吳鵬琴，李進(jìn)勇，馮 勇，賀建飛

（1.中冶華亞建設(shè)集團(tuán)有限公司，武漢 430081；2.中南勘察基礎(chǔ)工程有限公司，武漢 430081）

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，建筑物密度日益增大，擬建工程周邊都存在著交通道路、建筑物及地下管線，對(duì)變形控制日趨嚴(yán)格[1-2]，加之國(guó)內(nèi)很多城市都限制紅線外使用錨桿（索），使得基坑開(kāi)挖場(chǎng)地愈加狹小，樁+內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)形式逐漸成為深大基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中首選形式之一[3]。

本文結(jié)合武漢市某深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工，對(duì)復(fù)雜環(huán)境條件下采用的排樁+內(nèi)支撐支護(hù)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行總結(jié)介紹，以期給類(lèi)似工程提供經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

本工程位于武漢市街道口某大學(xué)校內(nèi)，總建筑面積約120 000 m2，地上22 層，地下3 層，基坑周長(zhǎng)約589 m，地下停車(chē)庫(kù)占地面積約15 000 m2，整個(gè)基坑開(kāi)挖面積約17640 m2。建筑物±0.00 標(biāo)高相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高32.00 m，自然地面標(biāo)高為30.0~34.0 m，地下室底板標(biāo)高為+17.00 m，開(kāi)挖深度為13.0~17.0 m，工程重要性等級(jí)為一級(jí)。

基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，南側(cè)基礎(chǔ)外邊線距用地紅線約7 m，紅線外為珞瑜路；北側(cè)基礎(chǔ)外邊線距用地紅線約11～19 m，東側(cè)基礎(chǔ)外邊線距用地紅線約10～16 m；基坑?xùn)|側(cè)、北側(cè)紅線緊鄰學(xué)校家屬樓，建筑物密集。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地貌上屬長(zhǎng)江Ⅲ級(jí)階地，場(chǎng)地地勢(shì)有一定起伏，北西側(cè)地勢(shì)較高，基坑施工前地面標(biāo)高變化在33.94～30.02 m 之間。基坑側(cè)壁土層自上而下分別如下。

1）①層雜填土（Qml）：黃褐色、結(jié)構(gòu)松散，主要由粘性土混少量碎石、植物根系組成；層厚0.5～3.4 m，重度γ＝18 kN/m3，黏聚力c＝10 kPa，內(nèi)摩擦角φ=15°，極限摩阻力τ=25 kPa。

2）②層黏土（Q2al+pl）：黃褐、黃紅色，硬塑，含有少量鐵、錳氧化物及灰白色高嶺土；層厚3.3～7.9 m，重度γ＝18 kN/m3，黏聚力c＝28 kPa，內(nèi)摩擦角φ=15°，極限摩阻力τ=35 kPa。

3）③層黏土（Qel+dl）：黃紅色，硬塑，含有少量鐵、錳氧化物，局部含有少量礫石及碎石；層厚0.8～2.9 m，重度γ＝19 kN/m3，黏聚力c＝40 kPa，內(nèi)摩擦角φ=17°，極限摩阻力τ=60 kPa。

4）④-1 層強(qiáng)風(fēng)化泥巖（S2f）：黃褐色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，組織結(jié)構(gòu)大部分被破壞，可見(jiàn)原巖狀態(tài)，手可捏碎，失水開(kāi)裂；層厚0.7～2.9m，重度γ＝18.5kN/m3，黏聚力c＝37kPa，內(nèi)摩擦角φ=16°，極限摩阻力τ=60 kPa。

5）④-2 層中風(fēng)化泥巖（S2f）：黃褐色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖芯呈短柱狀，采取率較高，屬極軟巖，巖芯基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)；揭露層厚4.9～9.0 m，重度γ＝19 kN/m3，黏聚力c＝75 kPa，內(nèi)摩擦角φ=25°，極限摩阻力τ=60 kPa。

2.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地對(duì)基坑有影響的地下水為賦存于（1）雜填土層中的上層滯水。地下水位主要受氣候因素影響，大氣降水、地表排水為其主要補(bǔ)給來(lái)源，上層滯水靜止水位為地面下1.7～2.4 m。

