荷蘭水鄉(xiāng)三期工程深基坑聯(lián)合支護(hù)施工技術(shù)

摘要：文章主要闡述了荷蘭水鄉(xiāng)三期工程基坑在面積比較大，周邊環(huán)境及地質(zhì)條件較差的情況下，采取了灌注排樁、攪拌樁等聯(lián)合支護(hù)方式來(lái)保障基坑施工安全。實(shí)踐證明該支護(hù)設(shè)計(jì)安全、經(jīng)濟(jì)，在本工程中取得了很好的效果。

關(guān)鍵詞：地下室底板；基坑特點(diǎn)；開(kāi)挖監(jiān)測(cè)；圍護(hù)樁；錨撐系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU753文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）11-0161-03

一、工程概況

荷蘭水鄉(xiāng)三期工程基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力薄壁管樁，筏板結(jié)構(gòu)。地下室底板面標(biāo)高-8.60m，底板厚1200mm，考慮墊層后基底標(biāo)高為-10.20m，車庫(kù)基底標(biāo)高為-9.95m，自然地坪標(biāo)高為-2.90m，基坑實(shí)際開(kāi)挖深度為7.30m和7.05m（局部電梯井、消防井處為9.30～10.50m）。綜合考慮建筑物形狀、工程地質(zhì)條件、基坑周圍環(huán)境等因素，基坑開(kāi)挖總周長(zhǎng)約850m，南北方向200m，東西方向190m，面積約35000m²。

二、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件及周圍環(huán)境

（一）工程地質(zhì)條件

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，在基坑開(kāi)挖影響深度范圍內(nèi)的地基土層地質(zhì)情況見(jiàn)表1：

（二）周邊環(huán)境

基坑北側(cè)緊靠規(guī)劃道路，施工期間為農(nóng)田，基坑距施工圍墻最近約13m，該部位由于施工臨設(shè)布置需要無(wú)動(dòng)土放坡條件；基坑?xùn)|面緊靠某明渠，渠深約2.0m，局部范圍圍護(hù)樁已無(wú)施工場(chǎng)地。明渠東面為一廠房；基坑南面為規(guī)劃暗渠（現(xiàn)為明渠）相臨，最近處僅約3.0m；基坑西面為規(guī)劃河道，施工時(shí)河邊作為主要運(yùn)輸通道，亦無(wú)大范圍放坡動(dòng)土條件。

三、基坑特點(diǎn)

從基坑周圍環(huán)境條件、開(kāi)挖深度和地質(zhì)條件來(lái)看，本基坑具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1．開(kāi)挖深度比較深，中央大型地下車庫(kù)與商住樓的大面積開(kāi)挖深度達(dá)7.05m和7.3m（電梯井和消防井等范圍局部還需加深）。

2．基坑面積很大，施工時(shí)若將整個(gè)地下室范圍整體開(kāi)挖，基坑平面尺寸達(dá)200m×190m，由于規(guī)模大，基坑的空間效應(yīng)相對(duì)較弱，對(duì)基坑的穩(wěn)定和變形控制均不利。

3．雖然現(xiàn)場(chǎng)四周場(chǎng)地開(kāi)闊，但受用地紅線和局部施工場(chǎng)地的制約，沿基坑周邊大面積動(dòng)土放坡條件不具備。

4．基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)是具高壓縮性的深厚軟土層，加上工程采用的是抗側(cè)向變形能力差的薄壁空心管樁，這類樁在施工時(shí)將在一定程度上擾動(dòng)原狀土，而且在短期內(nèi)強(qiáng)度難以完全恢復(fù)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身和基坑內(nèi)部的土方開(kāi)挖還需考慮避免對(duì)工程樁產(chǎn)生不利影響。

5．雖然地基土質(zhì)以粘性土為主，土層滲透系數(shù)不大，但基坑西面和南面距明渠均很近，需特別注意基坑的防滲措施。

結(jié)合以上特點(diǎn)，基坑支護(hù)方案應(yīng)重點(diǎn)考慮基坑自身的穩(wěn)定，同時(shí)應(yīng)避免對(duì)作為工程樁的預(yù)應(yīng)力空心管樁產(chǎn)生不利影響。

四、基坑支護(hù)方案

結(jié)合本工程特點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算比較后有以下幾種支護(hù)方案可供考慮：（1）排樁加撐錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括排樁加內(nèi)支撐或土層錨桿；（2）雙排樁門(mén)架式支護(hù)結(jié)構(gòu)；（3）單排樁懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)。

以上方案若單獨(dú)采用，勢(shì)必帶來(lái)兩個(gè)缺陷：（1）支撐平面布置難度很大，造價(jià)很高；（2）支撐桿件過(guò)長(zhǎng)，混凝土收縮的影響很難估計(jì)，支撐的效果也不好。因此從基坑受力合理、施工可行、周圍環(huán)境及圍護(hù)造價(jià)等多方面綜合考慮，決定采用鉆孔或振動(dòng)沉管灌注排樁（局部鋼筋混凝土內(nèi)支撐）結(jié)合坑底被動(dòng)土加固的聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，靠近明渠附近采用水泥攪拌樁作基坑外側(cè)的防滲止水帷幕，淺層局部采用土釘墻支護(hù)。

