。鋼管斜撐與立柱樁、后澆反力支座的接頭施工難度大。施工地下室底板時，準確放線定位后，在相應位置設置預埋件再進行底板混凝土澆筑施工。預埋鋼筋長度、鋼筋搭接長度均應滿足要求，接頭拐角位置澆筑混凝土時應振搗密實，盡量平緩過渡，減少應力集中。

2）測量放線精度高。鋼立柱、腰梁、底板預埋件與鋼管支撐的中心線應在同一直線上。基坑施工放線應校核主體結構立柱、地下室底板預埋件的位置，存在問題應立即向監(jiān)理和設計方反映。

3）現場管理難度大。斜撐架設及拆除工程與主體結構地下室施工存在交叉，施工前各單位應提前協調安排施工順序，劃分施工區(qū)域，減少因現場管理混亂造成的窩工和工期延誤[3-6]。

4.2 基坑降排水

本基坑地下水位在地面以下2.50 m左右，開挖深度范圍的中部分布有厚6 m淤泥質土，呈軟塑狀態(tài)，開挖坑底附近分布有厚度較大的粉土層，此粉土層透水性強，含水量大，易發(fā)生管涌。考慮到施工經歷雨季且降雨量較大，針對以上情況，基坑采用了長28 m、間距0.40 m的長螺旋攪拌止水樁進行止水，以增大地下水的滲流路徑。現場施工發(fā)現由于局部地層中泥炭質土和粉土厚度較大，根據設計提供的水灰比進行長螺旋止水樁施工攪拌時不夠均勻，我方經業(yè)主和監(jiān)理方的認可后，根據實際地質情況對水灰比進行優(yōu)化調整，以保證止水帷幕的施工質量。此外，還對基坑頂部周邊的土質路面進行硬化處理，設置坑頂截水溝、坑底排水溝，以便及時排水。

5 結語

本基坑開挖深度約16.40 m，按照昆明市工程經驗一般采用樁錨支護方案，考慮到本工程基坑周邊環(huán)境情況，樁錨支護方案無法使用。本次優(yōu)化方案采用雙排樁結合豎向斜撐方案。施工監(jiān)測結果表明基坑頂部最大水平位移26.60 mm，豎向位移19.60 mm，未對周邊建筑物造成實質影響，方案基本達到了技術可行、經濟合理的效果。