3 基坑設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)方案選擇

基坑支護(hù)體系的確定與眾多因素有關(guān)，如基坑深度、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境條件、主體地下結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)形式、基坑平面尺寸及形狀、支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及環(huán)保性能、施工場(chǎng)地條件、施工季節(jié)和施工工期[4-5]等。本工程可選的支護(hù)體系有：排樁、地下連續(xù)墻、重力式水泥土墻、土釘墻及各種支護(hù)體系的組合等。其中，重力式水泥土墻、土釘墻支護(hù)體系適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二、三級(jí)，開(kāi)挖深度不大，對(duì)基坑周邊沉降及位移要求不嚴(yán)的基坑；排樁、地下連續(xù)墻支護(hù)體系適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一至三級(jí)的基坑；排樁支護(hù)體系適當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力錨桿（索）或內(nèi)支撐后，能有效控制基坑周邊沉降及位移[4-6]，支護(hù)體系不占用基坑范圍內(nèi)空間，但錨桿（索）需伸入鄰地，有障礙時(shí)不能設(shè)置，也不宜錨入毗鄰建筑物地基內(nèi)，內(nèi)支撐不受此限制；地下連續(xù)墻支護(hù)體系也能有效控制基坑周邊沉降及位移，但施工成本高、造價(jià)大[6]。

本工程周邊建筑物密集，南側(cè)鄰近交通干道，東側(cè)、北側(cè)緊鄰大學(xué)家屬樓，需嚴(yán)格控制基坑周邊沉降及位移，基坑安全等級(jí)定為一級(jí)。綜合考慮上述因素，本工程采用排樁+內(nèi)支撐支護(hù)體系，樁頂冠梁標(biāo)高設(shè)計(jì)在29.5 m 處，F(xiàn)AB 段樁頂邊坡采用土釘墻支護(hù)，其余段樁頂邊坡采用放坡+土釘掛網(wǎng)支護(hù)；樁間土采用土釘掛網(wǎng)噴砼保護(hù)。

對(duì)于地表水，在坡頂進(jìn)行硬化，在適當(dāng)位置設(shè)置截水溝；對(duì)于上層滯水，在坡面設(shè)置一定數(shù)量的泄水孔，在坡底設(shè)置集水溝及集水井，集中向外排抽。

3.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

1）支護(hù)樁設(shè)計(jì)樁徑900 mm，樁間距1 400 mm，有效樁長(zhǎng)15.0～16.0 m。樁身砼強(qiáng)度等級(jí)C30。

2）立柱樁分為2 類(lèi)，一類(lèi)為對(duì)頂撐立柱樁，樁徑設(shè)計(jì)1 000 mm，A-A 截面（一、二道內(nèi)支撐之間部分）四角設(shè)置L125 mm×12 mm 角鋼；B-B 截面（二道內(nèi)支撐與基坑底之間部分）四角設(shè)置L140 mm×14 mm 角鋼；角鋼采用410 mm×150 mm×10 mm 鋼板四面焊接，間距800 mm；下部設(shè)置6 m 鉆孔灌注樁，樁徑1 000 mm。第二類(lèi)為角撐立柱樁，樁徑設(shè)計(jì)900 mm，截面四角設(shè)置L125 mm×12 mm角鋼；角鋼采用410 mm×150 mm×10 mm 鋼板四面焊接，間距800 mm；下部設(shè)置5 m 鉆孔灌注樁，樁徑900 mm。鉆孔灌注樁主筋采用10Φ22 螺紋鋼，箍筋采用Φ8@200圓鋼，加強(qiáng)筋采用Φ16@2 000 螺紋鋼。鋼立柱進(jìn)入鉆孔灌注樁3m，鋼立柱與地下室底板交接處設(shè)兩道止水環(huán)。

3）支護(hù)樁頂采用冠梁連接。冠梁截面尺寸設(shè)計(jì)1 100 mm×600 mm（b×h），砼強(qiáng)度C35。采用雙面對(duì)稱(chēng)配筋，每側(cè)主筋7Φ20 鋼筋，上下各設(shè)4Φ16 鋼筋，箍筋四支箍Φ8＠180（轉(zhuǎn)角處1.5 m 范圍內(nèi)箍筋加密Φ8＠90）。

