北京某工程項(xiàng)目填土基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

佟 丹 蔡 瀅

(1.中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,北京 100000； 2.北京市建平工程勘察有限責(zé)任公司，北京 100000)

0 引言

隨著城市化工程項(xiàng)目改擴(kuò)建工程的逐漸深入，很多新建建筑都在原有建筑或回填基礎(chǔ)上進(jìn)行施工，而針對不同回填土的性狀，其承載力判別和處理方式也存在較大差異，而在規(guī)范中針對雜填土給出的范圍值依據(jù)很少，甚至某些人工填土和新近沉積土存在錯(cuò)判的先例，導(dǎo)致工程出現(xiàn)較大問題。

本文介紹在北京地區(qū)某工程項(xiàng)目中對雜填土的性狀分析和基坑支護(hù)方式，針對不同性狀的雜填土處理前后以及可能產(chǎn)生的相應(yīng)隱患進(jìn)行分析，并對相應(yīng)的取值給予建議。

1 工程概況及地質(zhì)條件

擬建場地位于北京市大興區(qū)亦莊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。東臨博興十路，南距興海一街，西臨博興西路(規(guī)劃)，北臨興海路。

北京市某已建項(xiàng)目，勘察報(bào)告顯示場地內(nèi)主要是以建筑垃圾為主的雜填土，回填時(shí)間小于兩年，其厚度變化大(0.9 m～18.0 m)，雜填土層最厚達(dá)18 m?；娱_挖深度最深為11 m左右，開挖范圍內(nèi)未見地下水。

從前期開挖的探坑也可看到在雜填土區(qū)存在大量的建筑垃圾，填埋年限較短，回填方式為散亂堆填，包括樁頭、磚塊、混凝土板、水泥凝結(jié)硬塊等，土質(zhì)成分復(fù)雜，建渣中還普遍存在生活垃圾、棄置物燒失量較大，有產(chǎn)生沉降變化的趨勢，短期內(nèi)由于雜填土的孔隙率大、均勻性差，存在較大的濕陷性。土體存在的孔隙，大量的污水匯集在雜填土底部，對原狀土形成了侵蝕作用，還形成了一層約0.5 m～1 m厚的受污染土層，使原狀土力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了較大變化。

2 填土的測試指標(biāo)的分析與應(yīng)用

填土地層因其復(fù)雜的成分性狀，c,φ值的取值難度較大，對于基坑支護(hù)，可以做現(xiàn)場的剪切試驗(yàn)，也可針對標(biāo)準(zhǔn)貫入度和重型動(dòng)力觸探的相應(yīng)數(shù)值以及描述中的雜填土成分和現(xiàn)場實(shí)際情況相結(jié)合得出相關(guān)判別，雜填土支護(hù)參數(shù)判斷和應(yīng)用，通過勘察報(bào)告取得的填土地層參數(shù)，詳見表1。

根據(jù)勘察提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，基本可以判定，以建筑垃圾為主的雜填土其承載力變異系數(shù)較大，幾乎不存在內(nèi)聚力；素填土為主的地層其內(nèi)聚力在實(shí)際應(yīng)用中還存在一定的取值，一般不超過5；受污染的土層當(dāng)中其所有的物理力學(xué)性質(zhì)都要在原狀土的基礎(chǔ)上進(jìn)行折減，建議取值為原數(shù)的1/2，這類土層因其厚度較薄，容易在邊坡設(shè)計(jì)和地基處理作業(yè)中被忽視。

表1 本項(xiàng)目工程填土地層力學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計(jì)

3 方案選擇與設(shè)計(jì)參數(shù)

基坑實(shí)際最深開挖深度為11.65 m，屬深基坑。周邊及場地內(nèi)環(huán)境較復(fù)雜，部分基坑上口為地源熱泵區(qū)，同時(shí)場地內(nèi)雜填土分布廣泛，厚度變化大，沉積時(shí)間短，由于雜填土孔隙比大、具有濕陷性等特點(diǎn)，因此基坑邊坡的安全和穩(wěn)定存在較大隱患。另外，雜填土中存在大量建筑垃圾(磚、混凝土塊等)，可能會(huì)導(dǎo)致護(hù)坡樁、錨桿和土釘成孔困難，而錨桿和土釘在雜填土中的粘結(jié)強(qiáng)度也可能會(huì)受其影響。

雜填土較深的部位，采用護(hù)坡樁+錨桿對基坑進(jìn)行支護(hù)，在雜填土較厚的部位，考慮到錨桿的粘結(jié)強(qiáng)度在雜填土中可能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此在樁錨支護(hù)的基礎(chǔ)上加入錨拉樁確?；拥陌踩€(wěn)定(護(hù)坡樁+錨樁+錨桿)：基坑深度11.65 m，支護(hù)范圍內(nèi)以建筑垃圾為主，采用錨拉樁支護(hù)，排距6.0 m，排樁之間采用4根鋼筋連接，鋼筋連接采用雙向螺紋，并用花籃螺栓進(jìn)行對接鎖定，前排樁徑為800 mm，樁間距為1.60 m，樁長15.0 m，后排樁徑600 mm，間距3.2 m,樁長9.0 m，樁身混凝土強(qiáng)度C25。護(hù)坡樁冠梁尺寸高×寬=600 mm×900 mm,冠梁混凝土強(qiáng)度C25，設(shè)置一道預(yù)應(yīng)力錨索，兩樁一錨，支護(hù)形式詳見圖1。

