孫欽宏

（中鐵十六局集團(tuán)城市建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100018）

0 引言

近年來(lái)由于各類工程項(xiàng)目基坑深度較深及周邊環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，深基坑支護(hù)工程成為了整個(gè)工程項(xiàng)目施工中的一個(gè)重、難點(diǎn)工程，而復(fù)合土釘墻技術(shù)的發(fā)展大大減少了深基坑支護(hù)施工的工期和費(fèi)用支出。復(fù)合土釘墻技術(shù)是將深層攪拌樁、排樁、預(yù)應(yīng)力錨桿等支護(hù)結(jié)構(gòu)與土釘墻結(jié)合起來(lái)[1]，互相彌補(bǔ)各自的技術(shù)缺點(diǎn)和使用限制，使其針對(duì)不同的基坑工程制定相應(yīng)合理的支護(hù)方案，它可以大大的提高基坑支護(hù)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，獲得了越來(lái)越廣泛的認(rèn)可和使用[2]。

1 工程概況

1.1 工程概況

包頭控制中心工程位于包頭市青山區(qū)建設(shè)路與建華路交口，是包頭市軌道交通、地下綜合管廊的核心調(diào)度指揮機(jī)構(gòu)。該工程地上結(jié)構(gòu)分為主樓和裙樓兩部分，主樓23 層，功能為管廊控制中心及附屬辦公，裙樓5 層，功能為軌道交通控制中心。地上建筑面積總計(jì)6.8 萬(wàn)平米。該工程地下室層數(shù)為2 層，地下建筑面積總計(jì)14300 平米?；悠矫娉叽鐬?56.9m×52.6m，開(kāi)挖深度為9.5m～11.5m?；游鱾?cè)距離建華路約51.1m，北側(cè)距建設(shè)路約250m，東側(cè)距天福廣場(chǎng)小區(qū)約100m，南臨本項(xiàng)目二期地塊，周邊有電纜、光纜、燃?xì)夤艿赖鹊叵鹿芫€，施工條件復(fù)雜。

1.2 地質(zhì)、水文條件

1）工程地質(zhì)概況

場(chǎng)地地貌單元為陰山山脈山前沖洪積扇邊緣。

該地段屬于白彥花構(gòu)造凹陷盆地，該凹陷盆地為鄂爾多斯斷塊與陰山緯向構(gòu)造帶之間的構(gòu)造。盆地內(nèi)堆積著第三、四系的堆積物，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)育的地殼運(yùn)動(dòng)是以垂直運(yùn)動(dòng)為主，其具有孕震構(gòu)造。

擬建場(chǎng)地內(nèi)天然地層依據(jù)其巖性、工程性質(zhì)不同劃分為十個(gè)工程地質(zhì)層位，分述如下。

2）水文地質(zhì)概況

場(chǎng)地地下水為賦存于礫砂層的孔隙潛水，主要受大氣降水補(bǔ)給，受氣候影響較大。地下潛水穩(wěn)定水位為-7.07～-10.27 米左右，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，變化幅度為1.0-2.0 米。

2 支護(hù)方案設(shè)計(jì)

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型的選擇應(yīng)施工中主要控制后插鋼筋籠工藝及水下混凝土灌注、地質(zhì)和水文地質(zhì)情況、基坑特點(diǎn)、施工技術(shù)、工程造價(jià)以及當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)等諸多因素，因地制宜，選擇技術(shù)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)型式?；拥膰o(hù)結(jié)構(gòu)形式要盡量滿足施工安全、技術(shù)成熟、環(huán)境保護(hù)、造價(jià)合理、工期短、利于文明施工等要求[3]。

表1 地質(zhì)分布表

根據(jù)包頭市當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，場(chǎng)地工程地質(zhì)水文地質(zhì)特性等綜合因素，可采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案主要有樁撐、樁錨、土釘墻方案，分別對(duì)以下三種常見(jiàn)技術(shù)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比選。

