云南建工基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司 昆明 650501

1 工程概況

背景工程位于昆明市西山區(qū)陸家社區(qū)片區(qū)，項目占地面積約23 333.45 m2，規(guī)劃總建筑面積123 707.5 m2。項目整體設(shè)計2 層地下室，規(guī)劃地下建筑面積30 730.0 m2。

基坑開挖深度11.1 m，基坑周長530 m，工程樁采用800 mm鉆孔灌注樁。場地東臨規(guī)劃道路及清水河河道，南側(cè)緊靠日新中路（十里長街），距離日新中路約17 m，日新中路寬30 m，北側(cè)、西側(cè)為規(guī)劃道路，規(guī)劃道路寬15 m，規(guī)劃道路對面為擬建場地，西側(cè)規(guī)劃道路作為主要施工道路。

2 工程地質(zhì)

根據(jù)基坑專項報告，基坑開挖土層自上而下為：①雜填土，②黏土，③泥炭質(zhì)土，③1黏土，④黏土，④1粉土，⑤黏土。

3 基坑支護(hù)方案比選[1,2]

在深基坑支護(hù)中主要采用的支護(hù)形式有：放坡+土釘墻支護(hù)、排樁支護(hù)、樁錨支護(hù)、內(nèi)支撐支護(hù)4 種。根據(jù)昆明軟土地區(qū)支護(hù)形式主要采用內(nèi)支撐和樁錨支護(hù)形式，單獨排樁支護(hù)和放坡+土釘墻支護(hù)形式應(yīng)用很少，主要原因是軟土地區(qū)土質(zhì)較差，單獨排樁支護(hù)樁主要應(yīng)用于單層地下室開挖深度較小的基坑，2 層地下室采用支護(hù)樁支護(hù)則位移過大，采用放坡+土釘墻支護(hù)造成坡腳不穩(wěn)定，容易造成坍塌。

根據(jù)基坑勘察專項報告，本基坑開挖深度范圍內(nèi)存在厚5 m左右的泥炭質(zhì)土層，有機(jī)質(zhì)含量較高，錨桿抗拔力較低，效果較差，本基坑支護(hù)設(shè)計中重點考慮泥炭質(zhì)土層的處理?；又苓叚h(huán)境見圖1。

圖1 基坑平面示意

（a）基坑?xùn)|側(cè)為規(guī)劃道路，路另一側(cè)為改道的清水河河道，河道距基坑開挖邊線距離20～35 m，規(guī)劃道路為施工道路，周邊不具備完全放坡條件。

（b）擬建基坑南側(cè)緊鄰日新中路，基坑開挖邊線距道路邊線約17 m，具備適當(dāng)放坡條件。日新中路范圍地下管線較多，因此該段支護(hù)方案設(shè)計及施工過程中均需對照地下管網(wǎng)圖，注意避讓地下管網(wǎng)。

（c）擬建基坑西側(cè)緊靠規(guī)劃道路，現(xiàn)地表無任何既有建（構(gòu)）筑物，規(guī)劃道路為主要施工道路，只具備局部放坡條件。

（d）擬建基坑北側(cè)為西山區(qū)城中村改造B地塊用地范圍，周邊環(huán)境較為簡單，具備適當(dāng)放坡條件。

為了盡量節(jié)省造價，考慮到工期比較緊，結(jié)合基坑周邊環(huán)境及以往工程實例，基坑北側(cè)具備放坡支護(hù)條件，整個基坑不適合采用全內(nèi)撐支護(hù)形式，并且內(nèi)支撐施工工期長，造價高，支護(hù)形式主要從樁錨支護(hù)形式考慮。

基坑?xùn)|側(cè)與西側(cè)緊鄰規(guī)劃道路，采取支護(hù)樁+錨索進(jìn)行支護(hù)，按照傳統(tǒng)錨索設(shè)置形式設(shè)置斜向錨索，泥炭質(zhì)土埋深在地面以下3～10 m位置，支護(hù)樁第1道和第2道錨索錨固段在泥炭質(zhì)土層中，造成錨索拉力較小，樁頂位移較大，為了保證基坑安全，結(jié)合基坑周邊環(huán)境，在距離基坑20 m處位置設(shè)置錨樁，支護(hù)樁第1排錨索與錨樁相連，通過錨樁提供錨索拉力，可以保證錨索拉力不衰減，可以有效控制支護(hù)樁樁頂位移。在支護(hù)樁靠近坑底位置設(shè)置2 排普通錨索，錨索角度調(diào)整為30°，盡量使錨索錨固段控制在坑底以下較好土層中。

