復(fù)雜軟土地基深基坑自穩(wěn)無對撐施工技術(shù)分析

中建五局第三建設(shè)有限公司，湖南 長沙 410000

目前國內(nèi)市場上大部分住宅、公建建筑等多為一層地下室，基坑開挖深度多為5～9m。開發(fā)商在建設(shè)過程中對土地的利用非常極限化，因此基坑支護常常設(shè)計為內(nèi)支撐支護，在基坑開挖的過程中多為垂直開挖，且開發(fā)商對工期要求緊迫，最終導(dǎo)致支護可能未達到最終強度時就進行土方開挖，進而產(chǎn)生嚴重的基坑安全隱患。此種施工做法最后可能導(dǎo)致需要爆破拆除內(nèi)支撐，具有一定危險性且不環(huán)保，可見傳統(tǒng)的內(nèi)支撐支護已不滿足當下快節(jié)奏的施工工期要求和環(huán)保要求。文章依托中新天津生態(tài)城50#地塊中學(xué)項目，對復(fù)雜軟土地基深基坑自穩(wěn)無對撐斜-直交替預(yù)應(yīng)力支護樁體系的應(yīng)用進行了詳細介紹，進而為類似的基坑項目進行此支護施工技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

1 工程概況

50#中學(xué)項目位于天津市中新天津生態(tài)城，項目包括5棟教學(xué)樓、1棟宿舍樓、1層整體地下室，基坑開挖面積為2.3萬m2，基坑最大深度為6.4m。該場地屬海積低平原地貌，為海相與陸相交互沉積地層，地形整體平坦。

2 支護設(shè)計概況

該場地開挖范圍內(nèi)為素填土+淤泥質(zhì)黏土，開挖最大深度為6.4m，基坑西側(cè)綠線距離地庫結(jié)構(gòu)外邊為3m，同時考慮該工程施工工期緊、周邊用地緊張等特點，該項目采用了復(fù)雜軟土地基深基坑自穩(wěn)無對撐斜-直交替預(yù)應(yīng)力支護樁體系。

（1）開挖范圍土質(zhì)為1.5m厚素填土+6.5m厚淤泥質(zhì)黏土，開挖深度為5.75m，按1∶1放坡，深度為1.0m，支護樁所需支護深度為4.75m。

（2）采用375mm×500mm，長13m的預(yù)應(yīng)力方樁，混凝土強度為C80，間距700mm一直一斜打入，傾斜角度為20°，錨固段長度為8.25m。

（3）冠梁尺寸為1200mm×600mm，混凝土強度為C35。

（4）坡面掛φ4@250mm鋼筋網(wǎng)片，噴射C20混凝土對邊坡進行穩(wěn)固。

（5）土方開挖到基坑底部后，立即澆筑C20混凝土墊層延伸至支護樁部位，形成固底邊梁頂實支護結(jié)構(gòu)。

3 施工工藝流程及操作要點

（1）預(yù)制樁的存放和運輸。①預(yù)制樁進場前需按照場地做好硬化，同時在四周做好排水工作；預(yù)制樁進場后應(yīng)放置在墊木上，各層預(yù)制樁用墊木全部分開放置。②預(yù)制樁疊放高度不宜超過3層，以免壓壞下層預(yù)制樁。③預(yù)制樁強度應(yīng)在預(yù)制廠養(yǎng)護達到設(shè)計強度的100%后才可運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。

（2）壓樁施工準備。①開工前清除施工工作面上的障礙物。由于施工斜樁，開工前必須對設(shè)備的施工工作面進行機械整平，以保證平整度。②測量人員根據(jù)建設(shè)單位給定的基準點布置平面控制網(wǎng)（點）和高程控制網(wǎng)（點）。

（3）壓樁施工。①場地平整。運用推土機對現(xiàn)場進行平整，平整完畢后測量人員測出平整后場地標高。②樁機進場。靜力壓樁機進場后，進行設(shè)備的安裝和調(diào)試，設(shè)備調(diào)試完畢后將設(shè)備移動到支護樁施工起點處就位，并復(fù)核樁架的垂直度。③樁位定點。第一，根據(jù)斜樁打入深度、場地標高、打入角度畫圖計算出斜樁的打入位置并標注在平面圖中，參照楊波等[1]對預(yù)應(yīng)力高強混凝土矩形支護樁在基坑工程中的應(yīng)用做法。第二，在CAD圖紙上標注直樁與斜樁坐標點的過程中，對斜樁與工程樁沖突部位進行直、斜樁位置互換調(diào)整。第三，將圖紙上標注直樁與斜樁的坐標點導(dǎo)入GPS中并放置到現(xiàn)場，放置過程中用小木樁或鋼筋棍對點進行標記。之后運用白灰以標記點為中心畫出樁的外圍輪廓線，以方便矩形樁的就位和施工。第四，運用角鋼制作比矩形樁外輪廓略大的定位模具，在樁就位時將定位角鋼模具放置在樁外輪廓線部位，避免樁下壓過程中發(fā)生偏移。④壓裝機具調(diào)整。設(shè)備就位后對壓樁機門架的垂直度進行調(diào)整，使壓樁門架保持垂直，進而減小施工誤差。⑤吊裝及角度調(diào)整。吊樁施工時，應(yīng)對施工人員提前進行安全技術(shù)交底，使其在施工過程中嚴格遵守安全技術(shù)操作規(guī)程，施工前應(yīng)對鋼絲繩進行檢查，預(yù)防因鋼絲繩損壞而導(dǎo)致樁在吊裝過程中脫落或破斷。插樁前調(diào)整樁機門架，使之與樁壓入方向成一直線，施工斜樁時需將門架的角度調(diào)整到與圖紙要求的角度一致后再進行施工。⑥送樁器送樁。第一，進行壓樁施工，測量人員對壓入的樁進行標高測量。第二，壓樁施工應(yīng)連續(xù)，如壓樁過程中碰到無法下壓的情況應(yīng)及時進行反饋，待出具解決方案后再施工。