（一）圍護(hù)樁

1-1、3-3、4-4剖面圍護(hù)樁采用Φ700@1000鉆孔灌注樁L=14.55（16.45）m，樁頂標(biāo)高為-4.45m和-6.45m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，鋼筋籠鋼筋采用焊接，主筋保護(hù)層厚度50mm，施工時(shí)要求樁位偏差不得大于50mm，豎向偏差不得大于0.5%，充盈系數(shù)＞1.1，沉渣厚度<200mm。

2-2剖面采用振動(dòng)沉管灌注樁，樁徑630mm，樁距900mm。

（二）錨撐系統(tǒng)

在1-1剖面（見(jiàn)圖1）角部設(shè)置主支撐梁為700mm×800mm，次支撐梁為500mm×600mm的鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐，設(shè)豎向支撐立柱四根，立柱上部采用井字形鋼構(gòu)架，井字鋼構(gòu)架頂部伸入支撐梁400mm，下部插入鉆孔樁長(zhǎng)度為2.5m。

基坑南面的2-2、3-3剖面場(chǎng)地異常狹小，經(jīng)建設(shè)單位與有關(guān)部門(mén)協(xié)商后，基坑圍護(hù)施工期間臨時(shí)占用部分紅線外荒地，在地下工程完工后予以恢復(fù)。2-2剖面（見(jiàn)圖2）在-6.20m標(biāo)高設(shè)置一道土層錨桿，錨桿總長(zhǎng)度為25m，水平間距1.5m，鉆孔直徑150，采用Φ32鋼筋作為桿材。距離明渠很近的3-3剖面（見(jiàn)圖3），由于上層覆土壓力減輕，使錨桿的抗拔力減小，因此在-6.20m和-8.20m標(biāo)高各設(shè)一層錨桿，錨桿長(zhǎng)分別為20.5m和16m，水平間距2.0m，鉆孔直徑150，采用Φ32和Φ25鋼筋作為桿材，土層錨桿施工采取二次注漿工藝。

在4-4剖面（見(jiàn)圖4）范圍由于底板后澆帶距離基坑側(cè)壁較遠(yuǎn)，故此處采用“中心島”方案，即在圍護(hù)樁和先施工的中間底板之間設(shè)置斜向型鋼支撐，支撐安裝之前坑邊保留三角土。

（三）土釘墻

為降低圍護(hù)費(fèi)用，2-2剖面在自然地面以下3m范圍采用土釘墻，土釘豎向采用2排，長(zhǎng)度7m，水平間距1.0m，傾角10°。土釘桿件采用Φ48×3.5錨管，管壁按梅花型布置Φ12@400注漿孔，漿液采用M15水泥砂漿，注漿壓力0.8MPa。土釘墻面層采用100厚噴射混凝土，強(qiáng)度等級(jí)C20，內(nèi)配直徑為Φ6@200×200鋼筋網(wǎng)，釘頭通過(guò)Φ20鋼筋與面網(wǎng)焊接。

（四）止水帷幕

對(duì)水源豐富的東面和南面局部范圍（1-1、3-3、4-4剖面）止水帷幕采用雙排Φ600@400水泥攪拌樁，攪拌樁插入坑底2.0m，采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.45～0.55，水泥摻量為18%，木質(zhì)素?fù)搅繛樗嘀亓康?.2%。其余部位則利用自然土拱，不另設(shè)止水帷幕。

（五）坑底加固

因本基坑面積大，深度深，土質(zhì)差，為控制基坑變形，減少圍護(hù)樁配筋和截面，同時(shí)增加基坑穩(wěn)定性，在2-2、3-3、4-4剖面坑底被動(dòng)土范圍設(shè)置條帶狀Φ600@500水泥攪拌樁加固區(qū)。

（六）基坑降排水

由于本工程基坑開(kāi)挖面附近的地基土層主要為淤泥質(zhì)黏土，土層透水性較低，圍護(hù)結(jié)構(gòu)已設(shè)置了止水帷幕，因此在基坑內(nèi)外僅采用明溝、集水井排降地表水。

五、基坑工程施工

（一）土方開(kāi)挖布署

根據(jù)上述支護(hù)方案，基坑在土方開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)格遵循分塊、分層、對(duì)稱的原則進(jìn)行，做到隨挖隨撐，盡量減少無(wú)支撐暴露時(shí)間，并嚴(yán)防由于土面高差過(guò)大而使工程樁傾斜、移位或?qū)е禄幼冃芜^(guò)大。