基坑南側(cè)靠近日新中路，由于距離市政道路約17 m，錨索不能施工到市政道路下面，因此采用雙排樁支護(hù)，由于基坑開挖深度較深，又位于軟土地區(qū)，只采用雙排樁進(jìn)行支護(hù)結(jié)合以往工程實例，位移很難控制，因此在雙排樁之間施工短錨索，拉力控制在100 kN，通過短錨索拉力有效控制雙排樁位移。

本基坑采用支護(hù)樁+地錨支護(hù)形式，與全內(nèi)撐支護(hù)形式相比較，在坡頂設(shè)置地錨不需要養(yǎng)護(hù)就可以直接張拉，節(jié)省了普通錨索施工養(yǎng)護(hù)的時間，直接開挖到下一排錨索，在下一排錨索施工的同時可以施工支護(hù)樁，使整個項目工期與內(nèi)支撐支護(hù)工期相比，節(jié)省近3 個月，內(nèi)支撐支護(hù)則需要在地面施工工程樁，并且土方比樁錨支護(hù)形式開挖速度慢，運(yùn)輸造價高，通過對比，樁錨比內(nèi)支撐支護(hù)體系造價節(jié)省約600 萬元。

4 基坑支護(hù)設(shè)計[3-6]

4.1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)基坑周邊環(huán)境和地質(zhì)情況，考慮到施工工期和造價成本，在基坑支護(hù)中采用以下形式支護(hù)：

（a）基坑北側(cè)采用直接放坡支護(hù)形式。

（b）基坑?xùn)|側(cè)、西側(cè)采用單排樁+地錨+錨索進(jìn)行支護(hù)。

（c）基坑南側(cè)采用雙排樁+錨索進(jìn)行支護(hù)。

4.2 止水樁設(shè)計

本基坑開挖范圍內(nèi)土層為泥炭質(zhì)土，有機(jī)質(zhì)含量較高，普通深層攪拌樁根據(jù)工程經(jīng)驗在有機(jī)質(zhì)含量較高土層中水泥很難成樁，起不到止水、擋土的效果，因此本工程止水樁采用三軸水泥土深層攪拌樁施工，不僅起到止水效果，還能有效加固土層起到擋土效果，攪拌樁Φ650 mm，間距350 mm，搭接200 mm，并且施工中采用套打施工法，每次套打1 根?；拥撞亢晚敳吭O(shè)置截、排水溝，將雨水和地下水匯集到積水井內(nèi)，并對坡頂土層進(jìn)行硬化，防止地下水滲入基坑。

4.3 土方開挖設(shè)計

基坑土方開挖本著“分層、分段、隨挖隨噴、保持基坑支護(hù)體系安全”的開挖施工原則。并且考慮到存在軟土，每層土體開挖深度控制在1.5 m以內(nèi)，每段長度不得超過20 m，土方每段開挖完后立即施工錨索、腰梁，待錨索張拉后方可開挖相鄰段土方。土方開挖過程中應(yīng)采取措施防止碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)或擾動原狀土，并在開挖段做好排水工作，防止地下水、雨水在基坑邊匯集，影響土體主動土壓力，造成基坑變形。在此項目上對出土通道應(yīng)加強(qiáng)處理，采用土夾石進(jìn)行置換泥炭質(zhì)土層，再修筑臨時道路，防止車輛陷入軟土中。

4.4 基坑監(jiān)測設(shè)計

本基坑位于滇池軟土地區(qū)，基坑監(jiān)測尤為重要，重點監(jiān)測支護(hù)樁位移、土體深層位移、錨索應(yīng)力等。監(jiān)測頻率嚴(yán)格按照基坑監(jiān)測規(guī)范要求，每天定時、定人進(jìn)行監(jiān)測，隨時掌握土方開挖過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)位移情況，對發(fā)生位移數(shù)據(jù)突變的及時報告給監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計方，采取應(yīng)急措施，以確?；影踩?。

