李凌峰 劉煥存 魏海濤

（中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100098）

0 引言

近年來，隨著我國城市建設(shè)迅猛發(fā)展，各大中城市建設(shè)用地突顯緊張，基坑設(shè)計(jì)受周邊環(huán)境條件制約明顯?；泳嚯x周邊建（構(gòu)）筑物距離越來越近，如何有效解決這一問題已成為了基坑設(shè)計(jì)的難點(diǎn)[1]。

一般擬建建筑距離已建建筑較近情況下，規(guī)劃期間會(huì)提前征求基坑設(shè)計(jì)單位意見，考慮預(yù)留支護(hù)空間，盡可能采用成熟、主流工藝。但是在地下空間極其緊張，留給支護(hù)結(jié)構(gòu)極小空間的現(xiàn)象也不可避免，針對此問題，業(yè)界前輩們也根據(jù)既有建筑變形要求及與基坑距離，采取了多種不同的支護(hù)與止水型式，并均取得了較好的效果。本文總結(jié)了北京某基坑局部距離既有建筑僅約26 cm且基坑側(cè)壁土層止水的處理措施，以供類似工程參考。

1 工程概況

擬建工程為地下3層，地上15層單體建筑?；由疃?6.3～16.5 m（局部集水坑位置16.75 m），基坑長約52.5 m，寬約62.0 m?；又ёo(hù)設(shè)計(jì)采用北京地區(qū)常用的灌注樁+錨索結(jié)構(gòu)體系[2]。其中基坑西側(cè)既有建筑東南側(cè)獨(dú)立基礎(chǔ)距離待施建筑結(jié)構(gòu)外墻最小距離僅約26 cm，傳統(tǒng)樁錨支護(hù)難以實(shí)施，故需要考慮進(jìn)行特殊處理措施?；泳唧w位置及與已建建筑相對關(guān)系如圖1。

其中既有建筑為八層框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為獨(dú)立柱基，無地下室，基礎(chǔ)埋深為2.0 m。且該建筑為20世紀(jì)50年代建造，對變形要求極為嚴(yán)格。

2 場地工程地質(zhì)情況

圖1 已建建筑與基坑相對關(guān)系平面圖

場地按沉積年代及工程性質(zhì)分為人工堆積層及一般第四紀(jì)沉積層，基坑支護(hù)影響深度范圍內(nèi)主要由黏性土及粉細(xì)砂組成。土層主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)主要參數(shù)一覽表

基坑深度范圍內(nèi)存在一層地下水，主要含水層為黏質(zhì)粉土—砂質(zhì)粉土②層、粉質(zhì)黏土②1層。地層及水位見圖2。

圖2 地層及水位剖面示意圖

3 緊鄰建筑物區(qū)域支護(hù)及止水方式機(jī)理分析

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)

由于需處理區(qū)域距離已建建筑獨(dú)立基礎(chǔ)最小距離僅為26 cm，滿足鉆孔灌注樁施工要求前提下獨(dú)立基礎(chǔ)兩側(cè)護(hù)坡樁凈距約3 m，經(jīng)計(jì)算不能滿足建筑物變形及基坑穩(wěn)定性要求，故需對該3 m范圍內(nèi)土體進(jìn)行加固處理。綜合考慮以上工程難點(diǎn)，加固方案選用復(fù)合鋼管樁體系。支護(hù)體系中鋼管排樁與錨桿/錨索組成拉錨式結(jié)構(gòu)，鋼管樁通過樁頂冠梁、嵌固段鋼管、中部錨桿/錨索均勻分配了土壓力產(chǎn)生彎矩作用，分段對基坑側(cè)壁變形進(jìn)行控制[3]，位移控制如圖3所示。

圖3 鋼管樁支護(hù)位移示意圖

3.2 止水結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)旋噴樁、攪拌樁止水帷幕[4-5]，受空間限制難以施工，且大壓力切削、攪拌土體會(huì)造成獨(dú)立基礎(chǔ)下持力層土體的擾動(dòng)，從而引起已建建筑變形開裂?？紤]到以上問題，本工程采用了高壓注漿的方式，此前注漿止水方式在殘積土層、風(fēng)化和未風(fēng)化基巖層中已經(jīng)有成功應(yīng)用案例[6]。針對該工程預(yù)留止水結(jié)構(gòu)空間過小情況，注漿孔布置在肥槽區(qū)域，利用壓力注漿對注漿孔一定范圍內(nèi)土層的有效影響，降低該范圍樁間土一定厚度土層的滲透系數(shù)從而起到止水的作用。

為驗(yàn)證注漿對土體的影響，對場地注漿后土體進(jìn)行現(xiàn)場抽樣試驗(yàn)，所得試驗(yàn)結(jié)果如表2。

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，注漿后的土體滲透系數(shù)雖然略大于相對隔水層要求0.001 m/d，但相較與注漿前土體滲透系數(shù)大幅度減小，注漿后土體滲透性基本能夠滿足止水要求。黏質(zhì)粉土—砂質(zhì)粉土②層注漿后滲透系數(shù)從0.1 m/d降低至0.001～0.0015 m/d，粉質(zhì)黏土②1層注漿后滲透系數(shù)從0.02 m/d降低至0.002～0.003 m/d，粉土止水效果好于黏性土，這是由于粉粒粒徑大于黏粒，孔隙率較大，且粉粒間無膠結(jié)作用，容易被擾動(dòng)，注漿效果要好于黏性土。試驗(yàn)證明注漿方式可以有效的降低土體的滲透性，能夠起到止水作用。

