粘性土層深基坑支護施工技術分析

◎梁東方 中山市交通項目建設有限公司

1.引言

土質情況對于深基坑工程的影響尤為重大，在珠三角地區分布著廣泛的軟土，其中包括淤泥質軟土以及粉質粘土，此外還有較多的花崗巖殘積土。由于軟土的含水量較高強度低，部分土成軟塑甚至流塑狀[1-5]。其工程力學性質較差導致粘性質土地層中圍護結構自身變形性和對周圍環境的影響會比較敏感，易導致結構因工程力學性能較差而發生結構破壞失穩現象。所以對于粘性土層深基坑施工技術的研究很有必要[6-8]。

2.工程概況

岐沙路通道位于此次道路改造施工的北段富華路立交與岐沙路交叉口處，中心里程樁號K2644+426.259，為明挖淺埋式通道，結構形式采用左右幅整體式框架結構，起始里程為K0+160～K0+270，全長110m，封閉段起始里程K0+180～K0+250，長70m。通道采用雙向四車道，主體結構由懸臂式擋墻段和封閉雙孔框架段組成，結構底板寬度為27.4m。其中，懸臂式擋墻段長40m，封閉段長70m。為了排出通道范圍內匯集的雨水，在 K0+210右側設雨水泵房一座。通道平面位于直線上，通道縱坡為-6.20%～6.497%，路面橫坡均為2%。

岐沙路通道基坑平面上呈長條形，基坑側壁長度為（路線左右側）70 m，基坑開挖有效寬度（底寬）為29.8 m，雨水泵房處開挖寬度為39.7 m。基坑開挖深度為2.9～7.9m，雨水泵房處開挖深度約12.2m。隧道北側為中石化溪角加油站，南側為龍瑞國家小商品城。基坑距離加油站較近，多為5～10m外，因此基坑開挖支護施工及安全防護措施就極為重要。

3.工程特點

本項目基坑支護工程的主要特點如下：一是項目所在地管線多，施工中改移保護工作量大；二是基坑周邊存有重要的建（構）筑物，保護難度大；三是基坑開挖工程量大、支護結構復雜。因此，地表沉降問題與樁身變形問題是本項目施工控制的難點。此外，本項目周邊還有加油站、商品城等建筑，施工時也需要對這些問題進行考慮。本項目工程地下管線較多，按照施工設計需要進行改移，改移后和車站結構的距離最近在3米，因此還應做好后期的管線沉降監測工作。監測的重點為改移后項目周邊的DN300雨水管、DN500污水管等并且對其加強監控測量從而確保各種管線和建（構）筑物安全。

4.基坑支護施工

4.1 基坑支護方案

基坑開挖深度范圍的地層主要場區覆蓋層由第四系人工填土，沖積相粘性土層等組成，殘積相粘性土；基底由燕山期侵入花崗巖等及風化層組成。此外本項目全線分布較為廣泛的軟土，因此對于埋深通道的軟土采用加固處理或復合地基（粉噴樁）以提高地基強度，滿足工程承載力和變形要求。

根據基坑開挖深度不同以及內支撐的形式不同采用了不同的支護方式。K0+160～K0+180 和K0+250～K0+270 段為擋土墻路段，設計基坑采用土釘墻支護；K0+180～K0+250主體段落基坑采用“鉆孔樁+內支撐”支護。

4.2 基坑支護施工工藝流程

土釘墻施工工藝如圖1所示，其中基坑開挖采用分段開挖，分段開挖長度不超過20m，基坑開挖應自上而下進行，每層土釘為一個開挖層，每層開挖深度應在該層土釘下0.5m范圍內，開挖后及時初噴（底層）后進行土釘施工，嚴禁超挖。機械開挖后，應需預留一定厚度的保護層，用人工修整坡面；上層土釘砂漿和噴射混凝土面強度必須在設計強度70%以后才能夠進行下層土方和土釘的施工，值得注意的是噴射速度要適當，以利于混凝土的壓實。如果風壓太大，噴射速度過大，回彈增加；相反的，若風壓太小，會影響壓實力，降低混凝土強度，所以在進行施工時要注意風壓控制。剛開始施工時，起始風壓要達到0.5MPa后再進行操作，同時結合噴嘴出料實際進行風壓調解。噴射混凝土作業需要分段分片操作，且同一分段要按照從下到上的順序進行噴射。首次噴射厚度應控制在50mm，二次噴射應控制在70mm。且在噴射操作時還要注意噴頭和噴面應保持垂直，且兩者間的距離應控制在0.9±0.3m。在對土釘位置進行噴射時按照先下后上的順序進行。噴射操作中要控制好水灰比，且要求混凝土表面要濕潤、憑證、沒有干斑和流淌等問題。