4.4.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要監(jiān)測樁頂水平位移、樁頂豎向位移、錨索應(yīng)力等。根據(jù)本基坑特點，重點監(jiān)測基坑南側(cè)，在支護(hù)樁冠梁頂每15 m設(shè)置一個監(jiān)測點，監(jiān)測水平、豎向位移，而基坑?xùn)|側(cè)和西側(cè)每20 m設(shè)置一個監(jiān)測點。錨索應(yīng)力監(jiān)測點在基坑南側(cè)設(shè)置8 個，每層錨索2 個點，位于基坑中部；基坑?xùn)|側(cè)和西側(cè)錨索應(yīng)力監(jiān)測點每側(cè)設(shè)置3 個，在每層錨索中部設(shè)置1 個監(jiān)測點。

4.4.2 基坑土體及周邊環(huán)境

基坑土體監(jiān)測重點是土體深層位移，在基坑南側(cè)設(shè)置深層水平位移監(jiān)測點，共5 處，東側(cè)和西側(cè)每側(cè)各設(shè)置2 處，基坑北側(cè)設(shè)置2 處，通過土體深層位移掌握土壓力變化情況，了解支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)?；又苓叚h(huán)境重點監(jiān)測基坑南側(cè)日新中路沉降及開裂情況，在路中間及兩側(cè)設(shè)置沉降監(jiān)測點，間距15 m，其他兩側(cè)主要監(jiān)測施工道路沉降，監(jiān)測點每20 m設(shè)置1 個。

5 深基坑施工主要技術(shù)措施

5.1 止水樁技術(shù)措施

（a）考慮到本項目土層存在較厚泥炭質(zhì)土層，因此三軸深層水泥土攪拌樁正式施工前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行工藝性試樁，數(shù)量不少于2 根，通過試樁確定在該地層中施工參數(shù)是否與設(shè)計要求相匹配。

（b）三軸水泥土深層攪拌樁施工樁徑650 mm、間距450 mm，采用P.O 42.5水泥，水灰比控制在1.2，樁位偏差不大于50 mm，垂直度偏差小于0.5％，為了保證成樁質(zhì)量，施工過程中采用兩噴兩攪施工工藝。

（c）為了確保止水樁成樁效果，控制攪拌機(jī)下沉和提升速度不大于0.6 m/min，并保持勻速下沉或提升，攪拌提升時不應(yīng)使孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓造成周邊地基塌陷。

5.2 錨索

（a）錨索成孔過程中為了盡量減少坍孔現(xiàn)象，必須采用導(dǎo)管跟進(jìn)成孔注漿，套管直徑不得小于成孔直徑，孔位允許偏差不大于50 mm，錨索鉆孔的孔深應(yīng)超過設(shè)計長度1.0 m作為沉渣段，以保證錨固體水泥漿凝固后質(zhì)量，防止成孔過程中土體進(jìn)入錨固段。

（b）水泥漿采用P.O 42.5R水泥拌制，水灰比為0.5，強(qiáng)度等級不低于M30，每米水泥用量不少于70 kg。

（c）為了保證錨固段質(zhì)量，施工過程中采用二次注漿，第1次采用常壓注漿，第2次注漿壓力為2.0～3.0 MPa，二次注漿時間間隔以終凝時間控制或根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。注漿管應(yīng)隨錨索下至孔底。

5.3 旋挖鉆孔灌注樁

（a）地層主要存在泥炭質(zhì)土和粉土，造成旋挖鉆孔樁成孔過程中坍孔現(xiàn)象，嚴(yán)格控制泥漿濃度，在配置泥漿中加入膨潤土、碳酸鈉等。

（b）考慮到土層出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，為了保證成樁質(zhì)量，采用普通鋼護(hù)筒施工，護(hù)筒埋設(shè)深度穿過泥炭質(zhì)土，進(jìn)入黏土層，埋設(shè)護(hù)筒時用水準(zhǔn)尺檢查垂直度，護(hù)筒頂一般高于原地面0.3 m，以便鉆頭定位及保護(hù)樁孔。