施工總體安排按照先施工周圈圍護(hù)結(jié)構(gòu)，接著基坑內(nèi)整體開(kāi)挖到-5.90m面；然后開(kāi)挖高層商住樓范圍土方，此時(shí)各高層之間的土方在高層外軸線3.0m以外按1∶1.5自然放坡，施工堆場(chǎng)也放在-5.90m面；在高層商住樓施工至地面上一定高度后，逐塊開(kāi)挖剩下的土方。

（二）基坑開(kāi)挖步驟

1．對(duì)于1-1、3-3、4-4剖面：（1）放坡挖土至-4.50m標(biāo)高，施工壓頂梁；（2）待圍護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，壓頂梁強(qiáng)度達(dá)80%后，分層分塊挖土至-6.50m標(biāo)高，施工支撐或土層錨桿；（3）待支撐或錨桿強(qiáng)度達(dá)80%后，3-3剖面挖土至-8.50m標(biāo)高，施工第二道土層錨桿，1-1、4-4剖面可直接挖土至坑底標(biāo)高；（4）施工基礎(chǔ)底板時(shí)，1-1、4-4剖面范圍同時(shí)用毛石混凝土澆搗填實(shí)底板與圍護(hù)鉆孔樁之間的空隙；待地下室底板混凝土達(dá)到80%后拆除鋼筋混凝土支撐。

2．2-2剖面淺層土釘墻范圍：（1）沿基坑周邊挖土至標(biāo)高-4.10m，施工素混凝土護(hù)坡和第一道土釘；（2）待已施工完成的土釘墻達(dá)到80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行第二階段土方開(kāi)挖，挖土至第二道土釘標(biāo)高深度，每層開(kāi)挖深度不得超過(guò)1.2m，沿基坑各邊，每完成15m長(zhǎng)度的土方開(kāi)挖，立即進(jìn)行相應(yīng)范圍的土釘墻及土坡護(hù)坡施工；（3）待已施工完成的土釘墻達(dá)到80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，挖土至圍護(hù)樁壓頂梁底標(biāo)高，施工土層錨桿和壓頂梁；（4）待已施工完成的錨桿和壓頂梁達(dá)到80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，分層分塊挖土至基底標(biāo)高。

六、基坑開(kāi)挖監(jiān)測(cè)內(nèi)容及結(jié)果

本工程圍護(hù)體施工、基坑開(kāi)挖和地下結(jié)構(gòu)施工期間實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，嚴(yán)密進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括四周建筑物、道路及地下管線的沉降，圍護(hù)體沿深度的水平位移（測(cè)斜管監(jiān)測(cè)），基坑內(nèi)外水位以及土層錨桿的軸力等。

1．在開(kāi)挖前先對(duì)場(chǎng)地標(biāo)高、周圍建筑、道路管線的現(xiàn)狀進(jìn)行普查并做詳細(xì)記錄。

2．建立完整的監(jiān)測(cè)手段及合理的監(jiān)測(cè)方案，隨時(shí)掌握施工過(guò)程中基坑周邊環(huán)境的變化。要側(cè)重監(jiān)測(cè)和觀察邊坡的水平移位的豎向沉降，注意觀察地表土有無(wú)裂縫，周圍建筑物有無(wú)異常變化，掌握其發(fā)展規(guī)律。

3．施工中在坑后土體設(shè)置測(cè)斜管8根進(jìn)行深層土體側(cè)向位移觀測(cè)；在坑外及坑內(nèi)土體中各設(shè)水位觀測(cè)孔4個(gè)進(jìn)行地下水位觀測(cè)；采用視準(zhǔn)線法沿基坑邊每隔15～20m設(shè)觀測(cè)點(diǎn)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑頂端位移量進(jìn)行量測(cè)；同時(shí)對(duì)周邊已建房屋、道路、管線等進(jìn)行沉降觀測(cè)。

4．每三天提供一次觀測(cè)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，遇特殊情況及時(shí)加密跟蹤檢查，并及時(shí)通報(bào)有關(guān)部門(mén)。施工現(xiàn)場(chǎng)配備一定數(shù)量的搶險(xiǎn)、堵漏設(shè)備和材料，當(dāng)觀測(cè)值超常發(fā)展或超過(guò)預(yù)警界限值時(shí)，立即采取應(yīng)急措施。基坑開(kāi)挖后，每天用儀器進(jìn)行樁頂位移測(cè)量和地面沉降測(cè)量。測(cè)量數(shù)據(jù)表明，在基坑開(kāi)挖和使用期內(nèi)，最大沉降量為22mm，壓頂梁最大水平位移在挖至基底時(shí)，為35mm，樁后土體深層位移最大值為26.7mm，均在設(shè)計(jì)容許范圍（50mm）內(nèi)，基坑支護(hù)工程質(zhì)量完好，對(duì)周圍建筑物未造成任何不良影響。

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作者簡(jiǎn)介：劉石華，湖南人，供職于廣東省地質(zhì)局722地質(zhì)大隊(duì)。