袁克記

（山東省建設(shè)建工(集團(tuán)) 有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250014）

近年來，隨著城市化進(jìn)程加快，大型城市商業(yè)綜合體和地鐵工程建設(shè)數(shù)量越來越多，公眾對施工質(zhì)量要求也越來越高。在工程施工中，深基坑支護(hù)工程是重要的施工環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到工程質(zhì)量和安全。現(xiàn)階段，由于對深基坑支護(hù)技術(shù)要求較高，工程投資和施工難度都比較大，因此，優(yōu)化深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分必要且重要。在工程建設(shè)過程中，要想有效確保深基坑支護(hù)工程施工質(zhì)量，降低施工成本投入，需要根據(jù)工程的實(shí)際情況來優(yōu)化深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，為實(shí)際工程的施工提供有效精準(zhǔn)指導(dǎo)。

1 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

1.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算不符合

實(shí)際受力現(xiàn)階段，在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，依然采用極限平衡理論進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際施工差異較大。實(shí)踐研究表明，部分支護(hù)結(jié)構(gòu)采取極限平衡理論對安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，從理論上來說可行，但在實(shí)際施工中卻出現(xiàn)意外狀況；部分支護(hù)結(jié)構(gòu)盡管計(jì)算得出的安全系數(shù)較小，甚至無法滿足相關(guān)規(guī)定，但在實(shí)際施工中卻比較安全。對深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)來說，極限平衡理論屬于一種靜態(tài)設(shè)計(jì)方式。但是，土體開挖卻處于動態(tài)平衡狀態(tài)，這種狀態(tài)下的土體強(qiáng)度會隨著時(shí)間推移而慢慢降低，同時(shí)，還會出現(xiàn)變形現(xiàn)象。然而，在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，這部分內(nèi)容往往受到忽視。

1.2 沒有考慮到深基坑開挖產(chǎn)生的空間效應(yīng)

水平位移是由基坑附近向基坑內(nèi)進(jìn)行的，并且兩邊小、中間大。因此，在深基坑支護(hù)施工中，邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象通常產(chǎn)生于基坑長邊的中部位置，這也就意味著深基坑開挖施工屬于空間問題。然而，過去在設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，一般作為平面應(yīng)變問題進(jìn)行處理，這種處理方式一般只適用于長條形基坑；如果基坑形狀為長方形或者方形，這種處理方式則不夠恰當(dāng)。如果要將深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)假設(shè)為平面應(yīng)變，需要根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造，才能確保滿足基坑開挖空間效應(yīng)要求。

1.3 土體的取樣缺乏代表性

在設(shè)計(jì)工作正式開始之前，先要對地基土層進(jìn)行取樣分析，并做好相關(guān)試驗(yàn)工作。試驗(yàn)所得到的土體力學(xué)指標(biāo)將作為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。在對土體進(jìn)行取樣時(shí)，必須嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定要求。然而，土體取樣比較隨機(jī)，由于施工現(xiàn)場地質(zhì)條件往往具有多變性、復(fù)雜性，樣品很難將地基土層的性質(zhì)全面、真實(shí)地反映出來，這在一定程度上影響深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與可靠性。

2 復(fù)雜條件深基坑支護(hù)綜合施工技術(shù)

2.1 場地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

項(xiàng)目場地地下水位較高，場地常年水位埋深3.75~4.20 m，豐水期水位上升0.5~1.0 m。根據(jù)現(xiàn)場勘探，地質(zhì)條件揭露地層自上而下為第四系人工素填土、人工素填砂、第四系海陸交互相淤泥質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)礫砂、第四系沖洪積礫砂、第四系殘積礫質(zhì)黏土，如采用支護(hù)樁施工均需進(jìn)入殘積礫質(zhì)黏土層，預(yù)應(yīng)力錨索需穿越第四系砂層。

2.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

1） 根據(jù)地下水分布淺的特點(diǎn)，對基坑外地下水本工程采用咬合樁、旋挖樁與三管旋噴樁作為止水帷幕封堵，對基坑內(nèi)部地下水則采用疏干井與排水井明排相結(jié)合。2） 本工程項(xiàng)目紅線東、北側(cè)緊鄰道路紅線，南側(cè)紅線與加油站紅線重合，西側(cè)紅線與學(xué)校圍墻紅線重合，因此，基坑采用支護(hù)樁進(jìn)行邊坡支護(hù)：南側(cè)采用準(zhǔn)1200 mm 咬合樁（AB 樁：A為素混凝土樁；B 為鋼筋混凝土樁） +雙排內(nèi)支撐；西側(cè)、北側(cè)、東側(cè)采用準(zhǔn)1200 mm 旋挖灌注樁+準(zhǔn)1000 mm 三管旋噴樁+雙排內(nèi)支撐，灌注樁間距為1.8 m；東南角采用準(zhǔn)1200 mm 旋挖灌注樁+準(zhǔn)1000 mm 三管旋噴樁+三排錨索張拉，整個支撐采用混合型；深基坑邊坡支護(hù)工程安全等級為一級。

