某軟土基坑支護施工技術探析

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[摘要]基坑支護結構的選擇是工程施工中比較常見的問題，同時也是對后續(xù)施工的安全保障。本文以麗江市古城區(qū)某擬建基坑為研究對象，合理選擇了該軟土基坑支護的結構選型，也對各結構段進行了分別設計，并給出了合理地施工方案，為相似的基坑支護技術提供參考意見。

[關鍵詞]軟土基坑；基坑支護；施工設計

1工程概況

項目場地位于麗江市古城區(qū)，擬建場地現(xiàn)狀為待建空地，本場地土的類型為中硬場地土，建筑場地類別為Ⅱ類。場地內回填有厚度較大的填土，填土主要由含（混）黏性土礫砂組成，為附近場地基坑開挖棄土。東、南、北側均為待建空地，交通較為便利。整個場地地形雖略有起伏，但相對較平坦，屬穩(wěn)定場地。場區(qū)區(qū)域巖土種類較多，分布不均勻；地下水對工程建設影響較小，地表水尚可。場地整體西高東低，北高南低，地形標高范圍2387.07～2391.21m，地形坡度小于3°，高差約4.14m?；有螤罱啤巴埂弊中?，長約123.54m，寬約86.90m，基坑開挖線長為458.10m，基坑開挖的面積為10689.68m2。地下室頂板標高為2389.90m(-1.60m),地下室底板標高為2386.00m(-5.50m),地下室凈空高度3.9m，基礎厚度為1.10m，基坑開挖標高為2384.90m(-6.60m)，根據(jù)地形地貌特征，擬開挖的基坑深度4.921～6.31m。圖1為基坑平面圖。場地鉆孔內揭露60.0m深度范圍內的土層按成因分為第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）和第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）。依據(jù)鉆探揭露情況，勘察鉆孔揭露深度范圍內的土層，按巖土體成因、結構、物理力學性質特征可劃分為5個大層，3個亞層，根據(jù)土體成因、結構、物理力學性質自上而下分述如下。1）素填土灰褐、灰黑色，稍濕，松散。主要成分為含黏性土礫砂，主要為附近場地施工棄土，回填時間約3～5年，底部約0.3～0.5m為耕植土。層頂埋深0.0m，層頂高程2386.73～2393.91m，層厚度0.8～6.1m，平均厚度2.92m。2）粉土灰黃、褐黃、褐灰色，稍濕～濕，密實，局部中密。搖震反應速度中等，韌性、干強度低，切面粗糙無光澤。局部夾深褐色軟塑狀粉質黏土薄層。層頂埋深0.8～7.5m，層頂高程2382.64～2390.91m，層厚度0.5～9.7m，平均厚度2.92m。3）泥炭質土黑色，濕，軟塑～流塑狀態(tài)，土質不均勻，局部漸變?yōu)橛袡C質土，土體結構松散，含較多半炭化腐木，局部成泥炭，具高壓縮性。該層頂板埋深1.5～11.3m，層頂高程2378.52～2388.30m，層厚度0.5～11.0m，平均厚度3.53m。4）粉土灰褐、灰白色，稍濕～濕，密實，局部中密。搖震反應速度中等，韌性、干強度低，切面粗糙無光澤，局部夾褐灰色可塑狀粉質黏土薄層。該層頂板埋深1.5～20.1m，層頂高程2369.74～2388.20m，層厚度1.0～16.0m，平均厚度5.65m。5）圓礫灰褐色，飽和，中密。骨架顆粒母巖成分主要為強～中等風化灰?guī)r，圓形～亞圓形。該層頂板埋深4.1～23.4m，層頂高程2365.50～2383.79m，層厚度0.6～14.8m，平均厚度4.54m。

