陶文斌，陳 星，宮 志

（安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

引言

為提高現(xiàn)有建筑的利用率[1]，各個城市的深基坑工程越來越多，常規(guī)的深基坑工程大多使用放坡開挖技術進行開挖[2]，開挖后其內部的支護穩(wěn)定性較低，且成本較高，在某些復雜的施工地區(qū)還很容易出現(xiàn)施工沉降[3]，造成建筑支護結構嚴重傾斜、開裂，甚至倒塌，出現(xiàn)嚴重的施工事故。研究表明，近幾年由深基坑支護沉降變形導致的施工事故數(shù)量越來越多[4]，在這種情況下解決深基坑支護沉降變形問題刻不容緩。軟土地區(qū)指的是含有大規(guī)模沉積層或黏土層的地區(qū)，這些特殊的黏土層具有弱飽和性，因此軟土地區(qū)的地層壓縮性和變形性較高，極容易受外力影響產(chǎn)生沉積形變，降低施工建筑的穩(wěn)定性，造成嚴重的施工事故，因此本研究從軟土地區(qū)的實際土層特性出發(fā)，設計了一種軟土地區(qū)深基坑支護技術。

1 概況及準備

A 工程位于某市的邊緣區(qū)域，西南兩側均與高速公路相接，主體建筑為多層商務樓，該工程內部基坑面積約11 500 m2，基坑延長線約745 m[5]，整個基坑形狀不規(guī)則，基礎開挖深度約18.5 m，A 工程基坑平面示意圖見圖1。

圖1 A 工程基坑平面示意圖

由圖1 可知，A 工程的基坑范圍較廣，總開挖深度較高，因此屬于深基坑，接下來對A 工程進行地質勘察，其地質特征如下：A 工程內部存在大片施工空地，天然地形平整，施工基坑內部存在第四紀沉積物，呈松散特性，該工程內部最大勘測深度為75 m，可根據(jù)地基土層的結構特征進行劃分，各個土層的地形特性見表1。

由表1 可知，A 工程土層土質不均，各土層均含一定量的有機質，整體土層較松散，含大規(guī)模弱飽和性黏土層，屬于軟土土層，進一步勘察A 工程的水文地質發(fā)現(xiàn)，A 工程淺層土壤具有基礎潛水特性[6]，水位動態(tài)變化與降雨等氣候條件相關，水位埋深在0.45 m～1.65 m 范圍內波動。

表1 土層地形特性

基坑底部土層1、2、3、4、5、6、7、8 為粘性土，9、10為含水層，含水層呈周期性變化，因此在支護施工時要考慮浪涌作用導致的基坑突涌現(xiàn)象，除此之外，A工程場地西側有一涇河，與該工程距離僅8 m，河堤設置了350 mm×400 mm 灌注樁，樁長為16 m，樁徑為550 mm。A 工程包含地下室結構，因此其整體開挖深度較高，由于基坑內部土壤強度較低，很容易出現(xiàn)坍塌等事故，因此在施工時需要進行基坑支護，以下將對支護施工過程進行展開分析。

2 支護施工過程

2.1 安裝高穩(wěn)定支護排樁

為提高深基坑支護的支護強度，本研究設計的施工技術在支護時安裝了高穩(wěn)定性支護排樁。軟土地區(qū)的土質松軟，存在內力、外力、超載壓力等均限制深基坑支護施工，因此本研究使用靜力平衡法采用主被動土壓力進行綜合計算，判斷支護排樁的內力，對支護排樁進行了優(yōu)化設計，使其滿足軟土地基復雜的支護條件，首先，將支護排樁作為一個固定的結構，進行“欠固”處理，為滿足支護排樁的高穩(wěn)定支護狀態(tài)，需要保證其始終具有彈性。

經(jīng)過初次安裝發(fā)現(xiàn)，支護排樁內部的懸臂梁受質點旋轉作用影響會出現(xiàn)部分梁體破壞問題，制約著支護土體的平衡性，因此本研究設計的施工技術進行了二次“欠固”處理，即將彈性樁體放置在軟土地基中，始終保證其處于平衡狀態(tài)，此時支護排樁受到的荷載內力最小，可以避免支護排樁發(fā)生轉動。在支護過程中，部分稱重較低的區(qū)域存在彈性抗力，為了降低彈性抗力對支護的影響需要設置點點支護排樁，結合支護土體壓力及土質類型可選取支護底座，將支護錨放置在支護底座中，再結合排樁的平衡作用力進行欠固，此時可以將支護排樁看成一種簡易的支護衡量，排除力矩差值后再結合水平作用力判斷支護排樁彎矩。