4）支護(hù)樁中段采用腰梁連接。腰梁截面尺寸設(shè)計(jì)1 200 mm×800 mm（b×h），砼強(qiáng)度C35。采用雙面對(duì)稱(chēng)配筋，每側(cè)主筋8Φ28 鋼筋，上下各設(shè)4Φ18 鋼筋，箍筋四支箍Φ10＠100（轉(zhuǎn)角處1.5 m 范圍內(nèi)箍筋加密Φ10＠50）。

5）內(nèi)支撐采用鋼筋砼角撐和對(duì)頂撐，設(shè)計(jì)兩道支撐。第一道內(nèi)支撐：對(duì)頂撐截面600 mm×800 mm；角撐及桁架撐截面500 mm×600 mm；連系梁截面400 mm×500 mm；第二道內(nèi)支撐：對(duì)頂撐截面900 mm×1 200 mm；角撐及桁架撐截面800mm×1000mm；連系梁截面500mm×600mm。

6）冠梁、腰梁及支撐梁砼強(qiáng)度等級(jí)均為C35。冠梁應(yīng)與其相應(yīng)的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)一同澆筑，砼內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)施工完必須養(yǎng)護(hù)28 d 或達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%[5]后方可開(kāi)挖支撐梁以下的土方。

7）地下室底板澆筑時(shí)應(yīng)同時(shí)設(shè)置鋼筋砼暗撐，同底板一起澆筑，厚度為500 mm，暗撐標(biāo)高同底板面標(biāo)高。

8）地下一層、二層樓板處設(shè)置鋼筋砼換撐，同樓板砼一起澆筑。換撐板厚同樓板厚度，寬度為外墻與排樁之間距離，長(zhǎng)度為3 m，為格構(gòu)式，中間空格長(zhǎng)3 m。混凝土等級(jí)同樓板混凝土。換撐板雙層雙向配筋，主筋插入樓板35d，配筋同底板。

9）主樓和裙樓間設(shè)置有后澆帶處，綁扎板筋時(shí)在后澆帶處預(yù)埋[14 槽鋼，間距為2 m，長(zhǎng)度為1.2 m。若車(chē)道臨邊，換撐前必須對(duì)樓道開(kāi)孔部分進(jìn)行加固。在墻體間增加鋼管支撐，為Φ194 鋼管，壁厚7 mm，水平間距為1.2 m，其標(biāo)高同地下室樓板標(biāo)高。

10）待換撐強(qiáng)度達(dá)80%[7-8]后拆除支撐。支撐拆除采用人工與機(jī)械風(fēng)鎬相結(jié)合的方式，或者控制爆破[9]。拆撐順序：先拆輔撐，后拆主撐。拆撐時(shí)間同步進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)，以確?；舆吰掳踩?/p>

4 基坑施工

本工程支護(hù)樁施工完成后，先進(jìn)行了養(yǎng)護(hù)，對(duì)達(dá)到齡期的支護(hù)樁進(jìn)行了小應(yīng)變檢測(cè)，結(jié)果均合格。隨后根據(jù)支護(hù)樁齡期分段進(jìn)行了第一層土方開(kāi)挖—第一層內(nèi)支撐施工—第二層土方開(kāi)挖—第二層內(nèi)支撐施工—開(kāi)挖到底—底板及換撐板帶施工—地下二層樓板及換撐板帶施工—第二層內(nèi)支撐拆除—地下一層樓板及換撐板帶施工—第一層內(nèi)支撐拆除—基坑回填[5]。整個(gè)施工情況進(jìn)展順利。本工程重點(diǎn)控制的施工項(xiàng)目如下。

