某軟土基坑支護(hù)施工技術(shù)探析

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[摘要]基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇是工程施工中比較常見(jiàn)的問(wèn)題，同時(shí)也是對(duì)后續(xù)施工的安全保障。本文以麗江市古城區(qū)某擬建基坑為研究對(duì)象，合理選擇了該軟土基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)選型，也對(duì)各結(jié)構(gòu)段進(jìn)行了分別設(shè)計(jì)，并給出了合理地施工方案，為相似的基坑支護(hù)技術(shù)提供參考意見(jiàn)。

[關(guān)鍵詞]軟土基坑；基坑支護(hù)；施工設(shè)計(jì)

1工程概況

項(xiàng)目場(chǎng)地位于麗江市古城區(qū)，擬建場(chǎng)地現(xiàn)狀為待建空地，本場(chǎng)地土的類型為中硬場(chǎng)地土，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類。場(chǎng)地內(nèi)回填有厚度較大的填土，填土主要由含（混）黏性土礫砂組成，為附近場(chǎng)地基坑開(kāi)挖棄土。東、南、北側(cè)均為待建空地，交通較為便利。整個(gè)場(chǎng)地地形雖略有起伏，但相對(duì)較平坦，屬穩(wěn)定場(chǎng)地。場(chǎng)區(qū)區(qū)域巖土種類較多，分布不均勻；地下水對(duì)工程建設(shè)影響較小，地表水尚可。場(chǎng)地整體西高東低，北高南低，地形標(biāo)高范圍2387.07～2391.21m，地形坡度小于3°，高差約4.14m?；有螤罱啤巴埂弊中?，長(zhǎng)約123.54m，寬約86.90m，基坑開(kāi)挖線長(zhǎng)為458.10m，基坑開(kāi)挖的面積為10689.68m2。地下室頂板標(biāo)高為2389.90m(-1.60m),地下室底板標(biāo)高為2386.00m(-5.50m),地下室凈空高度3.9m，基礎(chǔ)厚度為1.10m，基坑開(kāi)挖標(biāo)高為2384.90m(-6.60m)，根據(jù)地形地貌特征，擬開(kāi)挖的基坑深度4.921～6.31m。圖1為基坑平面圖。場(chǎng)地鉆孔內(nèi)揭露60.0m深度范圍內(nèi)的土層按成因分為第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）和第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）。依據(jù)鉆探揭露情況，勘察鉆孔揭露深度范圍內(nèi)的土層，按巖土體成因、結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)特征可劃分為5個(gè)大層，3個(gè)亞層，根據(jù)土體成因、結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)自上而下分述如下。1）素填土灰褐、灰黑色，稍濕，松散。主要成分為含黏性土礫砂，主要為附近場(chǎng)地施工棄土，回填時(shí)間約3～5年，底部約0.3～0.5m為耕植土。層頂埋深0.0m，層頂高程2386.73～2393.91m，層厚度0.8～6.1m，平均厚度2.92m。2）粉土灰黃、褐黃、褐灰色，稍濕～濕，密實(shí)，局部中密。搖震反應(yīng)速度中等，韌性、干強(qiáng)度低，切面粗糙無(wú)光澤。局部夾深褐色軟塑狀粉質(zhì)黏土薄層。層頂埋深0.8～7.5m，層頂高程2382.64～2390.91m，層厚度0.5～9.7m，平均厚度2.92m。3）泥炭質(zhì)土黑色，濕，軟塑～流塑狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，局部漸變?yōu)橛袡C(jī)質(zhì)土，土體結(jié)構(gòu)松散，含較多半炭化腐木，局部成泥炭，具高壓縮性。該層頂板埋深1.5～11.3m，層頂高程2378.52～2388.30m，層厚度0.5～11.0m，平均厚度3.53m。4）粉土灰褐、灰白色，稍濕～濕，密實(shí)，局部中密。搖震反應(yīng)速度中等，韌性、干強(qiáng)度低，切面粗糙無(wú)光澤，局部夾褐灰色可塑狀粉質(zhì)黏土薄層。該層頂板埋深1.5～20.1m，層頂高程2369.74～2388.20m，層厚度1.0～16.0m，平均厚度5.65m。5）圓礫灰褐色，飽和，中密。骨架顆粒母巖成分主要為強(qiáng)～中等風(fēng)化灰?guī)r，圓形～亞圓形。該層頂板埋深4.1～23.4m，層頂高程2365.50～2383.79m，層厚度0.6～14.8m，平均厚度4.54m。