5.4 土方開挖

（a）土方開挖嚴(yán)格按照分段、分層、跳挖的原則，把整體基坑劃分為42 個小段，每段長度約20 m，開挖過程中分段跳挖，先開挖1、3、5段，然后開挖7、9、11段，然后返回開挖2、4、6、8、10、12段，分次開挖3段，依次循環(huán)開挖。

（b）每段開挖完土方，考慮支護(hù)樁被動區(qū)泥炭質(zhì)土較好，防止開挖后支護(hù)樁位移過大，必須在當(dāng)天內(nèi)完成每段錨索施工，施工完錨索后馬上回填部分土體，然后等錨索養(yǎng)護(hù)張拉后再開挖回填土體。

（c）開挖過程中采用盆式開挖法，考慮工期時間緊，先對北側(cè)放坡段土體進(jìn)行開挖，其他幾側(cè)預(yù)留8 m寬平臺放坡開挖到基坑底，先挖到底位置施工工程樁，在施工工程樁同時施工剩余錨索和開挖預(yù)留的土體。

6 技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

本施工場地為典型的滇池軟土地區(qū)，由于特殊的地層性質(zhì)，造成此區(qū)域基坑開挖過程中支護(hù)樁頂部位移較大，多數(shù)基坑造成周邊道路沉降，本項目充分考慮到泥炭質(zhì)土性質(zhì)，在支護(hù)方案中采用了不同常規(guī)的設(shè)計理念。

6.1 錨樁在泥炭質(zhì)土中的應(yīng)用

常規(guī)的樁錨支護(hù)形式，錨索一般設(shè)置為斜向施工，錨索錨固段主要集中在泥炭質(zhì)土層中，因此造成錨索長度很長，錨索拉力仍不能達(dá)到設(shè)計要求，并且錨索蠕變嚴(yán)重，基坑變形較大。經(jīng)過仔細(xì)研究分析，在本基坑設(shè)計中對錨索拉力采取以下幾種措施：

（a）采用錨樁提供錨索拉力，在基坑開挖深度2 倍距離以外設(shè)置錨樁，通過錨樁與土體摩擦力和被動土壓力提供支護(hù)樁第一排錨索拉力，既能有效保證錨索拉力，又可以在基坑開挖過程中對錨索進(jìn)行張拉，隨時控制支護(hù)樁頂部位移。

（b）錨索施工中嚴(yán)格采用套管施工，并且套管直徑嚴(yán)格控制，允許套管直徑與成孔直徑相匹配，盡量減少錨索在成孔過程中對土體造成擾動，減少周邊地面沉降。

（c）錨索在注漿過程中采用高濃度水泥漿，水灰比達(dá)到0.5以上，并在水泥漿中加入早強(qiáng)劑，以達(dá)到錨索錨固效果。

6.2 雙排樁+錨索在泥炭質(zhì)土中應(yīng)用

根據(jù)以往經(jīng)驗，雙排樁主要應(yīng)用在10 m以上基坑支護(hù)中，但在軟土地區(qū)雙排樁位移較大，主要原因是支護(hù)樁被動土壓力較小，多數(shù)基坑采用加固被動區(qū)土體來控制樁頂位移，本基坑根據(jù)基坑周邊環(huán)境，采用短錨索來控制樁頂位移。通過本項目的工程研究，在軟土地區(qū)根據(jù)項目周邊環(huán)境，采用合理支護(hù)方案和施工措施，樁錨支護(hù)形式仍可以保證基坑安全，比采用內(nèi)支撐支護(hù)形式既節(jié)約工期，又節(jié)省造價。

7 結(jié)語

昆明軟土地區(qū)泥炭質(zhì)土蠕變性較強(qiáng)，在基坑支護(hù)設(shè)計中應(yīng)加強(qiáng)重視，特別是采用錨索支護(hù)時，重點考慮錨索拉力衰減效應(yīng)。如果有空間應(yīng)盡量采用錨樁支護(hù)形式提供錨索拉力。此次工程采取的錨樁支護(hù)取得了不錯的效果，值得進(jìn)一步推廣。