李亞濤，李曉霖，周 創(chuàng)，薛盟盟

(1.北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京 100037； 2.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心，北京 100160)

1 概述

隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的不斷建設(shè)，地下管網(wǎng)、地下道路越來越密集，地下建構(gòu)筑物相互之間的距離以及距建筑紅線的距離越來越近。面對這種現(xiàn)狀，深基坑工程就對設(shè)計者和施工者提出了更高的要求。受地層條件、場地環(huán)境等因素的限制，越來越多的深基坑設(shè)計、施工時須要從非對稱基坑條件去設(shè)計考慮。金亞兵等[1]對不同類型非對稱荷載基坑內(nèi)力、變形進(jìn)行了數(shù)值模擬和設(shè)計方法探討；徐長節(jié)等[2]采用PLAXIS分析了基坑在非對稱開挖工況下內(nèi)力和變形分析，隨著開挖深度增加基坑兩側(cè)變形、沉降、基坑隆起均有較大的差異。目前文獻(xiàn)中對非對稱基坑主要從非對稱荷載、非對稱開挖條件下基坑的內(nèi)力和變形方面介紹，對基坑兩側(cè)地層差異較大條件下的支護(hù)形式和處理措施介紹較少。

本文以某新建片區(qū)綜合管廊線性基坑工程為背景，基坑形式為樁撐支護(hù)，基坑寬度14.2 m、基坑深度為19 m。由于勘察單位在詳勘階段未完全揭露地層條件，在圍護(hù)樁已施工完成、基坑開始開挖過程中，發(fā)現(xiàn)樁基側(cè)壁處于素填土中，且素填土范圍大、深度深、土質(zhì)疏松，且受場地條件限制，無法修改原有的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，基坑為非對稱基坑；通過對相關(guān)場地條件、地層地質(zhì)情況、原有支護(hù)形式、理正結(jié)構(gòu)和Midas-GTS軟件對非對稱基坑綜合分析，提出了有針對性的地層加固處理方案，保證了基坑安全和工程順利進(jìn)行。

2 工程概況

2.1 項目概述

某片區(qū)綜合管廊深基坑支護(hù)形式為樁撐支護(hù)。綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)段采用三層箱型結(jié)構(gòu)形式，由下向上分別為：主管廊層(電力艙、能源艙、綜合艙、燃?xì)馀?、多功能夾層、物流廊道層，結(jié)構(gòu)內(nèi)凈尺寸(寬×高)為12.80 m×10.70 m，如圖1所示，沿線有十字型、T型交叉節(jié)點；主管廊基坑深度為16 m～22 m，基坑寬度為14.2 m，圍護(hù)形式如圖2所示，十字型、T型交叉節(jié)點采用深淺坑異形圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，分支節(jié)點處基坑深度為2.8 m～13 m。綜合管廊沿線地質(zhì)情況從上到下主要為雜填土、粉土、粉質(zhì)黏土、粉砂、細(xì)砂等。綜合管廊基底主要處于④1粉質(zhì)黏土。

2.2 基坑支護(hù)變形和沉降

本工程在施工期間有一區(qū)段長約150 m，由于勘察單位在勘察期間未完全揭露此部分地層情況，該范圍基坑側(cè)壁存在大范圍素填土且埋深較深，施工單位樁基施工完成，基坑在開挖過程中周邊施工便道發(fā)生沉降，邊坡及部分冠梁陽角產(chǎn)生裂縫。此范圍除綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)外，還有十字、T型交叉節(jié)點異形圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式；主管廊基坑深度為19 m，分支節(jié)點處基坑深度為2.8 m～13 m。原支護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖和素填土范圍見圖3，十字型交叉節(jié)點橫剖面圖見圖4。

2.3 周邊環(huán)境

1)距離基坑邊10 m處有施工便道，此便道為該片區(qū)主要運(yùn)輸通道，無法中斷，且受周邊環(huán)境及施工臨建影響無法進(jìn)行導(dǎo)改。

2)基坑周邊距離較近處有施工塔吊、施工臨建等等(如圖5所示)。

2.4 勘察補(bǔ)勘

勘察單位在基坑邊坡及部分冠梁陽角產(chǎn)生裂縫、支撐軸力超限處進(jìn)行補(bǔ)勘并加密勘測孔，發(fā)現(xiàn)此區(qū)域存在填土坑且深度深、范圍較大，局部區(qū)域伴有生活垃圾，如圖6，圖7所示。