2基坑支護(hù)方案

2.1支護(hù)方案比選

基坑支護(hù)常見(jiàn)的支護(hù)形式有四大類，即結(jié)構(gòu)支護(hù)、重力式擋土墻支護(hù)、傳統(tǒng)土釘墻支護(hù)、復(fù)合土釘墻支護(hù)等，其中結(jié)構(gòu)支護(hù)又可分為地下連續(xù)墻支護(hù)、型鋼樁支護(hù)、排樁支護(hù)等。場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水位埋設(shè)較淺，對(duì)基坑開(kāi)挖有影響，方案設(shè)計(jì)時(shí)須考慮雨季降水，基坑匯流的疏導(dǎo)、抽排等問(wèn)題，還需考慮止水帷幕的設(shè)置。根據(jù)本基坑的具體特點(diǎn)，選用3種方案進(jìn)行比較。1）土釘墻支護(hù)方案適用于基坑開(kāi)挖深度不大的基坑項(xiàng)目，周邊無(wú)重要構(gòu)筑物，相對(duì)空曠區(qū)域，市場(chǎng)使用度較高，施工經(jīng)驗(yàn)豐富，造價(jià)低廉，且施工工序較為簡(jiǎn)單，特別是對(duì)后期土方開(kāi)挖無(wú)影響，且可靠性較好，工期短，造價(jià)低。2）內(nèi)支撐支護(hù)方案可適用于不同深度的基坑，尤其是基坑形狀較為規(guī)則的情況，對(duì)變形控制效果好，支護(hù)結(jié)構(gòu)不存在超紅線問(wèn)題，但施工過(guò)程較為煩瑣，特別是后期換撐施工，對(duì)主體建筑工期有影響，且不利于土方開(kāi)挖。可靠性好，但工期長(zhǎng)，造價(jià)較高。3）排樁支護(hù)方案可用于不同深度對(duì)基坑，市場(chǎng)使用度高，經(jīng)驗(yàn)成熟，主要為單排樁和雙排樁支護(hù)，十分適用于基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜場(chǎng)地，對(duì)后期土方開(kāi)挖無(wú)影響?？煽啃院?，造價(jià)較低，但是工期較長(zhǎng)。從安全角度分析，以上3種支護(hù)形式均能達(dá)到安全支護(hù)的效果。從經(jīng)濟(jì)角度分析，3種支護(hù)方案比較，土釘墻支護(hù)方案最經(jīng)濟(jì)，其次為排樁支護(hù)方案；從施工工期來(lái)看，土釘墻支護(hù)方案工期最短，在施工工期方面最占優(yōu)勢(shì)，內(nèi)支撐支護(hù)方案施工工期最長(zhǎng)。根據(jù)業(yè)主提供的資料、地質(zhì)勘查報(bào)告、場(chǎng)地環(huán)境條件，同時(shí)根據(jù)類似基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，在遵循“安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、工藝可行、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、滿足工期要求及充分考慮同甲方及后續(xù)工程的銜接”的原則下，在安全、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、工期方面綜合對(duì)比后，選用的總體方案為：放坡+土釘墻+止水帷幕+降排水措施；支護(hù)樁（∅600）+掛網(wǎng)噴混凝土+止水帷幕+降排水措施。

2.2基坑各支護(hù)段設(shè)計(jì)

