北京某工程項目填土基坑支護工程設計與實踐

佟 丹 蔡 瀅

(1.中航勘察設計研究院有限公司,北京 100000； 2.北京市建平工程勘察有限責任公司，北京 100000)

0 引言

隨著城市化工程項目改擴建工程的逐漸深入，很多新建建筑都在原有建筑或回填基礎上進行施工，而針對不同回填土的性狀，其承載力判別和處理方式也存在較大差異，而在規范中針對雜填土給出的范圍值依據很少，甚至某些人工填土和新近沉積土存在錯判的先例，導致工程出現較大問題。

本文介紹在北京地區某工程項目中對雜填土的性狀分析和基坑支護方式，針對不同性狀的雜填土處理前后以及可能產生的相應隱患進行分析，并對相應的取值給予建議。

1 工程概況及地質條件

擬建場地位于北京市大興區亦莊經濟技術開發區。東臨博興十路，南距興海一街，西臨博興西路(規劃)，北臨興海路。

北京市某已建項目，勘察報告顯示場地內主要是以建筑垃圾為主的雜填土，回填時間小于兩年，其厚度變化大(0.9 m～18.0 m)，雜填土層最厚達18 m。基坑開挖深度最深為11 m左右，開挖范圍內未見地下水。

從前期開挖的探坑也可看到在雜填土區存在大量的建筑垃圾，填埋年限較短，回填方式為散亂堆填，包括樁頭、磚塊、混凝土板、水泥凝結硬塊等，土質成分復雜，建渣中還普遍存在生活垃圾、棄置物燒失量較大，有產生沉降變化的趨勢，短期內由于雜填土的孔隙率大、均勻性差，存在較大的濕陷性。土體存在的孔隙，大量的污水匯集在雜填土底部，對原狀土形成了侵蝕作用，還形成了一層約0.5 m～1 m厚的受污染土層，使原狀土力學性質產生了較大變化。

2 填土的測試指標的分析與應用

填土地層因其復雜的成分性狀，c,φ值的取值難度較大，對于基坑支護，可以做現場的剪切試驗，也可針對標準貫入度和重型動力觸探的相應數值以及描述中的雜填土成分和現場實際情況相結合得出相關判別，雜填土支護參數判斷和應用，通過勘察報告取得的填土地層參數，詳見表1。

根據勘察提供的相關數據，基本可以判定，以建筑垃圾為主的雜填土其承載力變異系數較大，幾乎不存在內聚力；素填土為主的地層其內聚力在實際應用中還存在一定的取值，一般不超過5；受污染的土層當中其所有的物理力學性質都要在原狀土的基礎上進行折減，建議取值為原數的1/2，這類土層因其厚度較薄，容易在邊坡設計和地基處理作業中被忽視。

表1 本項目工程填土地層力學性質統計

3 方案選擇與設計參數

基坑實際最深開挖深度為11.65 m，屬深基坑。周邊及場地內環境較復雜，部分基坑上口為地源熱泵區，同時場地內雜填土分布廣泛，厚度變化大，沉積時間短，由于雜填土孔隙比大、具有濕陷性等特點，因此基坑邊坡的安全和穩定存在較大隱患。另外，雜填土中存在大量建筑垃圾(磚、混凝土塊等)，可能會導致護坡樁、錨桿和土釘成孔困難，而錨桿和土釘在雜填土中的粘結強度也可能會受其影響。

雜填土較深的部位，采用護坡樁+錨桿對基坑進行支護，在雜填土較厚的部位，考慮到錨桿的粘結強度在雜填土中可能達不到設計要求，因此在樁錨支護的基礎上加入錨拉樁確保基坑的安全穩定(護坡樁+錨樁+錨桿)：基坑深度11.65 m，支護范圍內以建筑垃圾為主，采用錨拉樁支護，排距6.0 m，排樁之間采用4根鋼筋連接，鋼筋連接采用雙向螺紋，并用花籃螺栓進行對接鎖定，前排樁徑為800 mm，樁間距為1.60 m，樁長15.0 m，后排樁徑600 mm，間距3.2 m,樁長9.0 m，樁身混凝土強度C25。護坡樁冠梁尺寸高×寬=600 mm×900 mm,冠梁混凝土強度C25，設置一道預應力錨索，兩樁一錨，支護形式詳見圖1。

