張瑞瓊

摘 要 通過對(duì)某一深厚軟弱黏土層中基坑支護(hù)，針對(duì)基坑特點(diǎn)、周邊環(huán)境，充分利用軟土地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)比分析了鉆孔灌注樁與預(yù)應(yīng)力管樁、支撐與樁錨支護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)，確定采取預(yù)應(yīng)力管樁+二道加勁旋噴錨樁+坑外雙軸深攪樁止水+坑內(nèi)雙軸深攪樁坑內(nèi)加固的支護(hù)結(jié)構(gòu)。確保了基坑安全，達(dá)到了縮短工期和節(jié)省工程造價(jià)的目的，為類似工程提供一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞 基坑支護(hù);軟弱黏土層;預(yù)應(yīng)力管樁;旋噴錨樁

引言

鎮(zhèn)江地區(qū)地貌單元多，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，黏性土分布面積廣，長(zhǎng)江漫灘相沉積軟土與粉細(xì)砂層分布廣泛，厚度大。在以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主，夾粉細(xì)砂、淤泥、泥炭等低承載力、高壓縮性較弱地基上進(jìn)行基坑支護(hù)，需充分考慮工程地質(zhì)條件、坑周環(huán)境、開挖深度、工期要求等，對(duì)基坑支護(hù)方案進(jìn)行合理選型，科學(xué)設(shè)計(jì)。

1工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

鎮(zhèn)江黃山夜市公園是鎮(zhèn)江市政府為民辦實(shí)事的重點(diǎn)工程，為規(guī)范市場(chǎng)，美化城市的便民工程，該夜市公園地下室呈現(xiàn)長(zhǎng)方形，基坑周長(zhǎng)336.0m，面積4200m2，開挖深度6.80m，基坑?xùn)|側(cè)為健康路，該側(cè)與健康路有地下通道相連。場(chǎng)地整平標(biāo)高8.10m，坑底標(biāo)高1.30m（含墊層、底板）。

場(chǎng)地坑周環(huán)境復(fù)雜，基坑北側(cè)為滬寧城際鐵路，距基坑21.0m?；?xùn)|側(cè)為健康路約10.0m，健康路路寬約24.0m，人行道下設(shè)電力、通訊、污水和煤氣管道?；幽蟼?cè)為黃山東路，該路路寬16.0m，道路兩側(cè)埋設(shè)有多種地下管線，基坑西側(cè)為一2層磚混結(jié)構(gòu)小樓。詳見基坑環(huán)境信息圖（圖1）

1.2 工程地質(zhì)條件

基坑支護(hù)開挖范圍內(nèi)涉及的土層如下：

①-1層雜填土（Q4ml）：灰黃色，灰色，濕～飽和，松散～稍密，頂部有部分混凝土地坪，上部由粉質(zhì)黏土填土夾大量碎磚、石等建筑垃圾組成，為新填土，下部以粉質(zhì)黏土填土夾少量碎磚、石子組成，堆填年限約5～8年以上。該層土場(chǎng)地內(nèi)均有分布。②-1層粉土夾粉質(zhì)黏土（Q4al）：灰黃色，灰色，稍密，局部松散，濕-很濕，夾軟塑狀粉質(zhì)黏土薄層。該層在場(chǎng)地內(nèi)大部分孔有分布，層厚變化稍大。③-1層泥炭質(zhì)黏土（Q4al）：灰黑色，深灰色，有腥臭味，浸水膨脹，見植物殘?jiān)?，流塑，夾少量粉土團(tuán)塊。該層土在場(chǎng)地內(nèi)分布不均，層厚變化大。高壓縮性土，fak=65kPa，Es=3.1MPa。③-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（Q4al）：灰色，灰綠色，流塑，局部軟塑，含有機(jī)質(zhì)，局部夾粉土、粉質(zhì)黏土薄層。該層土在場(chǎng)地內(nèi)分布不均。高壓縮性土，fak=80kPa，Es=4.0MPa。③-3層粉質(zhì)黏土（Q4al）：灰綠色，灰色，軟塑-可塑，夾少量粉土薄層。該層土在場(chǎng)地內(nèi)分布不均，層厚變化大，未揭穿。中壓縮性土，fak=120kPa，Es=5.6MPa。④-2層粉質(zhì)黏土（Q3al）：灰綠色，褐黃色，可塑，含少量鐵錳斑及高嶺土團(tuán)塊。該層在場(chǎng) 南側(cè)分布不均，層厚變化大，未揭穿。

1.3 水文地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地內(nèi)地下水屬潛水，主要賦存于第①-1、②-1、③-1、③-2層土中，均屬弱透水層，地下水主要受大氣降水的補(bǔ)給，排泄形式為蒸發(fā)和側(cè)向逕流。

2基坑支護(hù)方案選擇

2.1 基坑特點(diǎn)

