排樁+內(nèi)支撐復(fù)合支護(hù)體系在深基坑中的應(yīng)用

［關(guān)鍵詞］ 基坑支護(hù)；排樁+內(nèi)支撐；復(fù)合支護(hù)體系；方案；施工要點(diǎn)

隨著基坑深度的加大，在填土厚度較大、基坑周邊分布對(duì)沉降變形敏感的建筑物以及地下管線等基坑支護(hù)工程中應(yīng)用復(fù)合支護(hù)體系，對(duì)于保證基坑安全和經(jīng)濟(jì)性發(fā)揮著重要作用。因此，本文以銀業(yè)嶺秀廣場(chǎng)基坑支護(hù)項(xiàng)目為背景，對(duì)排樁+內(nèi)支撐（半環(huán)撐）復(fù)合支護(hù)體系在深基坑中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1. 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于珠江三角洲平原。項(xiàng)目建設(shè)包括兩棟20～21F 大樓，樓高為86.05～95.95 m，裙樓（6F），樓高23.95 m，整體設(shè)兩層地下室，設(shè)計(jì)地坪±0.00高程為3.15m。本建筑設(shè)計(jì)±0.00相對(duì)于絕對(duì)標(biāo)高3.15 m，現(xiàn)狀地面整平標(biāo)高為3.0 m?；哟箝_挖深度為10.75 m，基坑開挖底標(biāo)高及挖深如表1所示。

項(xiàng)目北側(cè)為9F學(xué)生公寓，西側(cè)為5F教學(xué)大樓，均為地下室，為柱基礎(chǔ)；東側(cè)和南側(cè)緊鄰錦榮路和南國(guó)東路，且人行道市政管線眾多，錦榮路車流量不大，南國(guó)東路為市政干道，車流量較大，基坑?xùn)|南角有一寬約5 m、深2～3 m的河涌。

2. 基坑周邊荷載條件

根據(jù)本工程基坑周邊環(huán)境，結(jié)合土方車輛、商品混凝土罐車、裝載機(jī)和反鏟挖機(jī)等常用機(jī)械的等效荷載，以及鋼筋、砂、碎石等建筑材料堆放的等效荷載并考慮消防車荷載，在綜合考慮各條件下，確定本基坑坡頂?shù)孛嬖O(shè)計(jì)堆載為15kPa，出口土及行車道路面設(shè)計(jì)堆載為40kPa。

3. 水文地質(zhì)情況

經(jīng)勘查可知，本場(chǎng)地地基由人工填土層（Qml）、海陸交互相沖淤積土層（Qmc）組成，基底巖石為早奧陶世二長(zhǎng)花崗巖（Q1ηγ）風(fēng)化基巖，工程地質(zhì)綜合剖面分為7層。對(duì)基坑施工影響深度范圍內(nèi)的巖土參數(shù)如表2所示。

場(chǎng)地地下水類型為上層滯水、松散砂層孔隙水以及基巖裂隙水，地下水涌水豐富，由大氣降雨、地下水循環(huán)、生活廢水補(bǔ)給，通過(guò)蒸發(fā)、地下徑流排泄。透水性較大，容易出現(xiàn)流砂管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

綜合考慮該基坑周邊環(huán)境、水文地質(zhì)情況、基坑深度等因素，該基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)設(shè)計(jì)為一級(jí)。

4. 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

4.1方案選擇

由于本基坑周邊環(huán)境復(fù)雜、地質(zhì)條件較差，如果基坑周邊建筑物、市政道路出現(xiàn)較大沉降都可能導(dǎo)致社會(huì)不安及影響管線安全。沉降的原因主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度較小，容易引起基坑側(cè)壁側(cè)向變形，導(dǎo)致基坑坡頂?shù)孛媪芽p或出現(xiàn)較大沉降；二是基坑周邊水位下降過(guò)大，容易因地面變形過(guò)大而影響周邊建筑物及市政道路安全。針對(duì)這兩種因素，在遵循“安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、方便施工”的前提下，應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)方案。結(jié)合本工程基坑開挖深度、周邊環(huán)境、地質(zhì)條件，可選用的基坑支護(hù)方案有排樁+內(nèi)支撐支護(hù)、地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐、錨拉排樁、錨拉地下連續(xù)墻等，適用支護(hù)結(jié)構(gòu)形式比較如表3所示。

