軟土地區復雜工況大規模深基坑支護技術研究

廖文靜，李 波，趙宏宇，彭小毅，袁海究

（1昆明理工大學國土資源工程學院，云南 昆明 650093；2 云南建投基礎工程責任有限公司，云南 昆明 650041)

施工過程中必須根據現場實際情況制定施工方案，尤其在建筑物密集的城市進行深基坑施工，施工質量和進度都會受到嚴重影響[1]。對于高樓層建筑，施工要求更高，施工難度也更加突出[2]。由于樓層較高，深基坑支護施工技術風險較高，而深基坑的支護施工是最重要和最基礎的環節，支護施工技術主要有錨桿支護、混凝土灌注樁支護、自立式支護和組合型支護，在我國比較常用的是錨桿支護施工技術，用金屬等材料制成柱桿，將柱桿打入巖體之中，用黏結物把柱桿固定在巖體中，從而加強支護效果[3]。為了改善軟土地區復雜工況條件下深基坑施工質量，提高施工效率，保證施工安全，有效的支護施工技術尤為重要。

1 工程概況

某基坑工程位于昆明市西山區高新技術產業開發區，基坑面積37 863·1m2，基坑周長772·031m，深度約15·85m，基坑安全等級為1 級。場地地貌屬于昆明滇池湖積盆地西南部地段，場地內地形平整、寬闊，土層主要由粘土、有機質粘土、粉土組成。所在區域河流眾多，地下水類型為潛水和微承壓孔隙水，地下水水位位于地面以下0·90～1·60m 之間；微承壓孔隙水賦存于層頂埋深20～30m 之間的粉土地層當中，其補給來源主要為大氣降水，沒有明顯流向。工程北面和西北面為市政道路和醫院；西南面為住宅和商業大廈，南面為中學，東面為市政道路，如圖1所示。

圖1 基坑平面示意圖

2 重點難點分析

1)該工程周圍有密集的市政道路和居民建筑，道路地下分布有電纜管道、光纜管道、自來水管道及污水管道，環境條件復雜，對基坑變形控制要求高。

2)工程場地內的地質條件十分復雜，軟土地層在工程范圍內廣泛分布，提高了基坑變形控制的難度；基坑所在區域河流眾多，地下水埋深較淺且豐富，對止水帷幕的施工質量要求高。

3)本工程支護方案主要包含樁錨支護和基坑內支撐兩種形式，支護施工工序多，搭接作業困難，不易組織施工，如何合理安排各工序的交叉作業，是本工程能否按時完成的一個關鍵點。

4)基坑占地面積大，土方量達60 多萬m3，挖土難度大，基坑暴露時間長，挖土流程與基坑變形控制要求高。

3 基坑的支護體系

根據基坑周邊條件及場地地層條件并結合現場實測標高、距離及地下水位等情況[4]，考慮基坑對周邊環境的影響與變形控制水平要求，基坑采取分區設計。其中Ⅰ區域考慮到為土方開挖、結構施工創造了空間，提高基坑施工效率，采用灌注樁+預應力錨索支護的支護體系；而Ⅱ區域由于地質條件較差，且考慮到內支撐具有支撐剛度大、控制基坑變形能力強，而且不侵入周圍地下空間形成障礙物等優點，采用灌注樁+局部內支撐支護。

根據現場地質及條件及施工現場布置，基坑支護結構設計具體如下。

1)1-1剖面、2-2剖面支護參數為：三軸深攪樁?650@450、旋挖鉆孔灌注樁?1200@1500和6 排錨索，錨索為4×7?5 和6×7?5 可回收壓力分散型錨索，孔徑D=180mm。

2)3a′-3a′剖面、3a-3a剖面、3b-3b剖面支護參數為：三軸深攪樁?650@450、旋挖鉆孔灌注樁?1200@1500 和兩排內支撐。

3)4a-4a剖面、4b-4b剖面、5-5剖面、6-6剖面、7-7剖面支護參數為：雙排高壓旋噴樁?650@450、旋挖鉆孔灌注樁?1500@2000 和6 排錨索，錨索為4×7?5 可回收壓力分散型錨索，孔徑D=180mm。

4 基坑變形監測

4.1 監測基本方法

1)錨桿墻支護水平位移監測：采用極坐標法進行觀測和計算坡頂位移[5]。在觀測之前，要對工作站基點位置進行觀測，使觀測點和工作站基點相互匹配，位置相統一，最后再進行觀測。

2)護坡樁頂部水平位移監測：在護坡樁頂冠梁澆筑完成后，采用沖擊鉆打孔于冠梁，孔內固定膨脹螺絲的方法，沿坑頂設置，間距約20m。開挖前做好初值測量，開挖過程定期監測，取得數據加以分析，得出位移及沉降數據。

3)對基坑周邊位于開挖影響范圍內的環境進行沉降觀測，每棟擬觀測建（構)筑物設置沉降觀測點4～8 個，沉降監測點埋設采用鋼釬打入基礎或結構的墻壁上。開挖前做好初值測量，開挖過程中每天測1 次，取得數據加以分析，得出沉降數據。

4.2 監測點的設置

1)將監測點、后視點和水準基點設置到深基坑施工影響的范疇之外。

2)深基坑的邊壁和底部應設有專門檢測沉降和位移的監測點，相互之間的距離不該大于30m。

3)當地表開裂時，應該采納標記法進行觀察和對比，當出現裂痕時，應先測量裂痕的寬度并做好實時記錄，然后再利用水泥漿灌將其抹平，并拍照留存[6]。

4.3 報警值

根據相關的設計規定，報警值如表1 所示。

表1 基坑位移報警值

當變形位移接近或達到預警值時，應該立即報警處理，或當高層建筑物的底部和周圍土體出現可能導致安全的征兆（如地基塌陷、涌水等)時，也應立即報警，根據險情確定有效的防護措施。

5 施工問題與處理

1)在施工過程當中，針對工程支護深度大，周邊環境條件復雜，基坑規模大和不良地質條件的問題，采用分區域開挖的方法，放坡開挖與盆式開挖方法相結合，嚴格控制開挖速度，遵循“隨挖隨支”的原則，減少基坑暴露的時間，嚴格控制基坑變形。增加基坑監測頻率，施工過程中的監測數據及時反饋，指導基坑施工，保證了基坑的安全性和穩定性。

2)該工程對基坑變形產生的距離限制要求高。土方開挖施工用分層分段隔段跳挖的方式，開挖過程中要嚴格控制開挖面的深度和長度，有效避免了坑壁因開挖面過大導致基坑變開過大或滑移。

3)針對支護施工工序多，搭接作業困難，不易組織施工的問題，本基坑及早完成了內支撐部分工程樁及支護樁施工后再進行土方開挖，準確定位工程樁與立柱樁，提升樁的垂直度施工質量，做到與工程樁互不干擾；對于內支撐區域采用大小挖機配合挖土，提高開挖效率；在確保各工序施工互不干擾的情況下盡可能采用流水作業，提高了整體施工效率，縮短了工期，降低了施工成本。

6 結論

在建筑施工過程中，基坑施工部分屬于整個工程的基礎，其中支護施工又是重要環節。本文主要介紹了組合型支護技術的設計和施工，包括錨樁支護和內支撐支護。通過對基坑變形監測解決基坑會出現的問題。針對支護深度大等問題，采取相應的施工措施。通過優化設計，合理應用施工技術，加強監測，充分保障施工技術的科學性，進一步保障深基坑的安全性和穩定性，同時為高樓層建筑提供穩定堅固的地基。