2.1 樁錨方案

由于地質(zhì)資料中部分土層錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值較低，錨索計(jì)算長(zhǎng)度較長(zhǎng)，經(jīng)計(jì)算第一道錨索長(zhǎng)度為15m，第二道錨索長(zhǎng)度為20m，局部超出道路紅線。而且錨索方案遺留地下永久障礙物，本工程周邊緊鄰道路，可能對(duì)控制中心后期工程及周邊市政工程產(chǎn)生影響。

2.2 土釘墻方案

由于地質(zhì)資料中部分土層錨固體極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值較低，土釘計(jì)算長(zhǎng)度較長(zhǎng)，經(jīng)計(jì)算土釘最長(zhǎng)需18m，不合理。此外由于坑底以上有砂性土層，導(dǎo)致受穩(wěn)定性控制的放坡坡率較小，經(jīng)計(jì)算為1:0.4,土方開(kāi)挖回填量大，無(wú)法發(fā)揮土釘墻的優(yōu)勢(shì)。

2.3 樁撐方案

混凝土支撐剛度大，整體性好，對(duì)基坑變形的控制較為理想，且對(duì)周邊環(huán)境影響小。經(jīng)過(guò)計(jì)算僅需一道混凝土支撐加樁頂放坡即可滿足要求，綜合考慮工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境條件、施工技術(shù)、基坑特點(diǎn)及工程造價(jià)等相關(guān)因素，本工程基坑支護(hù)初步擬定采用樁撐方案，降排水工程采用雙軸混凝土攪拌樁止水帷幕+坑內(nèi)疏干井。經(jīng)計(jì)算初步圖紙?jiān)O(shè)定為基坑圍護(hù)樁采用直徑0.8m@1.2m 鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)17m；局部樁長(zhǎng)20m，間距1.0m。豎向采用一道混凝土支撐，支撐水平間距為8 ～12m，混凝土支撐截面為0.8m×0.8m，系桿尺寸0.6m×0.6m。樁頂放坡4.5m～6.3m。圍護(hù)樁頂設(shè)一道混凝土冠梁，冠梁尺寸為1.0m×0.8m。止水帷幕采用一排φ700mm@500mm 雙軸水泥土攪拌樁。此方案最終測(cè)算造價(jià)為1352.8 萬(wàn)元，雖適用性較好，但總體造價(jià)較高，且施工周期長(zhǎng)。

圖1 排樁-土釘墻支護(hù)體系剖面圖

綜上，深基坑支護(hù)的幾種常用方案因?yàn)檫m用性較差，均已被排除，項(xiàng)目組通過(guò)對(duì)周邊項(xiàng)目的考察，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，考慮采用兩種支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合的方案，以充分做到“揚(yáng)長(zhǎng)避短”，達(dá)到滿足項(xiàng)目施工的所有目標(biāo)，即排樁-土釘墻復(fù)合支護(hù)技術(shù)。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，維護(hù)結(jié)構(gòu)方案確定如下：基坑總體方案采用一級(jí)放坡+鉆孔灌注樁排樁+一道預(yù)應(yīng)力錨索，坑外管井井點(diǎn)降水。樁頂放坡坡率根據(jù)不同區(qū)域土層特性采用1:1.3～1:1.5.圍護(hù)樁采用直徑0.8m@1.5m 鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)為13.5m～15.5m。豎向采用一道預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長(zhǎng)度21m，水平間距1.5m，錨索材料鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa。圍護(hù)樁頂設(shè)一道0.8m×0.8m 混凝土冠梁，如圖1所示。

采用排樁-土釘墻復(fù)合支護(hù)技術(shù)，具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：①兼有樁錨支護(hù)體系的剛度大、支護(hù)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)和土釘墻施工工期短、經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)，與樁錨方案相比，減少土方分層施工的間歇時(shí)間，有效縮短工期。②工程造價(jià)低，排樁土釘墻復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)造價(jià)約為樁撐支護(hù)體系的60%。