根據總應力法：

其中，K為整體穩定安全系數;MK為抗滑力矩，kN·m;Mq為滑動力矩,kN·m。

Tnj=π·dnj∑qsiklni。

其中，cik,φik分別為最危險滑動面上第i土條滑動面上土的固結不排水(快)剪粘聚力(kPa)、內摩擦角標準值，在雜填土中，雜填土因其內部結構特性，取值一般不應大于5，而素填土中，充分注漿的情況下可以適當提高，一般取值在5～10之間，內摩擦角可正常取值，一般為15°。

4 填土基坑工程的關鍵要點

4.1 重難點問題分析

存在多處低跨車庫外墻與高跨主樓距離過近的情況，個別主樓外墻與車庫外墻甚至重合，高跨部分和低跨部分同步進行，高跨車庫底板下不能為中空或放坡，只能采用直立邊坡的形式進行支護，且由于高跨區域連續施工，直立邊坡與低跨外墻間肥槽未回填前，支護體系承受的荷載會逐漸增加。

采用措施：在低跨車庫外墻與高跨主樓距離較近的高低跨部位，當高低差較小時，采用懸臂樁+錨拉樁進行支護，當高低差較大時，采用樁錨+錨拉樁進行支護。另外，本支護段設計時考慮，上口堆載不得超過120 kPa，因此要求盡早對肥槽進行回填，以確保此部位的支護安全，支護形式詳見圖2。

4.2 項目基坑支護成果分析

護坡樁采用長螺旋鉆機作業，在施工過程中易出現塌孔、雜物刮鋼筋籠等現象，對成樁質量存在一定的影響，對于樁身完整性的檢測和開挖后顯露部分判別，其樁身性狀呈不規則形，但幾乎沒有漏筋現象存在，樁身強度經回彈測試，也符合C30混凝土強度要求。

在位移上，從圖3中可以看出，前排樁的豎向位移數值不明顯，水平位移變化幅度相對較高，其水平位移出現的主要原因還是與錨桿的拉拔力存在較大關聯。

在錨桿施工過程中，成孔采用了土層錨桿鉆機和雙套管錨桿鉆機兩種形式，護坡樁錨桿主要采用后者，成孔中遇到的障礙物較多，錨桿注漿次數和注漿飽滿度差異也非常大，個別孔位注漿比例要達到理論系數的6倍～8倍，采用了孔口封堵、預留注漿管多次補漿以及加大水泥漿稠度的方式。

由圖4可以看出在拉力值上，因為雜填地層較為復雜，錨桿的拉力值相差也比較大，在反復注漿的區域，錨桿的拉力強度較低，且張拉過程中位移變化量和瞬間變化幅度都比較大，證明在錨固端鋼絞線的粘結力不足，錨固體對鋼絞線的包裹不完全，導致隨著預應力的增加，錨桿錨固應力的損失也相對加大。

5 結語

1)雜填土的穩定性非常差，在經過開挖、行駛等較大規模擾動的情況下，產生的變化幅度非常明顯，應盡量避免基坑在雨季開挖，無法避免的情況下，要加強對基坑冬雨季使用中觀測，在現場配備應急措施，隨時進行反壓、卸荷等處理措施；2)存在高低跨施工的區域，高跨主樓后距離邊坡較近、在危險滑裂面以內的情況下，無論肥槽回填采取硬性或柔性回填材料，都會在基坑支護逐漸失效的過程中，對低跨外墻逐漸產生相應的附加應力，應對低跨結構外墻、節點等部位進行適當的補強措施，避免荷載對墻體造成破壞；3)雜填土的土體性狀復雜多變，錨桿的錨固力取值不應過大，其可能產生的變形過程也比較長，護坡樁與錨樁之間盡量不要采用混凝土梁等剛性連接，避免發生開裂等無法修復的破損。