在比較分析表3中常用支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，相比單一支護(hù)體系的錨拉排樁和錨拉地下連續(xù)墻，復(fù)合支護(hù)體系的排樁+內(nèi)支撐和地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐更適用于本項(xiàng)目基坑支護(hù)。

4.2基坑支護(hù)體系選型

（1）圍護(hù)體系選型。通過(guò)上述比較分析，本工程適用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有鉆孔灌注樁排樁和地下連續(xù)墻。但是綜合分析兩種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本工程施工條件、開挖深度及土層性質(zhì)等，并考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性因素，本次圍護(hù)結(jié)構(gòu)宜采用Ф1000@1400灌注樁作為支護(hù)樁，且部分剖面采用一長(zhǎng)四短的長(zhǎng)短樁布置，長(zhǎng)樁嵌固入巖不小于1.0m，短樁嵌固入巖8.0m，樁身砼強(qiáng)度為C30。

（2）內(nèi)支撐體系選型。從基坑開挖深度、換撐角度分析，可采用兩道或三道內(nèi)支撐；從工期、施工難度等角度考慮，采用兩道內(nèi)支撐，同時(shí)采用半環(huán)撐以控制變形，降低對(duì)周邊環(huán)境的影響。從工期和工程造價(jià)角度綜合考慮，兩道內(nèi)支撐更具優(yōu)勢(shì)。由于本基坑開挖深度較大，為確保平面支護(hù)體系結(jié)構(gòu)的安全可靠，平面布置采用半環(huán)+對(duì)撐形式，半環(huán)撐截面尺寸為1800 mm×1000 mm，支撐下立柱樁采用鋼管立柱。

（3）止水帷幕選型。綜合分析本工程水文止水帷幕采用Ф850@600 三軸水泥土攪拌樁+支護(hù)樁間咬合Ф800@1400單軸大直徑攪拌樁組合截水，既可以減少樁間土流失，還可以加強(qiáng)截水效果，起到擋土與截水作用。該工程南半部坑底以下存在淤泥質(zhì)粉砂層，透水性較大，可能會(huì)導(dǎo)致坑底流砂突涌，需加深止水帷幕形成閉合式止水帷幕，需要在防護(hù)體上設(shè)置Ф1000的立柱樁，設(shè)置兩道800×800砼支撐，實(shí)現(xiàn)與攪拌樁的無(wú)縫咬合，防止攪拌樁之間的滲漏，提高整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的止水效果。

（4）排降水方案選型。本工程排降水方案采用集水明排。在坡頂合適位置設(shè)計(jì)三級(jí)沉淀池，基坑積水經(jīng)過(guò)濾排入市政管道。如果集水明排不能滿足土方開挖施工要求，可采取小口徑降水井降水。坡頂集水井間距70 m，坡底集水井間距25 m。在基坑施工期間，坑內(nèi)可超前設(shè)置若干較大容積的集水池進(jìn)行明排。

5. 施工要點(diǎn)

（1）鉆孔灌注樁施工。在施工時(shí)，實(shí)行跳樁施工，砼灌注完成24小時(shí)后方可進(jìn)行鄰樁成孔施工。嚴(yán)格控制護(hù)壁泥漿的比重、黏度和含沙率，滿足規(guī)范要求后，方可進(jìn)行水下砼灌注。待鋼筋籠安放完成，及時(shí)進(jìn)行水下混凝土灌注，砼強(qiáng)度等級(jí)為水下砼C30，減少成孔的停置時(shí)間。第一次混凝土C30灌注至基坑底，初凝后向鋼管內(nèi)再次澆筑同強(qiáng)度混凝土至注滿成柱，并設(shè)置立柱沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)灌注樁主筋錨入冠梁的長(zhǎng)度為35m，冠梁、支撐梁施工完成，砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上，方可進(jìn)行開挖施工。

（2）土方開挖。土方開挖必須嚴(yán)格遵循“先支后挖，分區(qū)分層分段，兼顧整合平衡”的原則。土方開挖分層厚度不大于1.5 m且需對(duì)稱開挖，分段開挖長(zhǎng)度宜控制在15～20 m之間，不應(yīng)大于30 m，當(dāng)開挖深度和強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，安排設(shè)置簡(jiǎn)易排水溝，按照“先排水后挖土”的原則，在排水開始后，方可進(jìn)行下一層土方開挖。機(jī)械開挖后在坑底預(yù)留200～300 mm由人工開挖并修整，減少土層擾動(dòng)。