3 施工與監(jiān)測(cè)

3.1 施工質(zhì)量控制重點(diǎn)

1）鉆孔灌注樁

由于基底砂層中存在潛水，所以護(hù)坡樁采用長(zhǎng)螺旋鉆孔成樁、壓灌混凝土、后插鋼筋籠的施工工藝。施工中主要控制后插鋼筋籠施工工藝和水下混凝土灌注施工過(guò)程，確保護(hù)坡樁成型后不出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。待樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%后，采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身完整性。

2）預(yù)應(yīng)力錨索

鉆孔直徑為150mm，鉆孔過(guò)程中需用測(cè)斜儀控制鉆孔方向。注漿采用二次注漿工藝，錨索安裝后進(jìn)行一次常壓注漿，待一次注漿強(qiáng)度達(dá)到5MPa 后，進(jìn)行二次高壓注漿，確?？變?nèi)水泥漿密實(shí)。由于本工程緊鄰本項(xiàng)目二期地塊，土體內(nèi)遺留的錨索很可能成為二期工程基坑施工時(shí)的障礙物，因此施工中注意嚴(yán)格控制孔位偏差，并對(duì)每根錨索的最終成型位置做好精確的定位記錄，在竣工圖上做好詳細(xì)的標(biāo)注，以便后期施工時(shí)作為參照。

3.2 基坑變形及沉降監(jiān)測(cè)

為確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全，需在基坑使用周期內(nèi)，在基坑周邊設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)基坑進(jìn)行不間斷的變形監(jiān)測(cè)。當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果超過(guò)報(bào)警值時(shí)，應(yīng)及時(shí)疏散施工人員，必要時(shí)采取回填措施，保障人員人身安全[4]。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置位置見(jiàn)圖2。

圖2 基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖

本工程自2017年6月土方開(kāi)挖開(kāi)始，至2018年3月，基坑監(jiān)測(cè)數(shù)值見(jiàn)下表2。

表2 基坑檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)在基坑使用過(guò)程中的持續(xù)監(jiān)測(cè)得到的基坑變形數(shù)值全部滿足《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）[5]中的相關(guān)要求，基坑邊坡和周邊地面未出現(xiàn)裂縫，基坑安全得到有效保障[6]。

4 效益分析

排樁-土釘墻復(fù)合支護(hù)體系在本工程中應(yīng)用效果良好，并取得了較大的工期效益和經(jīng)濟(jì)效益，較樁撐方案節(jié)省工期約1.5 個(gè)月，造價(jià)降低40%，見(jiàn)下表3。

通過(guò)上述效益分析，證明了排樁-土釘墻復(fù)合支護(hù)及管井降水方案在本工程中的適用性遠(yuǎn)大于樁撐形式支護(hù)及止水帷幕疏干井降水方案，且在施工和使用過(guò)程中，具有良好的可操作性。

5 結(jié)語(yǔ)

1）復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)在周邊環(huán)境復(fù)雜的條件下，能充分發(fā)揮其“復(fù)合技術(shù)”中各部分的優(yōu)點(diǎn)。在本工程中，排樁-土釘墻復(fù)合支護(hù)體系充分利用了樁錨結(jié)構(gòu)的剛度大和土釘墻施工靈活的特點(diǎn)。

2）實(shí)踐中，優(yōu)化深基坑支護(hù)方案的目的在于使最終所選的方案能達(dá)到項(xiàng)目預(yù)定的安全、工期、造價(jià)等多個(gè)目標(biāo)的要求[7]，方案決策問(wèn)題是解決多目標(biāo)情況的決定性格因素，總體支護(hù)方案的選擇具有成敗決定性作用。本工程中選擇了排樁-土釘墻復(fù)合支護(hù)體系及管井降水方案，是本工程全面完成預(yù)設(shè)目標(biāo)的前提[8]。

表3 經(jīng)濟(jì)效益分析表