復(fù)雜條件下基坑支護技術(shù)綜合應(yīng)用探討

【摘要】桂林市荔浦縣光明小區(qū)4#、5#樓基坑，緊靠縣城街道和多層住宅樓及河流，周邊環(huán)境復(fù)雜。場地內(nèi)多層巖土層不均一，性能差異大。場地水文地質(zhì)條件復(fù)雜?；又ёo設(shè)計密切結(jié)合實際，采用重力式水泥土墻和截水帷幕結(jié)構(gòu)為主，局部錨拉沖孔灌注樁和高壓注漿加強的支護類型，結(jié)合基坑內(nèi)降水等地下水控制方法，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益，供相似類型工程項目借鑒參考。

【關(guān)鍵詞】基坑；高壓旋噴；降水井；沖孔灌注樁

【中圖分類號】 TU753

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

1、前言

隨著城市人口的增加，城市的地價越來越貴，要建設(shè)的高層建筑大多集中在市中心，周圍建筑物密集、交通擁擠，基坑開挖施工條件差，而且臨近常有需要保護的永久性建筑或市政公用設(shè)施，沒有足夠的放坡開挖空間，對基坑穩(wěn)定和位移控制要求嚴(yán)格?；又ёo方案的選擇合理與否直接決定著基坑支護的安全與造價，因此，如何結(jié)合場地工程地質(zhì)條件及場地周邊環(huán)境給出一個合理的支護方案成為關(guān)鍵。

荔浦縣光明小區(qū)4#、5#樓基坑工程緊靠縣城街道和多層住宅樓及河流，周邊環(huán)境復(fù)雜，場地工地地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，基坑支護設(shè)計密切結(jié)合實際，采用重力式水泥土墻和截水帷幕結(jié)構(gòu)為主，局部錨拉沖孔灌注樁和高壓注漿加強的支護類型，結(jié)合基坑內(nèi)降水等地下水控制方法，實踐證明，設(shè)計合理、方法恰當(dāng)，節(jié)約投資，縮短工期，在該類環(huán)境中具有典型的基坑支護代表作用。

2、工程概況

荔浦縣光明小區(qū)4#、5#樓地上15～16層，地下一層（-4.20m～-4.70m），總建筑面積39511.73m2，地上建筑面積為34941.73 m2，地下一層長138.54m，寬32.60m，建筑面積為4570 m2，±0.000標(biāo)高為+101.50m。采用框架結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)類型采用樁基礎(chǔ)。

4#、5#樓基坑位于荔浦縣汽車站南側(cè)，荔浦河北面。基坑南距12F 3A#樓、3B#樓24.00m，東距6F民宅僅4.80m，西、北圍墻外為城市道路，在基坑西北角和東北角均有變壓器，東側(cè)圍墻內(nèi)側(cè)約7.50m處設(shè)有排水井，基坑內(nèi)設(shè)有2個塔吊?；?xùn)|側(cè)圍墻外距圍墻1.40～1.50m埋深1.50～1.80m為Φ800mm地下排污管（水泥管），圍墻內(nèi)距圍墻2.10m，埋深0.80～1.60m為現(xiàn)建筑場地用電電纜管線，基坑周邊環(huán)境條件復(fù)雜（見圖1）。

3、 工程與水文地質(zhì)條件

場地巖土層自上而下有雜填土、粉質(zhì)粘土、粉砂、卵石、細(xì)砂（局部分布于4#樓基坑西北側(cè)）、含角礫粉質(zhì)粘土（局部分布于4#樓基坑西北側(cè)）及灰?guī)r。場地典型工程地質(zhì)剖面圖如圖2。

場地地下水有上層滯水、孔隙水和巖溶水。上層滯水賦存于雜填土層孔隙中，富水性差～中等，對開挖基坑影響小。孔隙水含水層由粉砂、細(xì)砂和卵石層組成，基坑支護專項勘察期間屬枯水期，地下水水位標(biāo)高96.52～97.88m，富水性中等～豐富。根據(jù)現(xiàn)場抽水試驗，其滲透系數(shù)K=9.57m/d，影響半徑R=12.00m。巖溶水具統(tǒng)一地下水水位，具微弱承壓性，其水位標(biāo)高比孔隙水水位標(biāo)高4～5cm，巖溶發(fā)育地段與孔隙水水力聯(lián)系密切。

地下水水位年變幅平均值1.70m，豐水期場地水位標(biāo)高98.22m?？紤]基坑底板施工，建筑設(shè)計要求水位降深至建筑設(shè)計基坑底標(biāo)高以下1.30m，即-6.0m，標(biāo)高為95.50m。

場地內(nèi)地下水均由北向南排入荔浦河，與荔浦河水力聯(lián)系密切。基坑開挖標(biāo)高主要處于卵石層和其孔隙水范圍內(nèi)，為保證基坑挖土、地下室施工及基坑周邊環(huán)境安全，基坑開挖、支護工程須進(jìn)行地下水控制。