2基坑支護方案

2.1支護方案比選

基坑支護常見的支護形式有四大類，即結構支護、重力式擋土墻支護、傳統(tǒng)土釘墻支護、復合土釘墻支護等，其中結構支護又可分為地下連續(xù)墻支護、型鋼樁支護、排樁支護等。場區(qū)內地下水位埋設較淺，對基坑開挖有影響，方案設計時須考慮雨季降水，基坑匯流的疏導、抽排等問題，還需考慮止水帷幕的設置。根據(jù)本基坑的具體特點，選用3種方案進行比較。1）土釘墻支護方案適用于基坑開挖深度不大的基坑項目，周邊無重要構筑物，相對空曠區(qū)域，市場使用度較高，施工經驗豐富，造價低廉，且施工工序較為簡單，特別是對后期土方開挖無影響，且可靠性較好，工期短，造價低。2）內支撐支護方案可適用于不同深度的基坑，尤其是基坑形狀較為規(guī)則的情況，對變形控制效果好，支護結構不存在超紅線問題，但施工過程較為煩瑣，特別是后期換撐施工，對主體建筑工期有影響，且不利于土方開挖?？煽啃院?，但工期長，造價較高。3）排樁支護方案可用于不同深度對基坑，市場使用度高，經驗成熟，主要為單排樁和雙排樁支護，十分適用于基坑周邊環(huán)境較復雜場地，對后期土方開挖無影響?？煽啃院?，造價較低，但是工期較長。從安全角度分析，以上3種支護形式均能達到安全支護的效果。從經濟角度分析，3種支護方案比較，土釘墻支護方案最經濟，其次為排樁支護方案；從施工工期來看，土釘墻支護方案工期最短，在施工工期方面最占優(yōu)勢，內支撐支護方案施工工期最長。根據(jù)業(yè)主提供的資料、地質勘查報告、場地環(huán)境條件，同時根據(jù)類似基坑支護工程的設計與施工經驗，在遵循“安全可靠、技術先進、工藝可行、造價經濟、滿足工期要求及充分考慮同甲方及后續(xù)工程的銜接”的原則下，在安全、經濟、技術、工期方面綜合對比后，選用的總體方案為：放坡+土釘墻+止水帷幕+降排水措施；支護樁（∅600）+掛網噴混凝土+止水帷幕+降排水措施。

2.2基坑各支護段設計

基坑形狀近似“凸”字形，各段的長度、標高和地質情況不同，因此各段支護形式略有差別。1）基坑AB段采用放坡+鋼管錨桿土釘墻支護，坡比為1∶1.25，共設置5排鋼管錨桿，錨桿采用直徑∅48mm厚度δ=3.0mm的鋼管加工，錨桿自上而下各排長分別為12m、12m、12m、9m、9m，傾角15°，間距1.50m，排距1.10m；深攪止水樁，樁長12.00m，樁徑∅500mm、間距300mm，搭接200mm。止水樁中線位于放坡頂線外側500mm處。2）基坑BC段采用∅600mm長螺旋鉆孔灌注樁支護，樁長14.00m，樁間距1.20m；深攪止水樁，樁長12.00m，樁徑∅500mm、間距300mm，搭接200mm，止水樁中線位于放坡頂線外側500mm處。3）基坑CD段采用∅600長螺旋鉆孔灌注樁支護，樁長12.00m，樁間距1.20m；深攪止水樁設計參數(shù)同BC段一致。4）基坑DA段采用放坡+鋼管錨桿土釘墻支護，坡比為1∶1，共設置5排鋼管錨桿，錨桿設計參數(shù)同AB段一致。所有面層掛網噴射強度為C20的混凝土，厚度為100mm。

2.3基坑截排水工藝設計

根據(jù)勘察報告提供的地下水位埋深較淺，且基坑開挖段為相對隔水層，基坑開挖過程中有一定的涌水量，考慮基坑歷經雨季及場地匯水情況，綜合安全、經濟合理、工期等因素，采用如下降、截排水。1）降水采用隨降隨挖方式降水，設置10口降水井，采用隨降隨挖方式降水，降水井采用長螺旋鉆機成孔，深度為進入基坑底以下1.00m。2）截排水基坑開挖坡頂設置凈空（300×300）截水溝截水，沿基坑開挖底邊線向基坑內側偏移0.50m設置一道坑底排水溝，沿坑底排水溝設置集水井，坑內積水匯入集水井后統(tǒng)一抽入沉淀池，經沉淀后排入市政污水管道，集水井間距不得大于50m。根據(jù)實際開挖后的集水量，適當調整1～4號降、排水平面圖中的集水井數(shù)量及位置。3）設置泄水孔在基坑開挖坡面上設置泄水孔，泄水孔豎向間距3.00m，水平間距支護樁段兩樁設1個泄水孔，土釘墻段水平間距3m。