基坑形狀近似“凸”字形，各段的長(zhǎng)度、標(biāo)高和地質(zhì)情況不同，因此各段支護(hù)形式略有差別。1）基坑AB段采用放坡+鋼管錨桿土釘墻支護(hù)，坡比為1∶1.25，共設(shè)置5排鋼管錨桿，錨桿采用直徑∅48mm厚度δ=3.0mm的鋼管加工，錨桿自上而下各排長(zhǎng)分別為12m、12m、12m、9m、9m，傾角15°，間距1.50m，排距1.10m；深攪止水樁，樁長(zhǎng)12.00m，樁徑∅500mm、間距300mm，搭接200mm。止水樁中線位于放坡頂線外側(cè)500mm處。2）基坑BC段采用∅600mm長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁支護(hù)，樁長(zhǎng)14.00m，樁間距1.20m；深攪止水樁，樁長(zhǎng)12.00m，樁徑∅500mm、間距300mm，搭接200mm，止水樁中線位于放坡頂線外側(cè)500mm處。3）基坑CD段采用∅600長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁支護(hù)，樁長(zhǎng)12.00m，樁間距1.20m；深攪止水樁設(shè)計(jì)參數(shù)同BC段一致。4）基坑DA段采用放坡+鋼管錨桿土釘墻支護(hù)，坡比為1∶1，共設(shè)置5排鋼管錨桿，錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)同AB段一致。所有面層掛網(wǎng)噴射強(qiáng)度為C20的混凝土，厚度為100mm。

2.3基坑截排水工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)勘察報(bào)告提供的地下水位埋深較淺，且基坑開(kāi)挖段為相對(duì)隔水層，基坑開(kāi)挖過(guò)程中有一定的涌水量，考慮基坑歷經(jīng)雨季及場(chǎng)地匯水情況，綜合安全、經(jīng)濟(jì)合理、工期等因素，采用如下降、截排水。1）降水采用隨降隨挖方式降水，設(shè)置10口降水井，采用隨降隨挖方式降水，降水井采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔，深度為進(jìn)入基坑底以下1.00m。2）截排水基坑開(kāi)挖坡頂設(shè)置凈空（300×300）截水溝截水，沿基坑開(kāi)挖底邊線向基坑內(nèi)側(cè)偏移0.50m設(shè)置一道坑底排水溝，沿坑底排水溝設(shè)置集水井，坑內(nèi)積水匯入集水井后統(tǒng)一抽入沉淀池，經(jīng)沉淀后排入市政污水管道，集水井間距不得大于50m。根據(jù)實(shí)際開(kāi)挖后的集水量，適當(dāng)調(diào)整1～4號(hào)降、排水平面圖中的集水井?dāng)?shù)量及位置。3）設(shè)置泄水孔在基坑開(kāi)挖坡面上設(shè)置泄水孔，泄水孔豎向間距3.00m，水平間距支護(hù)樁段兩樁設(shè)1個(gè)泄水孔，土釘墻段水平間距3m。

3基坑支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

3.1長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁施工技術(shù)

長(zhǎng)螺旋灌注樁的施工是先使用大扭矩動(dòng)力頭帶動(dòng)的長(zhǎng)螺旋中空鉆桿快速干鉆成孔，采用高壓泵送混凝土澆灌，再插鋼筋籠成樁。鋼筋籠制作前必須平直，不得有局部彎曲，鋼筋表面不得有油污和銹蝕。主筋與加強(qiáng)箍筋之間以點(diǎn)焊牢固，主筋與箍筋之間綁扎牢固，鋼筋搭接采用搭接焊，搭接長(zhǎng)度:雙面焊≥5d，單面焊≥10d，d為鋼筋直徑。施工時(shí)采用隔樁跳打施工，避免竄孔?；炷翉?qiáng)度等級(jí)采用C30，配合比嚴(yán)格按照試驗(yàn)室設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行；混凝土保護(hù)層厚度50mm；混凝土坍落度180～220mm，并具有較好的和易性、流動(dòng)性。長(zhǎng)螺旋樁配筋應(yīng)嚴(yán)格按照J(rèn)GJ18-2012《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》和設(shè)計(jì)圖紙（見(jiàn)長(zhǎng)螺旋配筋圖）執(zhí)行。長(zhǎng)螺旋樁樁底0.5m不設(shè)鋼筋籠。樁頂主筋錨入鋼筋混凝土冠粱0.9h(h為冠梁高度)。長(zhǎng)螺旋灌注樁與其截面示意圖如圖2所示，各剖面樁身配筋參數(shù)如表1所示。

3.2噴射混凝土面層施工技術(shù)