（1）坑周環(huán)境復(fù)雜

基坑北側(cè)為滬寧城際高鐵線路;基坑南側(cè)、東側(cè)為黃山南路、健康路，車輛密集且地下埋設(shè)有地下管線;基坑西側(cè)為一2層民房。

（2）工期緊

該工程為鎮(zhèn)江市政府重點(diǎn)工程，地下室施工工期（支護(hù)施工開始至地下室出±0.00）僅1個(gè)月。

（3）工程地質(zhì)條件復(fù)雜

基坑開挖深度范圍內(nèi)涉及的土層主要為松散的填土、軟流塑的淤泥質(zhì)土，自上而下為雜填土、粉土夾粉質(zhì)黏土、泥炭、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土，且泥炭、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土總厚度達(dá)16.50m。

2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)選型

（1）排樁的選擇

擋土結(jié)構(gòu)一般可以采用灌孔灌注樁或管樁。鉆孔灌注樁因其工藝成熟，抗變形能力較好，無擠土效應(yīng)，適用于復(fù)雜的地質(zhì)條件和不同深度的基坑支護(hù)。但施工工期較長(zhǎng)，需要一定時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，且在施工過程中泥漿排放會(huì)污染環(huán)境，環(huán)保性差，且泥漿的排放和運(yùn)輸會(huì)增加工程造價(jià)。

管樁采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PHC）。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為一種新型樁基類型，具有單樁承載力高、質(zhì)量可靠，工藝簡(jiǎn)單和造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，是一種較好抗震樁材?？膳可a(chǎn)，工程造價(jià)低，施工速度快及樁身質(zhì)量容易控制等特點(diǎn)[1]，可用于多種形式的支護(hù)。因其樁長(zhǎng)受限，適用于中等開挖深度的基坑。

綜合考慮基坑的開挖深度、周邊環(huán)境、工程地質(zhì)條件、工期及造價(jià)等因素選用單節(jié)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁作為擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)。

（2）內(nèi)支撐與樁錨支護(hù)的選擇

為控制變形可采用內(nèi)支撐體系及樁錨支護(hù)。采用內(nèi)支撐體系支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度大，變形小，對(duì)坑周環(huán)境造成的不利影響較小，但工程造價(jià)高，施工速度慢，且坑內(nèi)要布設(shè)一定數(shù)量的立柱樁，對(duì)底板施工會(huì)造成很大影響。拆撐后會(huì)發(fā)生二次變形。

采用樁錨支護(hù)，錨樁選用大直徑，錨固力強(qiáng)的加勁旋噴錨樁。旋噴錨樁適用于各種地質(zhì)條件，尤其是對(duì)淤泥、軟土、流砂、飽和流塑土層更能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，通過調(diào)整錨桿角度可能發(fā)揮其橫向承載能力，基本可以解決軟土地區(qū)使用預(yù)應(yīng)力錨索的錨固力不足的問題[2]。采用錨樁支護(hù)基坑為敞開式開挖，為挖土和地下結(jié)構(gòu)施工提供了極大便利，可縮短工期，經(jīng)濟(jì)效益良好[3]。

2.3 護(hù)方案的確定

經(jīng)過綜合比選，最終確定支護(hù)方案選用φ600PHC管樁+2道φ500加勁旋噴錨樁+坑內(nèi)深層攪拌樁暗墩加固+坑內(nèi)輕型井點(diǎn)降水的支護(hù)結(jié)構(gòu)。該方案工程造價(jià)相對(duì)較低，施工速度快，具有良好的環(huán)保性，并且能滿足市政府要求的1個(gè)月工期要求。

3支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 計(jì)算參數(shù)

參照工勘報(bào)告，結(jié)合地區(qū)及工程經(jīng)驗(yàn)選用設(shè)計(jì)參數(shù)如下表表1。

3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用《北京理正深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件F-SPW》7.0版本進(jìn)行計(jì)算，按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）中有關(guān)規(guī)范執(zhí)行?；影踩燃?jí)取一級(jí)，重要性系數(shù)取1.1，附加荷載取均布荷載20KPa。采用增量法，按水土合算進(jìn)行。內(nèi)力、位移計(jì)算結(jié)果見結(jié)構(gòu)內(nèi)力包絡(luò)線圖（圖2）。

3.3 管樁設(shè)計(jì)

支護(hù)結(jié)構(gòu)樁身內(nèi)力值見表2

根據(jù)計(jì)算結(jié)果選定《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（10G409）圖集PHC-600-B-130-C80/15管樁。管樁規(guī)格見表3管樁力學(xué)性能檢驗(yàn)值及PHC樁樁身承載力與裂縫控制指標(biāo)一覽表

3.4 加勁旋噴錨樁設(shè)計(jì)

基坑開挖深度7.10m，基坑南側(cè)、東側(cè)為道路，道路下埋有地下管線，尤其南側(cè)黃山南路管線密布。第一道錨樁設(shè)置在地面下3.50m位置處，冠梁下;第二道距第一道錨樁1.50m。二道錨樁均鎖定在管樁內(nèi)側(cè)的鋼圍檁上，這樣不僅提高了管樁的抗彎性能，而且避開了地下管線，限制了位移的變化。錨樁水平間距取2.0m，變傾角設(shè)置，即可以減少群錨效應(yīng)，又可以在基坑出現(xiàn)較大位移的情況下進(jìn)行搶險(xiǎn)處理。