4.1 土石方開(kāi)挖

土石方分多次開(kāi)挖，均嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行。開(kāi)挖第一層土方至第一層冠梁及支撐梁時(shí)，進(jìn)行第一層冠梁及支撐梁施工，待支撐梁砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再進(jìn)行第二層土石方開(kāi)挖。第二層土石方開(kāi)挖因部分區(qū)域包含強(qiáng)、中風(fēng)化泥巖，巖體強(qiáng)度較高，采用啄木鳥(niǎo)配合反鏟的方式開(kāi)挖，機(jī)械作業(yè)時(shí)，安排專(zhuān)人專(zhuān)職管理一臺(tái)機(jī)械，嚴(yán)禁設(shè)備碰撞支撐體系。第二層土石方開(kāi)挖完畢后，進(jìn)行第二層腰梁及支撐梁施工，施工同第一層，并待其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再開(kāi)挖第三層土石方。開(kāi)挖方式同第二層土石方，開(kāi)挖至底板底以上300 mm 時(shí)，留300 mm 進(jìn)行人工開(kāi)挖，防止超挖造成地基承載力破壞。

4.2 內(nèi)支撐拆除

由于內(nèi)支撐對(duì)基坑開(kāi)挖的影響很大，擬采用以機(jī)械拆除為主、人工拆除為輔的支撐梁拆除方案。選用啄木鳥(niǎo)設(shè)備主要拆除兩道對(duì)頂撐支撐梁、支護(hù)樁周邊支撐梁；其他啄木鳥(niǎo)等設(shè)備無(wú)法到達(dá)、操作的部位采用人工手持風(fēng)鎬進(jìn)行拆除。人工拆除時(shí)，采用風(fēng)鎬分段截?cái)喾绞?，用塔吊將混凝土塊吊運(yùn)至集中堆場(chǎng)，而后在堆場(chǎng)集中破碎。

拆撐時(shí)，為了減少拆撐對(duì)支護(hù)樁的振動(dòng)影響，先用風(fēng)鎬鑿除支護(hù)樁與立柱樁之間的主撐梁，再鑿除與之相連的角撐或聯(lián)系梁，使支護(hù)樁與支撐梁全部分離，確保啄木鳥(niǎo)拆撐時(shí)支撐梁的振動(dòng)無(wú)法影響支護(hù)樁，避免已穩(wěn)定的基坑荷載出現(xiàn)變化。啄木鳥(niǎo)拆撐時(shí)，在須拆除的支撐梁下方鋪設(shè)腳手架，對(duì)樓板進(jìn)行保護(hù)，防止混凝土塊直接掉落至樓板上。

人工拆撐：地下室二層樓板頂標(biāo)高約為22.540 m，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的第二層支撐梁底標(biāo)高為23.500 m，因此，操作人員可以站立于地下室二層樓板，手持風(fēng)鎬工作；地下室一層樓板頂標(biāo)高約為26.000 m，第一層支撐梁底標(biāo)高為28.500 m，即地下室一層樓板施工完畢后，第一層支撐梁相對(duì)于樓板凈空2.500 m 左右，操作人員無(wú)法站立于樓板施工，此時(shí)需要搭設(shè)腳手架平臺(tái)。

腳手架搭設(shè)須嚴(yán)格按照J(rèn)GJ 128—2000《建筑施工門(mén)式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。操作人員持風(fēng)鎬鑿除支撐梁混凝土，耗時(shí)費(fèi)力[8]，可先使用劈裂機(jī)劈裂支撐梁混凝土，再使用風(fēng)鎬鑿除混凝土。首先，操作人員先使用空壓機(jī)于支撐梁頂部鉆孔，一般孔深500 mm（且距離支撐梁底距離為100～200 mm）、孔間距500 mm、孔徑6～10 mm；其次，使用劈裂機(jī)插在孔中，依靠油壓，劈裂支撐梁身混凝土，代替?zhèn)鹘y(tǒng)靜態(tài)爆破拆撐方式；操作人員再手持風(fēng)鎬，將已劈裂的支撐梁身混凝土與梁鋼筋剝離；其次，操作人員使用氣割設(shè)備將鋼筋裂斷，回收；最后清掃人員配合塔吊將樓板上的碎混凝土塊轉(zhuǎn)運(yùn)出場(chǎng)。