4、基坑整體方案設(shè)計

針對基坑周邊復(fù)雜的環(huán)境條件，密切結(jié)合基坑及周邊巖土體特征，充分利用土層多層結(jié)構(gòu)的特點，采用高壓旋噴注漿、高壓注漿加固，形成截水帷幕和重力式水泥土墻，東側(cè)基坑及塔吊處，結(jié)合錨拉沖孔灌注樁排進(jìn)行支護。輔以放坡、放坡面防護、設(shè)降水井、地面硬化和排水溝、集水井、回灌井、封堵巖溶地下水突水點等綜合技術(shù)措施。

（1）采用單管高壓旋噴注漿成樁，輔助高壓注漿加固，構(gòu)成堵水防滲帷幕墻和水泥土墻，防止地下水、涌砂、流砂涌入基坑內(nèi)和基坑側(cè)壁穩(wěn)定。

高壓旋噴注漿截水帷幕墻沿基坑四周設(shè)置于基坑外邊緣與建筑用地紅線界內(nèi)，按孔距0.45m，排距0.30m梅花狀布置二排，重點地段和部位加密為三排；其中，5#樓基坑?xùn)|側(cè)靠近6F居民建筑物一邊設(shè)置三排，并于高壓旋噴樁排與放坡一側(cè)設(shè)高壓注漿孔二排，梅花狀布設(shè)；錨拉沖孔灌注樁排段于高壓旋噴樁排外側(cè)設(shè)高壓注漿孔一排～二排，進(jìn)行高壓注漿。

單管高壓旋噴樁主要技術(shù)參數(shù)：旋噴注漿壓力≥20MPa，旋噴注漿加固體直徑0.60±0.20m，旋噴漿液流量80～120L/min（遇卵石層用量適當(dāng)加大），噴咀直徑≤Φ2mm（建議Φ1.5～2.0mm），噴咀采用2個，旋噴轉(zhuǎn)速約10～20r/min，旋噴提升速度10～20cm/min（遇卵石層適當(dāng)放慢或重復(fù)噴射），旋噴注漿管（孔）外徑≥Φ50mm。

主要材料采用P.o32.5普通硅酸鹽水泥，攪拌制漿液，必要時添加水泥用量2～4%的早強劑或防滲型外加劑。水灰比采用0.75：1～1.2：1，以配合比實驗成果為準(zhǔn)，漿液密度1.6g/cm3，凝結(jié)28天抗壓強度≥10MPa。

帷幕墻連續(xù)，墻體厚度B≥20cm（按B=ΔH/J計，J為水力坡度），滲透系數(shù)K≤8.64×10-5～8.64×10-4m/d，墻體高度由灰?guī)r頂面至砂卵石孔隙水含水層頂面（標(biāo)高+99.50m左右）或巖面頂面（4#樓西北側(cè)段基巖埋深大，其深度達(dá)12.00～16.00m）至當(dāng)?shù)氐叵滤S水期最高水位標(biāo)高（約+99.50m）。墻體固結(jié)土抗壓強度≥5MPa，特別加強砂卵石與灰?guī)r接觸部位墻體的連接。

（2）高壓注漿加固加強：沿帷幕墻內(nèi)側(cè)設(shè)高壓注漿加強孔二排，梅花狀布設(shè)，加固帷幕墻內(nèi)側(cè)土體；錨拉沖孔灌注樁段，于止水帷幕墻外側(cè)設(shè)一排～二排高壓注漿孔，加固帷幕墻外側(cè)土體，塔吊基礎(chǔ)的東、北、西設(shè)沖孔灌注樁和一排高壓注漿孔加固。

注漿孔孔深由粉砂層頂面至灰?guī)r面，特別應(yīng)加強砂層與巖面注漿。采用P.O32.5普通硅酸鹽水泥漿液，水灰比1：1～1.5：1，以配比試驗成果為準(zhǔn)，漿液密度1.4～1.6g/cm3，（凝結(jié)）28天抗壓強度≥5MPa，注漿控制壓力為0.50～1.00MPa；設(shè)計注漿有效擴展直徑1.50～2.00m，采取控制性注漿，加強高壓旋噴注漿薄弱段和粉砂卵石層及細(xì)砂層需重點防護段。

（3）錨拉沖孔灌注沿高壓旋噴注漿截水帷幕墻靠基坑內(nèi)壁布設(shè)一排，樁徑Φ1.20m，樁距2.50m，單根長8.0～11.0m，樁端嵌入完整基巖≥2.00m，并依巖面埋深適當(dāng)調(diào)整。沖孔灌注樁采用鋼筋砼樁，樁身砼強度等級為C25。沖孔灌注樁頂設(shè)橫截面1.20m×0.60mC25鋼筋砼冠梁，將樁和斜拉錨桿聯(lián)結(jié)為一體，組成錨拉樁結(jié)構(gòu)。沖孔灌注樁頂部設(shè)一排斜拉錨桿，每樁一根，間距2.50m，單根長9.00m（依實地調(diào)整）；采用1Φ25mm錨筋，錨桿孔徑Φ110～130mm，與水平線俯角25°（依實地調(diào)整），錨固段入巖≥1.00m或入卵石層段≥5.00m，孔內(nèi)灌滿M20水泥砂漿。設(shè)計單根錨桿抗拔力100KN。沖孔灌注樁灌注砼和錨桿注漿采用水下作業(yè)法進(jìn)行。塔吊處沖孔灌注樁端嵌入完整基巖≥4.00m，單樁長10.00～12.00m。