支護(hù)施工按照土方開(kāi)挖→修壁→掛網(wǎng)→噴射混凝土→土方開(kāi)挖的流程進(jìn)行?；又ёo(hù)施工隨基坑土方開(kāi)挖交叉同步進(jìn)行。土方開(kāi)挖要求分部分層對(duì)稱開(kāi)挖，支護(hù)工作面挖出后，及時(shí)支護(hù)?？颖诮?jīng)人工修整好后掛上∅6.5@150×150雙向鋼筋網(wǎng)片，∅14加強(qiáng)筋間距與土釘設(shè)置間距相對(duì)應(yīng)，并與土釘焊接；鋼筋網(wǎng)片在基坑坑口周邊翻邊寬1.0m；并用短鋼筋(L=1500@1500)插入土層固定，最后噴上C20細(xì)石混凝土，厚100mm，水泥使用P.S32.5普通硅酸鹽水泥，并根據(jù)實(shí)際情況可摻入適量的速凝劑。圖3為放坡掛網(wǎng)噴混凝土網(wǎng)片大樣圖及柱間土護(hù)面圖。

3.3冠梁施工技術(shù)

樁身混凝土強(qiáng)度在大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上后方進(jìn)行冠梁施工，冠梁施工前挖除樁頂部分淤泥及浮漿，采用風(fēng)鎬鑿除樁頂浮漿至冠梁設(shè)計(jì)底標(biāo)高且露出新鮮混凝土，出露鋼筋應(yīng)平直，在澆注混凝土之前必須清理干凈殘?jiān)?、浮土和積水。土方開(kāi)挖至冠梁設(shè)計(jì)標(biāo)高及時(shí)進(jìn)行冠梁施工。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制作冠梁鋼筋（圖4），鋼筋表面潔凈、無(wú)損傷、無(wú)油漬和鐵銹、漆漬等，縱筋的連接用搭焊，接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，同一斷面的接頭面積不應(yīng)超過(guò)30%，且間隔布置。模板施工前，要求場(chǎng)地干凈、平整、模板下口及連接處的混凝土或砌體，要求邊角整齊、表面平直，必要時(shí)可能先進(jìn)行人工修整；冠梁、腰梁模板采用構(gòu)造簡(jiǎn)單，拆裝方便，具有足夠強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受新澆的混凝土的重量和側(cè)壓力，模板接縫應(yīng)嚴(yán)密，不得漏漿，模板及其支撐體系應(yīng)聯(lián)結(jié)整體，安裝和澆筑混凝土?xí)r，需檢查漏漿與變形情況。澆筑的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，澆筑混凝土?xí)r，采用振搗棒密實(shí)，澆筑層的厚度不得超過(guò)插入式振搗器作用部分長(zhǎng)度的1.2倍值，梁頂部抹平；待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（2.5MPa）后再進(jìn)行拆模。

3.4深攪止水樁施工技術(shù)

單排攪拌樁帷幕的搭接寬度在攪拌深度不大于10m時(shí)，不應(yīng)小于150mm；當(dāng)攪拌深度為10～15m時(shí)，不應(yīng)小于200mm；當(dāng)攪拌深度大于15m時(shí)，不應(yīng)小于250mm；攪拌樁水泥漿液的水灰比宜取0.5～0.55。攪拌樁的水泥摻量宜取土的天然質(zhì)量的15%～20%。

4注意事項(xiàng)

1）為防止長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁導(dǎo)管堵塞，需保證粗骨料的粒徑、混凝土的配比和坍落度符合要求。同時(shí)在每次拆卸導(dǎo)管時(shí)都必須清洗干凈，避免灌注管路過(guò)大變形和彎折。2）為防止偏樁，施工前需清除地下障礙，平整壓實(shí)場(chǎng)地以防鉆機(jī)偏斜，且樁機(jī)的水平度和垂直度在開(kāi)鉆前和鉆進(jìn)過(guò)程中注意檢查和復(fù)核。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)麗江的某個(gè)軟土地區(qū)基坑支護(hù)方案進(jìn)行比選的研究分析，根據(jù)場(chǎng)地周邊環(huán)境及工程地質(zhì)條件對(duì)該基坑的不同地段進(jìn)行了分別支護(hù)設(shè)計(jì)，針對(duì)該軟土基坑特點(diǎn)設(shè)計(jì)出合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)，保證了施工安全，對(duì)類似工程的設(shè)計(jì)和施工具有一定的參考意義。

作者:王志鑫 單位:昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院