3.5 其他處理措施的設(shè)計(jì)

（1）止水及樁間土防護(hù)

基坑采用全封閉止水，管樁外側(cè)設(shè)置兩排φ700雙軸深層攪拌樁止水。為防止樁間土的掉落、擠出，樁間土采用噴射混凝土面層內(nèi)置鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行防護(hù)。

（2）坑內(nèi)被動(dòng)土地基加固

大量基坑工程實(shí)踐表明，一定深度的基坑內(nèi)土體與墻體變形密切相關(guān)。為滿足變形要求，有時(shí)更經(jīng)濟(jì)有效的辦法是在基坑底部采用地基加固措施改善土體剛度和強(qiáng)度等性質(zhì)?；映书L(zhǎng)條形，長(zhǎng)邊效應(yīng)明顯，坑內(nèi)深層攪拌樁樁位采用裙邊與抽條式結(jié)合布置，可以提高土體抗壓強(qiáng)度和土體側(cè)向抗力，減少土體壓縮和圍護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)的位移，有效減少長(zhǎng)邊效應(yīng)。

（3）地下水處理

基坑內(nèi)地下水屬潛水，②層土為粉土夾粉砂，其下淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層及粉質(zhì)黏土層中均夾有粉土，坑內(nèi)采用輕型井點(diǎn)降水及明排水，以降低地下水位。因基坑鄰近道路，在后期監(jiān)測(cè)中布置一定數(shù)量的觀測(cè)孔，并在后期開挖過程中可作為回灌井，用以減小地面的不均勻沉降。

支護(hù)結(jié)構(gòu)方案詳見基坑支護(hù)平面圖（圖3）;支護(hù)結(jié)構(gòu)典型剖面圖（圖4）。

圖3 基坑支護(hù)平面圖

圖4 基坑支護(hù)典型剖面圖

4工程施工效果

基坑開挖必將引起基坑周圍地基中地下水位的變化和應(yīng)力場(chǎng)的改變，導(dǎo)致周圍地基中土體的變形，對(duì)鄰近基坑的建筑物、地下構(gòu)筑物和地下管線產(chǎn)生影響。為確保基坑及周邊建構(gòu)筑物的安全，加強(qiáng)基坑的動(dòng)態(tài)化控制，基坑監(jiān)測(cè)主要是支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和沉降，坑周道路、管線、建構(gòu)筑物及地下水位的監(jiān)測(cè)。

基坑開挖到底后，經(jīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明基坑北側(cè)、東側(cè)、西側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)最大位移為10.0mm，基坑南側(cè)靠黃山南路段中部局部區(qū)域最大位移達(dá)20mm?？觾?nèi)外地下水位變幅在1.0m，雙排深攪樁止水效果良好。經(jīng)過多方努力，在1個(gè)月內(nèi)完成從圍護(hù)樁施工到開挖到地下室順利出±0.000。

5突發(fā)情況處理

基坑南側(cè)為黃山南路，該區(qū)段車流量密集，地下管線密布，且該路段經(jīng)過多次改造，開挖過程中冠梁頂部多次漏水，導(dǎo)致位移達(dá)20mm，后查明原因，由于位移導(dǎo)致老舊自來水管道滲漏，又因滲漏導(dǎo)致水土流失，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)位移加大。后采取措施，在第一道錨樁位置處，兩根錨樁間增設(shè)一根錨樁，處理范圍在位移最大處約30.0m，外側(cè)水位觀測(cè)井采取回灌措施，及時(shí)制止位移的擴(kuò)大。

6結(jié)束語(yǔ)

（1）適宜的條件下在淤泥層中采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁是可行的，管樁不僅經(jīng)濟(jì)而且環(huán)保。

（2）為控制變形，減少樁身所承受的彎矩，可采用拉錨或支撐的方式，并在坑內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的暗墩。

（3）因工期和造價(jià)因素，坑外設(shè)置兩排雙軸深層攪拌樁，若結(jié)合三軸深攪樁內(nèi)插管樁的PCMW工法施工，止水、擋土效果會(huì)更好。

（4）輕型井點(diǎn)在軟土層中降水效果較好，有利于后期底板施工，不存在封井帶來的施工不便。

參考文獻(xiàn)

[1] 李仁民，陳曉風(fēng)，童立元，等.雙排高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力砼管樁在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào)告增刊，2012，（34）：585-589.

[2] 周予啟，劉衛(wèi)未，劉芳.旋噴錨樁在軟土地區(qū)超大深基坑中的應(yīng)用[J] .施工技術(shù)，2012，（7）：10-13.

[3] 劉國(guó)彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].第二版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009：19，899.