表2 土層注漿前后滲透系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

4 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

基坑一般區(qū)域采用灌注樁+3道錨索支護(hù)型式，灌注樁樁徑0.8 m，間隔1.6 m布置，根據(jù)計(jì)算滿足穩(wěn)定性要求樁長取用22.5 m，三道錨索長度分別為23 m、25 m、27 m。止水帷幕采用高壓旋噴樁型式，樁徑0.8 m，間距0.5 m，咬合0.3 m，護(hù)坡樁樁間布置，具體支護(hù)型式如圖4所示。

圖4 一般區(qū)域支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖（單位：mm）

基坑西北側(cè)距離既有建筑物最小距離為26 cm，在樁間間距300 mm設(shè)置φ108注漿鋼管樁，并沿豎向間隔1.5 m設(shè)置短錨索及短鋼管土釘。同時(shí)控制錨索及土釘注漿壓力及注漿量，避免由于注漿壓力過大造成地表的隆起。鋼管樁直徑150 mm，鋼管采用φ108 mm×4 mm型號無縫鋼管，并間隔500 mm全長開孔，孔頂部1 m范圍采用水泥土進(jìn)行封孔。注漿壓力為0.8～1.0 MPa，灌注水泥漿水灰比為0.6～1.0 MPa。

具體支護(hù)方式如圖5。

圖5 支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖（單位：mm）

止水注漿孔布置在肥槽區(qū)域，距離基坑內(nèi)邊線100 mm布置，注漿孔間距300 mm，采用袖閥管分段注漿方式[7]。注漿體采用跳打方式施工，相鄰注漿體間隔施工時(shí)間不少于24 h。注漿壓力為1.0～1.5 MPa。水泥漿水灰質(zhì)量比為0.8～1.0，每米注漿量為0.04～0.06 m3。套殼料采用低強(qiáng)度水泥黏土漿，漿液配比為m（水泥）：m（黏土）=1.2～1.3，m（干料）：m（水）=1：1～1：1.5。

具體注漿孔布置方式如圖6、圖7所示。

圖6 止水設(shè)計(jì)平面圖

圖7 止水設(shè)計(jì)剖面圖

5 緊鄰建筑區(qū)域支護(hù)及止水效果評價(jià)

基坑開挖后，雖肥槽內(nèi)部分注漿體已被挖除，但需處理區(qū)域基坑側(cè)壁土體表層一定厚度內(nèi)受水泥漿影響明顯，開挖過程中未出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，處理后效果如圖8，證明注漿止水方式達(dá)到了預(yù)期效果。

圖8 注漿止水效果圖

為了更為直觀地評價(jià)支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效性，對施工過程中從基坑開挖至結(jié)構(gòu)底板澆筑完成基坑達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)階段的基坑頂部豎向沉降、水平位移及支護(hù)結(jié)構(gòu)深部水平位移監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖9—圖11所示。

圖9 坡頂豎向位移曲線圖

圖10 坡頂水平位移曲線圖

圖11 支護(hù)結(jié)構(gòu)深度水平位移包絡(luò)圖

根據(jù)圖9、圖10可知，樁頂部豎向位移、水平位移均呈曲線變化，但無明顯峰值，均維持在10 mm以內(nèi)，遠(yuǎn)小于基坑及坡頂建筑的變形要求，說明支護(hù)結(jié)構(gòu)對基坑頂起到了一定的約束作用，能夠保證基坑及坑頂建筑物的安全。

圖11可知，支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑深度范圍內(nèi)變形在5 mm以內(nèi)，而且根據(jù)位移曲線圖可以看出支護(hù)結(jié)構(gòu)深度范圍內(nèi)每一次位移的增加都被有效措施控制，證明錨索及錨桿的設(shè)置明顯控制了基坑變形，解決了鋼管樁剛度小而造成的變形大的問題[8]。

以上數(shù)據(jù)顯示，支護(hù)形式經(jīng)受住了實(shí)踐考驗(yàn)，方案是合理、可行的。

6 結(jié)論

（1）“鋼管樁+錨桿/錨索”支護(hù)結(jié)構(gòu)可以有效的解決基坑局部支護(hù)空間小、控制變形嚴(yán)格的問題。

（2）在鋼管樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中，采用間隔設(shè)置錨桿/錨索的方式可有效的解決鋼管樁剛度小而造成的支護(hù)體深部位移過大問題。

（3）對于空間過小而難以滿足高壓旋噴樁或攪拌樁等主流止水結(jié)構(gòu)施工的情況，可采用高壓注漿方式。注漿工藝對注漿孔一定范圍內(nèi)土體均有加固作用，將影響范圍內(nèi)的土體顆粒孔隙填充水泥漿液，從而降低土體滲透系數(shù)。本文分析了該場地狀態(tài)下的粉土、粉質(zhì)黏土加固止水效果，可作為類似工程參考。但針對不同土體性質(zhì)，止水設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)還需由現(xiàn)場試驗(yàn)確定。