在支撐梁拆除過(guò)程中，需加大坑監(jiān)測(cè)力度，安排專(zhuān)人專(zhuān)職對(duì)于基坑坡、坑壁、坑底進(jìn)行每日兩次巡視，若發(fā)現(xiàn)有新發(fā)育裂縫，立即進(jìn)行處理，并對(duì)此相關(guān)區(qū)域加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

4.3 應(yīng)急預(yù)案

在基坑周邊，嚴(yán)禁任何單位或個(gè)人進(jìn)行材料、機(jī)械、機(jī)具堆載，以免加大支護(hù)體系荷載。在拆撐過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)有位移、變形較大時(shí)，立即停止相關(guān)區(qū)域內(nèi)的機(jī)械作業(yè)，同時(shí)在基坑周邊卸載，支護(hù)樁附近加直撐或斜撐，以防止位移、變形進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)加強(qiáng)此區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測(cè)力度。

5 施工監(jiān)測(cè)

為使基坑開(kāi)挖順利進(jìn)行，確保基礎(chǔ)工程施工安全，對(duì)基坑及周邊建（構(gòu)）筑物、市政設(shè)施進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，及時(shí)為信息法施工提供可靠的監(jiān)測(cè)資料，本工程在基坑支護(hù)體系及周邊共布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)111 個(gè)。其中，周邊建筑物上布設(shè)垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)28 個(gè)，基坑支護(hù)體系的冠梁、立柱樁及邊坡上布置垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)40 個(gè)，基坑支護(hù)體系的冠梁及邊坡上布置垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)兼做水平位移觀測(cè)點(diǎn)34 個(gè)，基坑支護(hù)樁上布設(shè)深層水平位移監(jiān)測(cè)孔共7 個(gè)，內(nèi)支撐上布設(shè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)36 個(gè)。

監(jiān)測(cè)單位于整個(gè)施工期間共進(jìn)行了65 次基坑監(jiān)測(cè)，通過(guò)65 次的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看基坑部位處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，其中，基坑周邊建筑物最大沉降量為11.86 mm；基坑周邊道路最大沉降量為6.47 mm；基坑支護(hù)體系最大沉降量為27.12 mm，最大水平位移量為向基坑內(nèi)側(cè)偏移28 mm；深層水平位移監(jiān)測(cè)最大位移為向基坑內(nèi)側(cè)偏移30.85 mm；應(yīng)力監(jiān)測(cè)最大值為64.494 kN。

根據(jù)上述監(jiān)測(cè)結(jié)果，基坑支護(hù)體系水平位移、深層水平位移及應(yīng)力均未出現(xiàn)超過(guò)預(yù)警值[10]的情形，基坑支護(hù)體系處于安全狀態(tài)。

6 結(jié)束語(yǔ)

1）基坑設(shè)計(jì)施工要確?；舆吰路€(wěn)定或支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，保證坑內(nèi)施工作業(yè)安全、順利，保證坑內(nèi)工程樁的安全或保護(hù)天然地基土。

2）在進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅應(yīng)考慮基坑側(cè)壁自身的安全，還必須注意基坑開(kāi)挖產(chǎn)生的沉降變形對(duì)周邊建筑物的影響[4]。在周邊環(huán)境復(fù)雜的地段，要嚴(yán)格控制基坑周邊沉降及位移，避免不良社會(huì)影響，維護(hù)社會(huì)的穩(wěn)定和諧。

3）在選擇基坑支護(hù)方案時(shí)，需詳細(xì)了解基坑周邊的環(huán)境條件，根據(jù)地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件、基坑規(guī)模、當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)經(jīng)驗(yàn)等合理選擇支護(hù)形式。

4）內(nèi)支撐的拆除對(duì)基坑的安全影響很大，需制訂詳細(xì)的基坑拆除施工方案及應(yīng)急救援措施，避免拆撐造成基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)失效而影響施工安全及周邊環(huán)境。

5）為保證工程安全和周邊建筑物及道路安全，施工需嚴(yán)格按照“信息法”施工，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)修改設(shè)計(jì)并采取防范措施，同時(shí)也對(duì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行驗(yàn)證，積累經(jīng)驗(yàn)。