復雜條件下多種支護組合形式的深基坑施工技術概述

蘇志華，張 鵬，漆昌勇，羅佩峰，李海生

（中建科技有限公司華東分公司，上海 201109）

0 引言

近年來，隨著城市立體化建設的不斷發展，地下空間規模不斷擴大，建筑地下空間的利用也逐漸趨向于復雜化和多樣化，對深基坑支護的要求也越來越高。傳統單一支護形式因安全性、經濟性和施工進度計劃等問題難以滿足這類建筑的需求，因此，多種支護組合形式的深基坑施工技術越來越受到業界的關注和青睞。

多位學者對多種支護組合形式進行了大量研究并取得一定成果。蔣洪勝等[1]通過實際工程，根據基坑周邊環境保護要求的不同探討了多種支護形式在深基坑工程中綜合應用的情況。魏仁杰等[2]介紹和分析了不同開挖深度和復雜環境條件下多種基坑支護形式的組合應用和監測結果。陳新武等[3]研究了選取多種支護形式的條件和方法。張海等[4]對比了多種支護體系形式及其經濟性。黃烏燕等[5]研究了基坑開挖的合理性對地下工程造價和精度的影響。徐擁建等[6]總結了SMW工法與放坡結合的復合基坑圍護結構形式的施工方法和技術經驗。

本文從實際工程出發，研究了SMW工法樁、混凝土支撐、可回收高壓旋噴預應力錨索、土釘墻、拉森鋼板樁和型鋼斜拋撐等多種支護形式組合應用的深基坑施工技術，以求為復雜條件下深基坑施工多種支護形式的組合應用提供一定的參考。

1 工程概況

杭政儲出【2018】31號商業商務項目位于杭州市江干區環站東路與天成路交叉口西側，是集辦公、商業、餐飲等功能于一體的鋼框架-核心筒結構特色商業商務用房項目，由2棟地上11層、地下2層的建筑組成，地上建筑高度49.750 m，底板墊層底標高為-10.700 m（相對標高）。基坑南側為天城路，圍護樁軸線距離人行道路邊線約7 m；基坑東側為環站東路，圍護樁軸線距離人行道路邊線約1.6 m～4.3 m；基坑西側為二號港河道，汛期水位高程約為4.30 m（相對標高-2.05 m），圍護樁軸線距離河道邊線約16 m；基坑北側為在建項目，圍護樁軸線距離其圍護樁約10.7 m。基坑支護形式（見圖1）。

圖1 基坑支護形式

2 工程地質及水文條件

根據勘察報告提供的資料，場地勘探深度以淺地下水按埋藏和賦存條件主要分為潛水和承壓水。經查閱附近水文地質資料，地下水位年變化幅度在1.0 m～2.0 m，承壓含水層隔水頂板層頂埋深約為13.7 m～18.3 m，厚度約為23.3 m～32.7 m，含水層最大揭露層厚9.8 m，水量較豐沛。

地基土自上而下分為6大層，細分為10個亞層，分別為：①0雜填土全場分布，層頂埋深0.00 m～0.00 m，層厚1.00 m～4.50 m；①1粘質粉土局部缺失，層頂埋深1.00 m～2.90 m，層厚0.90 m～3.80 m；①2-1粘質粉土全場分布，層頂埋深2.90 m～5.50 m，層厚1.50 m～5.00 m；①2-2砂質粉土全場分布，層頂埋深5.50 m～8.10 m，層厚1.10 m～3.70 m；②2砂質粉土全場分布，層頂埋深8.20 m～11.60 m，層厚4.40 m～9.60 m；③2淤泥質粉質粘土全場分布，層頂埋深13.70 m～18.30 m，層厚21.50 m～27.70 m；④2粉質粘土局部缺失，層頂埋深39.50 m～42.00 m，層厚1.10 m～7.00 m；⑤2粉質粘土局部缺失，層頂埋深39.80 m～46.50 m，層厚0.70 m～2.40 m；⑤3夾細砂局部分布，層頂埋深41.60 m～44.90 m，層厚0.60 m～3.10 m；⑥3圓礫膠結性較好，局部粘性土含量較高，全場分布，層頂埋深43.90 m～47.20 m，最大揭露層厚9.8 m。深基坑坑底在②2砂質粉土層，土方開挖范圍內地基土物理力學指標見表1。

表1 開挖范圍內土層物理力學性質

3 基坑支護概況

基坑四周均采用Φ850@600三軸水泥攪拌樁內插H型鋼的圍護形式，并根據現場及周圍環境條件采取不同的基坑支護形式（見圖1）。

3.1 基坑東側

基坑東側，H型鋼頂部壓頂梁部位（-4.55 m）加1道鋼筋混凝土水平支撐，支撐標高以上部位采用土釘墻的支護形式。

3.2 基坑西側

1）基坑西北角、西南角。H型鋼頂部壓頂梁部位（-4.55 m）加1道鋼筋混凝土水平支撐，支撐標高以上部位采用土釘墻的支護形式。

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2）基坑西側中部。H型鋼頂部壓頂梁部位（-4.55 m）及下方各設1道可回收高壓旋噴預應力錨索（-7.55 m），壓頂梁標高以上部位采用土釘墻的支護形式。

3.3 基坑南側

1）基坑東南角。H型鋼頂部壓頂梁部位（-4.55 m）加1道鋼筋混凝土水平支撐的支護形式，其角部距離紅線、地下管線及車行主干道較近，支撐標高以上增設拉森鋼板樁局部支撐。