2.2 施打抗壓支護鋼板

為提高支護鋼板的施打質量，首先設計了施打流程，即在支護鋼板施打前，需要進行放線定位，即保證鋼板樁始終處于水平位置，測量此時基坑的寬度，對需要施打的鋼板樁進行質量檢查，避免出現(xiàn)嚴重破損的鋼板影響支護質量。支護點樁尖位置存在一個凹槽口，為避免凹槽口在施打過程中回填軟土，需要進行預先密封，并在施打前保證鋼板樁斜率在標準范圍內，避免出現(xiàn)施打角度問題。主要使用屏風式打入法進行鋼板樁施打，從而有效地進行支護壓力分解。施打檢查步驟完畢后需要將鋼板樁插入導架內，此時的導架處于有序排列狀態(tài)，需要按照排列順序嚴格控制施打角度進行施打，在施打的過程中需要不斷調整施打順序，直至其不受外力影響。施打順序是鋼板樁施工的關鍵，需要根據(jù)施打原則進行選擇，若此時鋼板樁處于逆向傾斜狀態(tài)，需要使用正向順序施打，反之則使用逆向順序進行施打，如果鋼板樁兩端均處于垂直狀態(tài)可以使用循環(huán)施打法進行施打，每次施打打入的深度都必須在0.5～2.5 范圍內。鋼板樁施打完畢后，需要進行鋼圍檁清理，設置焊接托架，進行肋板加固。最后需要使用全站儀放線，確定托架的安裝位置，再進行焊接，為了避免支護扭動問題，在鋼板空隙間填充若干二級鋼筋，保證其與鋼板樁有效連接，實現(xiàn)外部支護壓力平均分配，避免產(chǎn)生支護沉降。

2.3 埋設抗沉降止水帷幕

受深基坑周邊地下水位影響，很容易出現(xiàn)透水層導致支護沉降，因此本研究設計了抗沉降止水帷幕。使用水平、豎直兩種止水帷幕，根據(jù)實際施工狀態(tài)進行選擇，水平止水帷幕主要在基坑底部水層較厚時埋設，避免支護結構滲水，提高支護抗?jié)B能力；豎直止水帷幕則可在水層較薄時使用，防止基坑底部浪涌。使用預拌法對止水帷幕的攪拌樁進行初步處理，為準確地判斷止水帷幕的埋設位置，需要結合深基坑內部的土層變換原理計算帷幕埋設深度d，如公式（1）所示。

式中，Δh 為基坑水位差，b 為止水帷幕自身厚度，如果在埋設止水帷幕的過程中發(fā)現(xiàn)基坑底部透水層厚度超出標準范圍內，難以進行埋設，此時可以使用懸掛法進行安裝，此時帷幕埋設的深度需滿足以下埋設式，如公式（2）所示。

式中，k 為透水穩(wěn)定系數(shù)，D 為止水帷幕埋設土層厚度，D1為懸掛高度，Δh 為基坑內外水頭差，γ 為土層浮重度。

使用上述公式可以有效地計算帷幕埋設深度，但對于部分基坑底部未到不透水層的支護工程，需要使用止水樁基進行支撐，使其始終滿足深基坑內部的排水要求，避免深基坑沉降。

在軟土地區(qū)天然狀態(tài)下，開挖的深基坑存在初始沉降量，經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)初始沉降量與沉降影響范圍呈正相關，因此在埋設止水帷幕時需要根據(jù)深基坑水平布置間距，進行抗傾覆驗算，若連續(xù)驗算結果均高于抗傾覆標準值，才可以進行止水帷幕埋設，反之則需要重新判斷沉降影響范圍、布設水平、垂直內撐，直至其沉降特性符合止水帷幕的埋設標準，以保證止水帷幕埋設的有效性，在最大程度上避免深基坑支護沉降。

3 施工結果

使用上述設計的軟土地區(qū)深基坑支護施工技術進行支護，此時基礎支護點位存在變化的支護壓力，該支護壓力直接影響沉降位移，首先保證每個支護點位的各項參數(shù)恒定，設置10 個初始化開挖深度，即0.55 m、1.55 m、2.55 m、3.55 m、4.55 m、5.55 m、6.55 m、7.55 m、8.55 m、9.55 m，此時隨機抽取兩處進行支護壓力檢測，其支護示意圖見圖2。

圖2 支護示意圖

由圖2 可知，隨著土壓力增加，支護系數(shù)的變化并不明顯，且兩處檢測點的支護壓力與支護系數(shù)變化狀況與標準支護壓力變化狀況相擬合，除此之外，標準支護與實際支護點位之間的支護系數(shù)相差較小，變化相似，因此，證明本研究設計的施工技術支護效果較好，為了進一步研究該施工技術在軟土地區(qū)的施工有效性，本文選取了OM-DAQPRO-5300 沉降數(shù)據(jù)測量儀進行沉降位移檢測，施工結果見表2。

由表2 可知，該設計技術支護后各個支護點位的沉降位移均低于施工允許沉降位移，證明設計技術的支護效果較好，能夠滿足后續(xù)軟土地區(qū)深基坑支護的穩(wěn)定性需求。

表2 施工結果

4 結論

目前各個城市的建筑基坑支護工程越來越多，受深基坑支護區(qū)域的地質特征影響，在某些強度較低的軟土地質支護難度較高，經(jīng)常產(chǎn)生嚴重的支護沉降，導致建筑結構坍塌，引發(fā)嚴重的建筑施工事故，因此本研究結合軟土地區(qū)的地質特征，設計了一種新的深基坑支護技術，施工結果表明，設計技術的沉降位移較小，支護效果較好，具有一定應用價值。