根據(jù)勘察結(jié)果揭露，此范圍內(nèi)土質(zhì)為：

雜填土①1層，雜色，松散，以建筑垃圾為主，層底深度2.5 m～18.7 m，層厚1.6 m～4.0 m；素填土①2層，黃褐色(褐黃色)以粉土為主，含少量粉質(zhì)黏土，層底深度0.5 m～2.2 m，層厚0.5 m～19.8 m；雜填土(生活垃圾)，雜色，含大量磚塊、混凝土塊、植物根系、草木灰、電纜皮、塑料袋等，有腐臭味，層底深度15.8 m～18.7 m，層厚0.8 m～1.7 m。人工填土層厚度變化大，堆積時間短，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)很不均勻，力學(xué)性質(zhì)差，穩(wěn)定性較差，對明挖基坑支護(hù)體系穩(wěn)固、基坑側(cè)壁變形控制會產(chǎn)生不利的影響，同時填土地層未經(jīng)過有效處理一般不宜直接作為地基的持力土層。

3 支護(hù)變形原因分析

經(jīng)勘察、設(shè)計現(xiàn)場踏勘及勘察補(bǔ)勘揭露地質(zhì)情況，原基坑支護(hù)形式發(fā)生變形、施工便道沉降主要有以下原因：

1)勘察勘測時未揭露此處有大范圍素填土，基坑樁基單側(cè)處于大范圍素填土中，由于素填土自穩(wěn)能力差，造成基坑單側(cè)土壓力大，基坑局部開挖時邊坡及部分冠梁陽角產(chǎn)生裂縫。

2)距基坑邊10 m處有施工便道，并且施工便道處于素填土之上且有施工重型車輛行駛，造成施工便道沉降。

3)施工便道在施工期間進(jìn)行灑水，并且施工期間多次降水造成素填土含水量加大，施工重型車輛碾壓造成施工便道沉降，并對基坑邊坡和基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在影響。

4 填土處理方案

原圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式受地層條件變化基坑變?yōu)榉菍ΨQ基坑，若按原支護(hù)形式繼續(xù)開挖，無法保證基坑安全；邵廣彪等[3]介紹了基坑處于深度雜填土?xí)r采用樁錨和預(yù)應(yīng)力聯(lián)合鋼格構(gòu)梁支護(hù)方案；朱紅等[4]對緊鄰地鐵的深厚回填區(qū)采用全斷面注漿加固的措施；張學(xué)飛等[5]對深度約10 m的基坑局部處于回填約3年的雜填土基坑采用壓密注漿+插筋形成的加筋水泥土墻的支護(hù)形式；由于本基坑已按原有的結(jié)構(gòu)條件設(shè)計，受功能和周圍環(huán)境限制結(jié)構(gòu)尺寸無法壓縮，圍護(hù)形式無法修改為樁錨、放坡等支護(hù)形式；結(jié)合基坑支護(hù)形式、周邊環(huán)境、勘察結(jié)果，并基于Midas GTS 2-D軟件對本非對稱基坑進(jìn)行受力分析、多方案(坑內(nèi)外土體均不加固；加固坑外素填土；坑內(nèi)素填土及坑外素填土同時加固；只加固坑內(nèi)素填土)對比計算，選擇對坑外素填土加固處理，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)及《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》[6]對基坑內(nèi)力、變形等要求，基于計算對坑外土體加固范圍進(jìn)行合理確定；采用以下地層處理方案：

1)分支口結(jié)構(gòu)底板存在素填土的處理措施為：采用高壓旋噴樁地層加固，加固深度為素填土以下1 m。

2)主管廊、十字型、T型樁基側(cè)壁存在素填土處理措施為：采用高壓旋噴樁+三軸攪拌樁地層加固措施，加固水平距離為樁基側(cè)壁5 m范圍內(nèi)土體，深度為地表以下5 m至素填土以下1 m；局部素填土伴有生活垃圾處增加三軸攪拌樁水泥摻量。

3)樁基外側(cè)存在素填土處采用三軸攪拌樁地層加固，由于三軸攪拌樁無法與既有圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁密貼施工，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁和三軸攪拌樁之間增設(shè)高壓旋噴樁用于兩者之間密貼。

根據(jù)勘察揭露填土范圍、填土深度，結(jié)合已施工樁基對此區(qū)域深基坑地層分段、分區(qū)域處理(見圖8，圖9)。

5 結(jié)語

通過對本基坑及非對稱基坑研究，得出以下結(jié)論：

1)基坑兩側(cè)地層差異較大的情況下，采用樁撐支護(hù)形式的不對稱基坑，對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和變形影響較大，不能采用常規(guī)規(guī)范規(guī)定的方法進(jìn)行分析，需要采用反映地層與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同作用的分析方法。

2)非對稱基坑變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力受地層條件影響，不同于對稱基坑的受力分析。

3)采用地層加固措施，可改善非對稱基坑受力不利的情況，改善基坑變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力，須綜合考慮結(jié)構(gòu)安全及經(jīng)濟(jì)因素合理確定加固范圍。

目前基坑已按本方案加固處理，且主體結(jié)構(gòu)已施工完成，施工時基坑變形、圍護(hù)樁內(nèi)力等各項指標(biāo)都在可控范圍。本文的研究成果可為類似工程的設(shè)計和施工提供借鑒和參考。