（3）內(nèi)支撐施工。支撐梁采用C30混凝土，保護(hù)層厚度為30 mm，共設(shè)兩道內(nèi)支撐。當(dāng)開挖至第一道支撐底時(shí)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土的支撐、腰梁、立柱等相互交匯點(diǎn)，并布置支撐梁受力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)支撐受力接近設(shè)計(jì)值并呈增加趨勢(shì)時(shí)，及時(shí)加固現(xiàn)有支撐或增加新的支撐。當(dāng)開挖至第二道支撐底時(shí)，平直安裝腰梁，符合設(shè)計(jì)的受力狀態(tài)，與灌注樁連接牢固，并采用C35砼澆筑腰梁，進(jìn)行第二道支撐系統(tǒng)施工（步驟同第一道）。當(dāng)?shù)叵率彝鈮Π迮c支護(hù)樁臨時(shí)支撐強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80％后，方可采用切割法或爆破法拆除第二道支撐體系，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)及附近建筑的變形情況，如果支護(hù)樁累計(jì)變形超過(guò)設(shè)計(jì)允許值30mm，必須停止拆撐，進(jìn)行換撐加固處理。在完成地下兩層全部底板施工后，地下室外墻板與支護(hù)樁臨時(shí)支撐強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80％后，即可拆除第一道支撐體系。

（4）攪拌樁施工。攪拌樁樁身采用“兩噴兩攪”施工工藝，下沉及提升均為噴漿攪拌，鉆機(jī)鉆進(jìn)攪拌速度一般控制在0.5～0.8m/min，提升攪拌速度一般在1.0～1.5m/min（臨近保護(hù)對(duì)象時(shí)取低值），提升速度不宜過(guò)快，避免出現(xiàn)真空負(fù)壓、孔壁塌方等現(xiàn)象。制備好的水泥漿不得停置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，漿液在灰漿攪拌機(jī)中要不斷攪拌，保證水泥土充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍钡剿蜐{。水泥漿液應(yīng)過(guò)篩，確保無(wú)結(jié)塊、無(wú)雜質(zhì)，噴漿應(yīng)連續(xù)。攪拌樁采用C32.5R復(fù)合硅酸鹽水泥，參數(shù)如表4所示。

6. 基坑監(jiān)測(cè)

在基坑施工過(guò)程中，為保證基坑施工的安全與穩(wěn)定，降低基坑開挖對(duì)周圍建筑及市政道路的影響，應(yīng)做好基坑監(jiān)測(cè)工作。嚴(yán)格按照監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行一級(jí)監(jiān)控，設(shè)置基坑坡頂水平沉降及位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)19個(gè)、樁頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)19個(gè)、周邊建筑道路沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)21個(gè)、土體深層位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)8個(gè)、支撐軸力及變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)每層21個(gè)、立柱沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)26個(gè)、圍護(hù)樁內(nèi)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)8個(gè)、環(huán)撐水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)每層9個(gè)等。對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常值或超過(guò)預(yù)警值，立即采取有效的加固措施，排除安全隱患。

7. 結(jié)論

銀業(yè)嶺秀廣場(chǎng)基坑支護(hù)項(xiàng)目場(chǎng)地水文地質(zhì)條件周邊環(huán)境復(fù)雜，對(duì)基坑周邊環(huán)境保護(hù)和排降水要求高，屬于深基坑工程。通過(guò)在該基坑工程中應(yīng)用排樁+內(nèi)支撐復(fù)合支護(hù)體系得出以下結(jié)論：

（1）從安全性和經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，基坑采用灌注樁排樁+兩道內(nèi)支撐（半環(huán)撐）支護(hù)，在確保支護(hù)體系的穩(wěn)定性，保障道路管線及周邊相鄰的建筑物安全，為土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了安全的環(huán)境同時(shí)，還縮短施工工期，節(jié)省了工程造價(jià)成本，值得在同類基坑工程中進(jìn)行推廣。

（2）止水帷幕采用三軸水泥土攪拌樁+支護(hù)樁間咬合單軸大直徑攪拌樁形式，起到擋土與截水作用，并增設(shè)立柱樁和兩道砼支撐，提高了攪拌樁的止水性能和支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

（3）此外，在基坑支護(hù)施工中，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水平位移、周邊建筑道路沉降、土體深層位移、立柱沉降、支撐（半環(huán)撐）軸力以及環(huán)撐水平位移等項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有效保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性。