圖1 土釘墻施工工藝

鉆孔樁支護施工流程圖如圖2所示，本工程主體結構施工區段采用單排φ100cm鉆孔樁進行外防護，樁間距1.2m。樁長按基坑深度分為A類樁型（12.5m）、B類樁型（11.5m）、C類樁型（15.5m），根數分別為57根、80根和34根。鉆孔樁外側采用旋噴樁止水兼作擋土用。支護樁采用YTR200D旋挖鉆機施工。

圖2 鉆孔樁支護施工流程

由流程圖可知，泥漿制備與補充也是灌注樁操作的重點。鉆孔施工時應確保泥漿性能滿足要求，及時補充泥漿，保證孔內水頭壓力，降低塌孔風險。此外，鉆孔施工時鉆孔將孔底土層切削為條形然后隨鉆頭提升到地面。施工過程中土層擾動較小，無聚淤漏斗，因此應控制泥漿固相含量，保證粘度，做好泥漿控制，避免快速沉淀問題。同時，施工時還應注意終孔前鉆頭旋挖量的控制。

需特別注意的是在進行水下混凝土灌注操作時應在清孔后盡快進行灌注施工。本項目施工中的混凝土使用車輛進行運輸。樁基混凝土澆筑按照要求要一次連續完成，中間不能隨便中斷，而且應在6小時之內完成，提高整根樁混凝土的均勻性。混凝土澆筑過程中，混凝土導管埋入混凝土中2～6m，最小不少于2m，最大埋深不超過6m，且邊澆筑邊根據實際提升導管。同時，還要做好混凝土配比工作，本項目要求混凝土坍落度為20±2cm，粗骨料符合設計要求。灌注施工過程中要委派專人進行混凝土頂面高度測量和導管埋入深度計算，同時記錄相關參數，為后期拔管提供參考，避免出現埋管過深提升困難或者拔管影響樁體質量等問題。本項目中混凝土灌注頂面應在樁頂面設計高程的0.75±0.25m之間，以確保樁身混凝土質量。

除鉆孔樁以外，基坑的內支撐也是基坑開挖過程中非常關鍵的環節，直接影響到基坑的穩定、樁位的變形。因而采取“鉆孔樁+內支撐”支護方式。本工程中內支撐采取鋼支撐，其結構圖如圖3所示，包括固定端頭、活動端頭與中間節段，相互之間通過螺栓鏈接。

圖3 鋼支撐結構圖

鋼支撐安裝時先在泵房基坑豎向做四道鋼支撐，然后在施工場地進行鋼支撐拼裝，最后通過吊裝方式將其吊裝就位。先設置三角形支撐托架再將φ600鋼支撐吊裝在牛腿，注意一端和鋼圍檁相連，另外一端通過千斤頂施加預壓力，直到達到設計要求。隨后在伸縮頭處設置鎖緊片，卸下千斤頂。

要確保樁、鋼圍檁、支撐等連接緊密，降低基坑外地層沉陷和樁體內移，在支撐施工完成以后，向外施加預加軸力，具體值結合地表沉降情況和樁頂位移來進行，具體參照值如表1所示。

表1 預加軸力最大值控制表

預加軸力要結合現場監測來進行，防止圍護樁樁體向外變形太大。與此同時要重視施工中的參數監測，當支撐豎向撓度變形快到達允許值時應盡快制定措施，避免撓度變形太大，提高支撐穩定性，提高基坑整體安全性。

5.結語

深基坑施工時要科學選擇支護技術，提高巖土工程質量，提升基坑工程的施工穩定性。本工程就中山岐沙路通道基坑附近不同地質條件進行勘探，確定了粘性土層深基坑支護施工方式，采取了土釘墻支護、“鉆孔樁+內支撐”支護兩種支護模式，發揮支護工程作用，提高基坑工程整體穩定性，降低施工風險，同時確保后期項目施工順利實施。本文還進一步探討了此種支護方式對于粘性土層支護的可行性，具有一定的工程實用價值。