2）基坑西南角。H型鋼頂部壓頂梁部位（-4.55 m）加1道鋼筋混凝土水平支撐，支撐標高以上部位采用土釘墻的支護形式。

3）基坑南側中部。H型鋼頂部壓頂梁部位（-4.55 m）及下方各設1道可回收高壓旋噴預應力錨索的支護形式（-7.55 m），該部位存在消防水箱、變壓器等設施，支撐標高以上增設拉森鋼板樁局部支撐。

3.4 基坑北側

1）基坑東北角、西北角。H型鋼頂部設1道壓頂梁（-1.65 m），壓頂梁下方圍檁部位（-4.55 m）加1道鋼筋混凝土水平支撐，支撐標高以上部位采用土釘墻的支護形式。

2）基坑北側中部。該部位距離在建項目深基坑較近，壓頂梁下方采用放坡加型鋼斜拋撐的支護形式。

4 深基坑施工關鍵技術

4.1 SMW工法樁施工

本工程從投資方的角度來看，在經過技術可行性、經濟效益性、工程安全性等方面的對比分析后，SMW工法都有一定優勢。SMW工法特別適合以粘土和粉細砂為主的松軟地層，擋水防滲性能好，不必另設擋水帷幕。且SMW工法以水泥土樁為主體結構，向其中置入H型鋼，構成的結構兼具承受荷載與防滲、擋水雙重作用。

本工程SMW工法樁施工工藝流程為：清除障礙物、場地平整→定位放線→開挖溝槽→導向型鋼定位、劃定鉆孔位置→攪拌機就位、校正復核樁機水平和垂直度→鉆頭噴漿并切割土體下沉至設計樁底標高→停留攪拌并提升復攪、成樁→樁機移位、定位、校正→履帶吊輔助插入型鋼→下道工序重復施工。

4.2 鋼筋混凝土支撐施工

鋼筋混凝土支撐強度高、變形小、跨度大，不受周邊場地不足的限制，常被應用于軟地基深基坑施工工程中。

結合工程實際，鋼筋混凝土支撐施工工藝流程為：土方開挖→支撐墊層及油氈施工→鋼筋綁扎→模板支設→混凝土澆搗養護。圖2～圖3分別為鋼筋混凝土支撐施工現場和鋼筋混凝土支撐成型圖。

圖2 鋼筋混凝土支撐施工現場

圖3 鋼筋混凝土支撐成型圖

4.3 高壓旋噴預應力錨索施工

高壓旋噴預應力錨索支護方法具有施工工藝流程簡單、施工速度快、環保安全等優點，其加固效果相較普通錨索更好，可用于各類土層，常用在飽和淤泥質土基坑支護工程中。

結合工程實際，高壓旋噴預應力錨索施工工藝流程為：錨索桿體制作→測量定位→鉆機就位→校正孔位調整角度→鉆進（高壓擴孔）成孔→安裝錨索→高壓旋噴注漿→自然養護→安裝錨頭錨具→張拉鎖定。圖4～圖5分別為高壓旋噴錨索施工現場和高壓旋噴錨索成型圖。

圖4 高壓旋噴錨索施工現場

圖5 高壓旋噴錨索成型圖

4.4 土釘墻施工

土釘墻施工設備簡單、施工噪音低、振動小、不影響環境，能夠顯著提高邊坡整體穩定性和承受邊坡超載的能力，適用于有一定粘結性的雜填土、粘性土、粉土、黃土與弱膠結的砂土邊坡。

土釘墻施工工藝流程：人工修整坡面→鉆機成孔注漿→綁扎鋼筋網→噴射第1層混凝土→噴射第2層混凝土→設置排水系統。圖6為土釘墻噴射混凝土成型圖。

圖6 土釘墻噴射混凝土成型圖

4.5 拉森鋼板樁施工

拉森鋼板樁具有高強、輕質、施工機械簡單、施工方便快捷、無需養護即插即用、止水性好、耐久性好、可回收循環利用、環保無污染等優點，常用于粉質粘土、淤泥土、流沙土等軟土。

結合工程實際，拉森鋼板樁施工工藝流程為：場地平整→定位放線→設備調試→夾樁及就位→插樁→錘擊沉樁→停錘→樁機移動（直至施工結束）。圖7～圖8分別為拉森鋼板樁施工現場和拉森鋼板樁成型圖。

圖7 拉森鋼板樁施工現場

圖8 拉森鋼板樁成型圖

4.6 型鋼斜拋撐施工

型鋼斜拋撐在控制基坑位移、施工工期、經濟效益、減少環境污染等方面具有較大的優勢，適用于各種土層。

基坑北側中部距離在建項目深基坑較近，為了增加施工空間，故采用型鋼斜拋撐，使用該支護方法能夠加大挖土空間，使得土方開挖更加方便。型鋼斜拋撐施工工藝流程：預留區土方開挖至圍檁底→圍檁梁施工→預埋件安裝→圍檁梁混凝土強度達到設計要求→土方開挖至底部預埋件底標高→施工底板預埋件或者底板預埋件施工→安裝支撐。型鋼斜拋撐施工完畢后，所有深基坑支護即全部施工完成，支護成型圖見圖9。

圖9 深基坑支護成型圖

5 結語

深基坑支護技術作為建筑基礎工程的重要組成部分，本文從土方開挖、基坑降排水、不同支護形式的施工技術論述了深基坑的支護施工流程，詳細分析了各種支護形式的特點及其適用范圍，以求為深基坑支護提供一定參考。

本文研究的多種支護組合形式的深基坑施工技術在工程中使用效果較好，該方法結合了多種支護形式的優點，可用于多種復雜土層的基坑支護工程中，基坑邊坡穩定，布置靈活。相比于單一支護形式而言，其布置更加合理、安全性高、材料用量少、造價更低、施工周期短，是一種科學、合理的基坑圍護和支撐形式，值得深入推廣使用。