根據(jù)總應(yīng)力法：

其中，K為整體穩(wěn)定安全系數(shù);MK為抗滑力矩，kN·m;Mq為滑動(dòng)力矩,kN·m。

Tnj=π·dnj∑qsiklni。

其中，cik,φik分別為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面上第i土條滑動(dòng)面上土的固結(jié)不排水(快)剪粘聚力(kPa)、內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值，在雜填土中，雜填土因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性，取值一般不應(yīng)大于5，而素填土中，充分注漿的情況下可以適當(dāng)提高，一般取值在5～10之間，內(nèi)摩擦角可正常取值，一般為15°。

4 填土基坑工程的關(guān)鍵要點(diǎn)

4.1 重難點(diǎn)問題分析

存在多處低跨車庫外墻與高跨主樓距離過近的情況，個(gè)別主樓外墻與車庫外墻甚至重合，高跨部分和低跨部分同步進(jìn)行，高跨車庫底板下不能為中空或放坡，只能采用直立邊坡的形式進(jìn)行支護(hù)，且由于高跨區(qū)域連續(xù)施工，直立邊坡與低跨外墻間肥槽未回填前，支護(hù)體系承受的荷載會(huì)逐漸增加。

采用措施：在低跨車庫外墻與高跨主樓距離較近的高低跨部位，當(dāng)高低差較小時(shí)，采用懸臂樁+錨拉樁進(jìn)行支護(hù)，當(dāng)高低差較大時(shí)，采用樁錨+錨拉樁進(jìn)行支護(hù)。另外，本支護(hù)段設(shè)計(jì)時(shí)考慮，上口堆載不得超過120 kPa，因此要求盡早對肥槽進(jìn)行回填，以確保此部位的支護(hù)安全，支護(hù)形式詳見圖2。

4.2 項(xiàng)目基坑支護(hù)成果分析

護(hù)坡樁采用長螺旋鉆機(jī)作業(yè)，在施工過程中易出現(xiàn)塌孔、雜物刮鋼筋籠等現(xiàn)象，對成樁質(zhì)量存在一定的影響，對于樁身完整性的檢測和開挖后顯露部分判別，其樁身性狀呈不規(guī)則形，但幾乎沒有漏筋現(xiàn)象存在，樁身強(qiáng)度經(jīng)回彈測試，也符合C30混凝土強(qiáng)度要求。

在位移上，從圖3中可以看出，前排樁的豎向位移數(shù)值不明顯，水平位移變化幅度相對較高，其水平位移出現(xiàn)的主要原因還是與錨桿的拉拔力存在較大關(guān)聯(lián)。

在錨桿施工過程中，成孔采用了土層錨桿鉆機(jī)和雙套管錨桿鉆機(jī)兩種形式，護(hù)坡樁錨桿主要采用后者，成孔中遇到的障礙物較多，錨桿注漿次數(shù)和注漿飽滿度差異也非常大，個(gè)別孔位注漿比例要達(dá)到理論系數(shù)的6倍～8倍，采用了孔口封堵、預(yù)留注漿管多次補(bǔ)漿以及加大水泥漿稠度的方式。

由圖4可以看出在拉力值上，因?yàn)殡s填地層較為復(fù)雜，錨桿的拉力值相差也比較大，在反復(fù)注漿的區(qū)域，錨桿的拉力強(qiáng)度較低，且張拉過程中位移變化量和瞬間變化幅度都比較大，證明在錨固端鋼絞線的粘結(jié)力不足，錨固體對鋼絞線的包裹不完全，導(dǎo)致隨著預(yù)應(yīng)力的增加，錨桿錨固應(yīng)力的損失也相對加大。

5 結(jié)語

1)雜填土的穩(wěn)定性非常差，在經(jīng)過開挖、行駛等較大規(guī)模擾動(dòng)的情況下，產(chǎn)生的變化幅度非常明顯，應(yīng)盡量避免基坑在雨季開挖，無法避免的情況下，要加強(qiáng)對基坑冬雨季使用中觀測，在現(xiàn)場配備應(yīng)急措施，隨時(shí)進(jìn)行反壓、卸荷等處理措施；2)存在高低跨施工的區(qū)域，高跨主樓后距離邊坡較近、在危險(xiǎn)滑裂面以內(nèi)的情況下，無論肥槽回填采取硬性或柔性回填材料，都會(huì)在基坑支護(hù)逐漸失效的過程中，對低跨外墻逐漸產(chǎn)生相應(yīng)的附加應(yīng)力，應(yīng)對低跨結(jié)構(gòu)外墻、節(jié)點(diǎn)等部位進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)措施，避免荷載對墻體造成破壞；3)雜填土的土體性狀復(fù)雜多變，錨桿的錨固力取值不應(yīng)過大，其可能產(chǎn)生的變形過程也比較長，護(hù)坡樁與錨樁之間盡量不要采用混凝土梁等剛性連接，避免發(fā)生開裂等無法修復(fù)的破損。