3基坑支護關鍵技術

3.1長螺旋鉆孔灌注樁施工技術

長螺旋灌注樁的施工是先使用大扭矩動力頭帶動的長螺旋中空鉆桿快速干鉆成孔，采用高壓泵送混凝土澆灌，再插鋼筋籠成樁。鋼筋籠制作前必須平直，不得有局部彎曲，鋼筋表面不得有油污和銹蝕。主筋與加強箍筋之間以點焊牢固，主筋與箍筋之間綁扎牢固，鋼筋搭接采用搭接焊，搭接長度:雙面焊≥5d，單面焊≥10d，d為鋼筋直徑。施工時采用隔樁跳打施工，避免竄孔。混凝土強度等級采用C30，配合比嚴格按照試驗室設計結果進行；混凝土保護層厚度50mm；混凝土坍落度180～220mm，并具有較好的和易性、流動性。長螺旋樁配筋應嚴格按照JGJ18-2012《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》和設計圖紙（見長螺旋配筋圖）執(zhí)行。長螺旋樁樁底0.5m不設鋼筋籠。樁頂主筋錨入鋼筋混凝土冠粱0.9h(h為冠梁高度)。長螺旋灌注樁與其截面示意圖如圖2所示，各剖面樁身配筋參數(shù)如表1所示。

3.2噴射混凝土面層施工技術

支護施工按照土方開挖→修壁→掛網→噴射混凝土→土方開挖的流程進行?；又ёo施工隨基坑土方開挖交叉同步進行。土方開挖要求分部分層對稱開挖，支護工作面挖出后，及時支護?？颖诮浫斯ば拚煤髵焐?#8709;6.5@150×150雙向鋼筋網片，∅14加強筋間距與土釘設置間距相對應，并與土釘焊接；鋼筋網片在基坑坑口周邊翻邊寬1.0m；并用短鋼筋(L=1500@1500)插入土層固定，最后噴上C20細石混凝土，厚100mm，水泥使用P.S32.5普通硅酸鹽水泥，并根據(jù)實際情況可摻入適量的速凝劑。圖3為放坡掛網噴混凝土網片大樣圖及柱間土護面圖。

3.3冠梁施工技術

樁身混凝土強度在大于設計強度的80%以上后方進行冠梁施工，冠梁施工前挖除樁頂部分淤泥及浮漿，采用風鎬鑿除樁頂浮漿至冠梁設計底標高且露出新鮮混凝土，出露鋼筋應平直，在澆注混凝土之前必須清理干凈殘渣、浮土和積水。土方開挖至冠梁設計標高及時進行冠梁施工。根據(jù)設計圖紙制作冠梁鋼筋（圖4），鋼筋表面潔凈、無損傷、無油漬和鐵銹、漆漬等，縱筋的連接用搭焊，接頭應錯開，同一斷面的接頭面積不應超過30%，且間隔布置。模板施工前，要求場地干凈、平整、模板下口及連接處的混凝土或砌體，要求邊角整齊、表面平直，必要時可能先進行人工修整；冠梁、腰梁模板采用構造簡單，拆裝方便，具有足夠強度、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受新澆的混凝土的重量和側壓力，模板接縫應嚴密，不得漏漿，模板及其支撐體系應聯(lián)結整體，安裝和澆筑混凝土時，需檢查漏漿與變形情況。澆筑的混凝土強度等級應按設計要求，澆筑混凝土時，采用振搗棒密實，澆筑層的厚度不得超過插入式振搗器作用部分長度的1.2倍值，梁頂部抹平；待混凝土達到一定強度（2.5MPa）后再進行拆模。

3.4深攪止水樁施工技術

單排攪拌樁帷幕的搭接寬度在攪拌深度不大于10m時，不應小于150mm；當攪拌深度為10～15m時，不應小于200mm；當攪拌深度大于15m時，不應小于250mm；攪拌樁水泥漿液的水灰比宜取0.5～0.55。攪拌樁的水泥摻量宜取土的天然質量的15%～20%。

4注意事項

1）為防止長螺旋鉆孔灌注樁導管堵塞，需保證粗骨料的粒徑、混凝土的配比和坍落度符合要求。同時在每次拆卸導管時都必須清洗干凈，避免灌注管路過大變形和彎折。2）為防止偏樁，施工前需清除地下障礙，平整壓實場地以防鉆機偏斜，且樁機的水平度和垂直度在開鉆前和鉆進過程中注意檢查和復核。

5結語

通過對麗江的某個軟土地區(qū)基坑支護方案進行比選的研究分析，根據(jù)場地周邊環(huán)境及工程地質條件對該基坑的不同地段進行了分別支護設計，針對該軟土基坑特點設計出合理的支護結構，保證了施工安全，對類似工程的設計和施工具有一定的參考意義。

作者:王志鑫 單位:昆明理工大學國土資源工程學院