2.3 方案優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工措施

（1） 支護(hù)樁優(yōu)化設(shè)計(jì)本工程原設(shè)計(jì)為支護(hù)樁133 根，其中南側(cè)咬合樁42 根（21 根鋼筋混凝土樁+21 根素混凝土樁），其余向均為準(zhǔn)1.2 m@1.8 m 支護(hù)樁，東側(cè)、西側(cè)與北側(cè)為一道內(nèi)支撐+二排錨索；東北角為三排錨索，無內(nèi)支撐?；又ёo(hù)方案組織專家論證過程中，根據(jù)地勘揭露的地層情況，結(jié)合設(shè)計(jì)方案與現(xiàn)場實(shí)際情況考慮，經(jīng)各方討論，將東側(cè)、西側(cè)與北側(cè)第二排與第三排錨索取消，改為內(nèi)支撐，內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)形式與第一排相同，從而避免因錨索施工而導(dǎo)致地面塌陷。

（2） 支護(hù)樁施工

①咬合樁施工。南側(cè)咬合樁共42 根，布樁原則為準(zhǔn)1.2m@2.0m，咬合樁施工時(shí)，先施工2 根A 樁，施工B 樁時(shí)，需要切割B 樁兩側(cè)A 樁，且需要連續(xù)施工，不得間斷，而混凝土終凝時(shí)間較短，一般不得大于10h，因此，咬合樁使用的混凝土需要使用超緩凝混凝土，終凝時(shí)間要控制在60h 以上，才能滿足實(shí)際施工要求。

②旋挖灌注樁。施工支護(hù)樁采用旋挖施工工藝，利用旋挖樁機(jī)鉆進(jìn)成孔。旋挖鉆進(jìn)成孔施工法即在一個可閉合開啟的鉆斗底部及側(cè)邊鑲焊切削刀鋸，在伸縮鉆桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)切削挖掘土層，同時(shí)使切削挖掘出的土渣卷入鉆斗內(nèi)，鉆頭裝滿后提升鉆桿出孔外卸土，如此循環(huán)形成樁孔。旋挖鉆機(jī)成孔施工具有低噪聲、低振動、扭矩大、成孔速度快及鉆進(jìn)過程無泥漿循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)。旋挖樁施工過程需要進(jìn)行事前、事中質(zhì)量與安全控制，事前方案的編制與完善，原材料報(bào)驗(yàn)與抽檢。③止水帷幕---三管旋噴樁施工。本工程南側(cè)利用咬合樁止水，其余側(cè)均采用灌注樁間設(shè)三管旋噴樁形成止水帷幕，三管旋噴樁利用樁機(jī)成孔，然后以高壓通過旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續(xù)搭接的水泥加固體，使之與兩側(cè)圍護(hù)樁體咬合，從而達(dá)到止水的作用。

（3） 坑內(nèi)排水施工方案

本工程基坑壁與地下室外墻間距只有0.6~1.2 m，在基坑底周圍砌一條寬30 cm 明溝，四角設(shè)集水井各1 個，抽取地下水及雨水，通過排水溝排至周邊排水系統(tǒng)中，以免造成水污染。沿基坑周邊設(shè)排水溝時(shí)，溝寬度為上口500 mm，溝底寬00 mm，深300 mm?；由蟼?cè)布置直徑為100 mm 的排水總管，其水力坡度為0.3%。在排水口位置設(shè)沉淀池，抽出的多余地下水可經(jīng)沉淀池沉淀后排出。

2.4 基坑監(jiān)測

本工程第三方監(jiān)測單位按設(shè)計(jì)要求，布置支護(hù)樁頂水平位移兼沉沉降點(diǎn)8 個，地表沉降點(diǎn)22 個，立柱沉降點(diǎn)4 個，地下管線沉降點(diǎn)8 個，深層水平位移點(diǎn)4 個，樁身應(yīng)力48個，錨索應(yīng)力9 個，支撐應(yīng)力點(diǎn)13 個，水位觀測點(diǎn)4 個，共120 個，施工期間監(jiān)測頻率為1 次/2d，每周出監(jiān)測報(bào)告一次。

2.5 施工難點(diǎn)控制

本工程施工難度主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1） 施工場地狹窄，多種大型機(jī)械需要流水施工，給工程施工和組織增加了難度，使整個工期嚴(yán)重滯后；（2） 咬合樁施工難點(diǎn)控制：一是需要使用超緩凝混凝土，終凝時(shí)間要控制在60h 以上；二是先施工2 根A 樁，施工B 樁時(shí)，需要切割B 樁兩側(cè)A 樁，且需要連續(xù)施工，不得間斷；三是垂直度的控制；（3） 錨索成孔穿越整個砂層，需要克服流沙被淘空引起地陷的危險(xiǎn)，摻加速凝劑到泥漿中，快速固結(jié)孔周土體，使鉆進(jìn)施工達(dá)到預(yù)期效果。

3 結(jié)束語

綜上所述，本工程基坑施工歷時(shí)18 個月，由于項(xiàng)目條件復(fù)雜，根據(jù)地層及現(xiàn)場實(shí)際情況，基坑支護(hù)采用旋挖樁（咬合樁AB） +二道支撐、旋挖樁（三管旋噴樁止水） +二道支撐+、旋挖樁（三管旋噴樁止水） +三道錨索相結(jié)合的支護(hù)形式，在整個基坑支護(hù)及土方開挖過程中均進(jìn)行了監(jiān)測，隨時(shí)掌握支護(hù)的穩(wěn)定狀態(tài)和基坑周邊土體變化。監(jiān)測數(shù)據(jù)證明整個基坑邊坡支護(hù)經(jīng)受住了考驗(yàn)，本工程深基坑支護(hù)方案合理。