樁錨支護在濟南軟土地層中的應用

馬玉飛,熊 輝,付艷青

(濟南市勘察測繪研究院，山東 濟南 250101)

濟南市地處魯中山地與魯北平原的過渡地帶，地形南高北低，南部為低山丘陵及山前沖洪積平原，北側為黃河沖洪積平原，黃河與山前沖洪積平原之間發育有小清河，總體而言，濟南南部山前沖洪積平原地層力學性質較好，而北部黃河、小清河沖積平原上層土體力學性質相對較差。在濟南地區各類基坑工程中，樁錨支護、土釘墻支護應用較為廣泛，尤其是對于深度8m以下的基坑，土釘墻支護應用普遍[1- 7]，但對于濟南北部尤其是小清河流域附近的基坑，屢有土釘墻失效或破壞的案例發生。

本文以小清河附近某基坑工程為例，對比了土釘墻與樁錨支護在該地層條件下的適用性，為類似地層條件下的基坑工程提供一定的參考意義。

1 工程概況及工程地質條件

1.1 工程概況

該工程位于濟南市天橋區，順河高架橋以東，小清河以南，擬建設多棟31～33層住宅，地下2層，開挖深度約6～8m，整個項目分為多個地塊分期開發建設。

1.2 地形地貌及水文條件

擬建場地地貌單元屬黃河、小清河沖積平原，地形平坦，地面標高約22.0～26.0m，周邊環境較開闊，以拆遷后的場地為主。地下車庫基礎輪廓線距離周邊市政道路或重要建建筑均較遠。

場地北側為小清河，是流經濟南市區的主要河流，兼有泄洪、排澇、通航、灌溉、排污等綜合功能，河道內常年有水，近年來最高水位22.41m，建設場地距離小清河最近約100m。

1.3 巖土層物理力學性質

根據項目巖土工程勘察報告，場地內地下水位第四系孔隙潛水，水位埋深1～5m，歷史最高水位接近地表。場地內地層主要為第四紀河流沖積成因的粘性土、粉土，與基坑工程相關的地層自上而下可分為5層，各巖土層相關參數見表1。其中③1粉質黏土、③2黏土、④粉質黏土呈灰褐色或灰黑色，軟塑～可塑狀態，黏粒含量較高，層厚1～5m，層底深度5～10m，基本位于基坑邊坡的中下部，對邊坡穩定性不利。代表性工程地質剖面見表1。

表1 巖土層物理力學參數

表1 代表性工程地質剖面

2 支護結構選型設計

2.1 地下水控制措施

綜合考慮場地水文地質條件、環境影響及經濟比選，采用全封閉式止水帷幕、帷幕內降疏水配合集水明排措施抽排地下水[5]。

沿基坑周邊布置單軸攪拌樁止水帷幕，樁徑600mm，相鄰樁搭接寬度250mm，樁底標高控制在基底以下7～8m；在帷幕內側沿基坑周邊布置降水井，間距約12m，井底標高控制在基底以下6～7m；基坑內部布置疏干井，間距約30m，井底標高控制在基底以下6～7m；為最大程度減少基坑降水對周邊環境的影響，在止水帷幕外側設置回灌井。通過以上措施并結合坑內集水明排保證了坑內施工的必要條件。

2.2 基坑邊坡支護方案

2.2.1初步設計方案

在該項目首期開發地塊中，綜合考慮安全性與經濟性因素，主要采用分級放坡土釘墻支護形式，充分利用現有場地盡量放坡，在坡體中部設置寬約1m的平臺，設置2～3道鋼筋土釘，坡面掛網噴砼。代表性支護剖面如圖1所示。

圖1 土釘墻支護剖面

現場施工過程中發現，因坡腳處③1粉質黏土或③2黏土、④粉質黏土呈軟塑～可塑狀態，支護施工完成后，局部范圍坡腳處會緩慢蠕滑變形，且變形量逐漸增大，進而導致面層開裂，支護結構失效，影響邊坡整體穩定性。出現上述情況后，現場采取坡腳插槽鋼并用沙袋反壓的方式進行加固，將其對施工及工期的影響降至最低程度。

2.2.2優化后方案

在后期地塊的支護設計過程中，為避免再次出現上述情況，綜合考慮邊坡穩定、施工便利性、工期要求、工程造價等多個影響因素，將支護形式改為上部放坡+下部樁錨形式，上部2～3m的深度內充分利用周邊場地進行放坡，下部采用灌注樁+預應力錨索控制邊坡變形，保證邊坡穩定，避免了坑底附近軟弱土層蠕滑變形。支護樁采用Φ600灌注樁，樁間距1.2m，錨索采用高壓旋噴錨索施工工藝，錨固體直徑500mm，錨索水平間距1.8m(三樁兩錨)。方案優化后的代表性支護剖面如圖2所示。

圖2 優化后代表性支護剖面

采用該支護形式后，后期各地塊在基坑開挖過程中均未發生明顯的邊坡失穩破壞，保證了基坑邊坡及周邊環境的安全穩定，為基礎正常施工提供了必要的工作條件。

3 基坑監測成果

根據相關規范要求，現場采用儀器對坡頂水平位移和沉降、錨索內力、地下水位進行不間斷監測，同時配合巡視檢查，確保現場能夠隨時掌握支護結構的工作狀態與支護效果[8- 9]。

其中坡頂水平位移與沉降監測點沿基坑坡頂及支護樁頂布置，間距約15～20m，選取其中兩個代表性監測點(監測點編號PH49、PH53)，作出其位移、沉降變化曲線，如圖3所示。

圖3 代表性監測曲線

根據監測曲線可以看出，支護樁樁頂最大水平位移約11.2mm，最大沉降變形約10.2mm，均在預警值范圍以內，說明優化后的支護形式能夠有效控制邊坡變形，保證基坑邊坡安全穩定。

截至目前，采用該支護形式的3個地塊基坑工程均已竣工回填，期間未發生邊坡失穩破壞現象，保證了基礎及主體結構的順利施工。

4 結語

本文以具體項目為例，對土釘墻與樁錨支護形式在較軟地層條件下的適用性進行了對比研究，并經工程實踐與基坑監測數據進行了驗證，主要得到以下結論。

(1)在軟土地區，支護選型過程中應慎重考慮土釘墻的適用性，應充分考慮到基坑底部軟土變形對支護結構帶來的影響。

(2)相較于土釘墻支護形式，軟土地區建議優先采用上部放坡+下部樁錨支護形式。

(3)可考慮采用單軸水泥土攪拌樁止水帷幕，相對于目前常用的雙軸、三軸攪拌樁，單軸攪拌樁止水帷幕亦可保證止水效果且在工程造價方面更具優勢。

(4)單軸水泥土攪拌樁需嚴格控制施工質量，保證相鄰樁的搭接寬度，如無法保證施工質量，則需采用雙軸或三軸攪拌樁施工工藝。