（4）冠梁施工。①土方開挖。測量人員放出土方開挖邊線進行土方一級放坡開挖，開挖到冠梁設(shè)計標高，開挖放坡系數(shù)為1∶1，開挖深度為1.6m（其中包括冠梁高度0.6m）。②放線測量。測量人員運用控制網(wǎng)放出冠梁的定位邊線。③鋼筋綁扎。項目專業(yè)工長根據(jù)圖紙對冠梁鋼筋進行下料并組織工人進行加工，冠梁鋼筋綁扎前，在梁底均勻放置混凝土墊塊。④模板安裝。采用13mm厚模板、40mm×90mm木枋、48mm×3.6mm鋼管扣件進行支模加固，螺桿加固間距需小于450mm。⑤澆筑混凝土。混凝土澆筑用汽車泵進行，澆筑混凝土的同時留設(shè)同條件及標養(yǎng)試塊。⑥拆模養(yǎng)護?；炷翉姸冗_到1.2MPa后，進行冠梁模板的拆除，拆除過程中應(yīng)注意對成品的保護，拆除完畢后對其進行澆水養(yǎng)護14d。

（5）護坡施工。①第一級土方開挖及修坡。第一，基坑開挖前測量人員放出土方開挖邊線之后進行土方開挖工作，在開挖過后的邊坡采用人工進行修整，確保邊坡的立面角和壁面的平整度。第二，根據(jù)開挖深度和坡度控制線完成邊坡修面樣板，驗收后進行大面施工。②鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片。插入定位鋼筋頭，放置墊塊后鋪設(shè)單層雙向φ4@250mm鋼筋網(wǎng)片，參照楊文博等[2]的永臨結(jié)合類似工程做法。③噴射混凝土。射距宜在0.8～1.5m內(nèi)從底部逐漸向上部噴射，先噴填鋼筋后方，再噴填鋼筋前方，噴射混凝土的厚度誤差不超過±5mm，噴射混凝土回彈率控制在15%以內(nèi)。

（6）土方開挖。待冠梁強度達到設(shè)計強度后進行分層分步土方開挖工作。土方開挖到基坑底部后，立即澆筑墊層，形成固底邊梁頂實支護結(jié)構(gòu)，進而減少支護的變形。

4 基坑變形監(jiān)測

基坑支護變形的理論依據(jù)參照王恩鈺等[3]對基坑傾斜樁支護的變形數(shù)值分析，從中可知斜直交替內(nèi)斜傾斜樁支護可以很好地控制樁身變形，其樁身最大水平位移值為36.04mm，內(nèi)斜樁與直樁相互交替布置，能形成一個穩(wěn)定的剛架，使斜樁直樁共同發(fā)揮支護作用。斜樁向坑內(nèi)傾斜時，斜樁樁身受壓力，起到了一個斜撐的作用。被動區(qū)土體對樁底的端承力和作用與樁身的沿樁身摩擦力可以為支護結(jié)構(gòu)提供水平向的支撐力，限制支護樁變形，且斜樁樁后留的一定質(zhì)量的土體也會起到抗傾覆的作用，從而提升支護結(jié)構(gòu)整體的抗變形能力。由Plaxis 3D有限元模型分析得出最終整合成變形曲線和深度的關(guān)系圖，如圖1所示。

圖1 斜直交替支護F身水平變形與坑外沉降變形曲線圖

通過對以上數(shù)據(jù)的查詢可知最大的樁頂水平位移為32mm，與理論依據(jù)中的最大樁頂水平位移36.04mm相符，從而證明了復(fù)雜軟土地基深基坑自穩(wěn)無對撐斜-直交替預(yù)應(yīng)力支護樁體系的可行性。

5 結(jié)論

（1）該項目采用了復(fù)雜軟土地基深基坑自穩(wěn)無對撐斜-直交替預(yù)應(yīng)力支護樁體系，現(xiàn)場的成功運用與理論依據(jù)相輔相成，說明在實際項目中運用此方案是可行的，對于此支護形式在其他基坑工程中的應(yīng)用推廣具有一定的參考價值。

（2）此深基坑支護在保證基坑安全性的同時具有施工進度快、造價低、綠色環(huán)保無污染等顯著特點，基坑施工的便捷性和經(jīng)濟性有了顯著的提高。

（3）預(yù)應(yīng)力矩形樁支護在軟土地基條件下施工效益顯著，若碰到粉砂層會給預(yù)應(yīng)力矩形樁的打入帶來一定困難，因此還需要進一步研究預(yù)應(yīng)力矩形樁支護在其他土質(zhì)中的運用。