（4）放坡：基坑邊線頂部除錨拉樁排處按1：0.25放坡，高1.50～1.80m，并于旋噴樁頂設(shè)平臺，寬0.80～1.00m，斜坡面和平臺面用厚10cm 的C20砼封閉防水。其余放坡按坡比1：0.75和1：1.0放坡至基坑底。

（5）放坡坡面防護：防降水沖刷和保證坡面穩(wěn)定，放坡后進(jìn)行坡面防護。采用錨噴防護沖孔灌注樁間土體。依實際情況，基坑底邊線處設(shè)漿砌護腳石。

（6）降水井：基坑內(nèi)設(shè)降水井抽水降低地下水位。考慮周邊環(huán)境及東6層民用住宅樓較近等因素，對降深和抽水量進(jìn)行控制降。4#、5#樓降低地下水位至設(shè)計基坑底標(biāo)高下0.50m時，預(yù)測4#、5#樓基坑涌水量893.70m3/d，按控制降深、控制涌水量的降水方案，布設(shè)6～8個降水井。每井井深25.00m，井徑Φ130～170mm。降水工程延續(xù)至基礎(chǔ)、地下車庫施工作業(yè)面至高于當(dāng)時地下水水位標(biāo)高止。

（7）地面硬化和排水溝：于基坑底四周并結(jié)合基礎(chǔ)后澆帶等施工條件和基坑頂臨時簡易房滴水線附近設(shè)置，并與地表排水系統(tǒng)相連通。基坑開挖過程中依據(jù)分層開挖實際，設(shè)臨時排水溝和集水坑，抽排降水及滲入基坑內(nèi)水體。

（8）基坑內(nèi)集水井：按長×寬×深為1.00m×0.50m×0.50m設(shè)置，坑底和周壁用磚漿砌，集水井與基坑底排水溝相連。遇巖溶水上涌嚴(yán)重處另行設(shè)置臨時性集水坑抽水，直至封堵上涌水通道為止。

于基坑?xùn)|側(cè)靠6層住宅樓一側(cè)設(shè)置地下水觀測孔一排，孔深5～6.00m，孔距30～40m，孔徑≥Φ63.5mm，監(jiān)測止水帷幕外側(cè)砂卵石層孔隙水水位及其變化。

5、基坑開挖到底后周邊建構(gòu)筑物變形情況

根據(jù)基坑周邊監(jiān)測點的監(jiān)測情況，選取有代表性的基坑坡頂水平位移、錨拉沖孔灌注樁水平位移時程曲線進(jìn)行分析，各測點在基坑開挖后隨基坑開挖深度加深變形呈增大趨勢，曲線變化較為緩和，各監(jiān)測值均未達(dá)預(yù)警值。基坑開挖過程支護結(jié)構(gòu)和止水結(jié)構(gòu)連貫性好，穩(wěn)定性和安全性符合要求?；又ёo工程施工，基坑安全，止水帷幕效果良好?；又ёo結(jié)構(gòu)水平位移、垂直位移、附近建筑物和道路及基坑附近市政設(shè)施的變形、傾斜滿足要求。

結(jié)語：

荔浦縣光明小區(qū)4#、5#樓基坑支護設(shè)計密切結(jié)合實際，采用重力式水泥土墻（兼作截水）和截水帷幕結(jié)構(gòu)為主，局部錨拉沖孔灌注樁和高壓注漿加強的支護類型，結(jié)合基坑內(nèi)降水井、坑外回灌井和集水明、排溝等地下水控制方法，輔以地面硬化、坑壁坡面硬化防護等綜合措施進(jìn)行。施工中，解決高壓噴射注漿（成墻、帷幕）、高壓注漿加固（漿液配比、制作、壓力、提轉(zhuǎn)速等）、地下水位控制等諸多技術(shù)難關(guān)，提高工程效益。經(jīng)基坑開挖和監(jiān)測，沉降和變形小，滿足技術(shù)規(guī)程和設(shè)計要求，支護結(jié)構(gòu)、基坑周邊建筑物、坑邊地面等安全?；又ёo設(shè)計因地制宜，造型合理，技術(shù)先進(jìn)。為地層復(fù)雜、地下水復(fù)雜和周邊環(huán)境復(fù)雜條件下的基坑支護工程設(shè)計提供一個成功的實例，供相似類型工程項目借鑒參考。

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作者簡介：

盧春名（身份證號：452523198109165014），1981-，碩士研究生學(xué)歷，水工環(huán)工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)方面工作。