多期軟土地區(qū)深基坑支護(hù)及位移控制方案探討

徐建濤

(重慶渝湘復(fù)線高速公路有限公司，重慶 400023)

隨著西南地區(qū)城市建設(shè)的快速發(fā)展，有關(guān)軟土深基坑支護(hù)技術(shù)的探討越來越引起大家的重視。不同于東部沿海，西南湖相沉積盆地地層中常分布有多期湖相沉積淤泥層和泥炭質(zhì)層軟土，加之市政建設(shè)場(chǎng)地面臨的復(fù)雜空間環(huán)境，對(duì)深基坑的支護(hù)提出了更高的要求[1]。

因此本文以西南地區(qū)某典型多期軟土深基坑支護(hù)工程為背景，總結(jié)探討了不同支護(hù)方案對(duì)坑頂位移的控制效果，以便為后來多期軟土地區(qū)的深基坑支護(hù)提供有益的借鑒。

1 工程背景及地質(zhì)條件

1.1 工程背景

項(xiàng)目區(qū)屬于湖相沉積盆地地貌單元，場(chǎng)區(qū)地勢(shì)平坦低洼，平均海拔約5.0 m，分布有多期湖相沉積淤泥及泥炭質(zhì)層。

基坑北側(cè)有規(guī)劃市政道路；西側(cè)存在已建地下綜合管廊、在建地鐵、在建市政大道；南側(cè)有規(guī)劃的待建市政大道；東側(cè)規(guī)劃有待建地鐵及已建高層建筑。且由于項(xiàng)目建設(shè)需要，南側(cè)項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)緊鄰基坑邊緣規(guī)劃有2層商業(yè)建筑且商業(yè)建筑先期開工，因此南側(cè)對(duì)基坑位移的要求十分嚴(yán)苛。

1.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地內(nèi)沉積地層主要為第四系人工堆積(Q4ml)填土層，雜色，稍濕，松散，主要由砂質(zhì)粉土、碎石、建筑垃圾組成；第四系沖洪積(Qal+pl)粘土層，灰褐色，軟塑-流塑，局部相變?yōu)橛倌噘|(zhì)粘土，部分為粉質(zhì)粘土；第四系多期沖、湖積(Qal+l)粉質(zhì)粘土、淤泥、粘土、粉土、粉砂、泥炭質(zhì)土層等構(gòu)成。結(jié)合試驗(yàn)資料類比相似工程，并查閱相關(guān)規(guī)范，得到基坑巖土體物理力學(xué)參數(shù)見下表1所示。

表1 支護(hù)設(shè)計(jì)巖土物理力學(xué)參數(shù)建議表

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地下水主要接受大氣降雨、生產(chǎn)、生活用水入滲補(bǔ)給，多以潛水的形式徑流，自北向南徑流，向低處排泄，在基坑、魚塘、河、湖地段呈片狀、線狀滲出，場(chǎng)區(qū)地下水多向南徑流，匯入南側(cè)海河內(nèi)，最終排入滇池內(nèi)。區(qū)內(nèi)地下水位與大氣降水聯(lián)系緊密，降水集中時(shí)水位會(huì)出現(xiàn)上升，枯水季節(jié)，水位有所下降，據(jù)調(diào)查地下水位變幅0.5 m左右。勘探期間，時(shí)值平水季，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得水位埋深0.1～0.7 m。

2 支護(hù)方案

本文以基坑南側(cè)緊鄰先期開工商業(yè)體一側(cè)為例，探討多期軟土深基坑支護(hù)中，坑頂位移及沉降控制的方法。

該側(cè)基坑開挖深度為8.7 m，緊鄰基坑頂部為先期建成運(yùn)營(yíng)的綜合商業(yè)體，為確保商業(yè)體安全，因此對(duì)基坑頂部的位移和沉降控制提出了較高的要求。根據(jù)基坑巖土體試驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，此次基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中對(duì)淤泥層及泥炭質(zhì)層抗剪指標(biāo)選取直接快剪指標(biāo)，而對(duì)其它粘土層采用固結(jié)快剪指標(biāo)[4]。通過計(jì)算，為確?；又ёo(hù)整體穩(wěn)定，該基坑支護(hù)方案確定以雙排樁為主要支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)設(shè)計(jì)雙排樁+支撐、雙排樁+錨索兩種方案來對(duì)坑頂位移和沉降控制進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究。

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程(JGJ 120-2012)》[2]該側(cè)基坑安全等級(jí)為一級(jí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.1?；游灰瓢础督ㄖ庸こ瘫O(jiān)測(cè)技(GB50497-2019)》[3]要求控制，支護(hù)結(jié)構(gòu)為排樁加錨索或雙排樁結(jié)構(gòu)，頂部位移控制值取0.003 h(h為基坑深度)與40 mm小值。前述兩種支護(hù)方案對(duì)基坑坑頂位移和沉降的控制效果分述如下：

2.1 方案一：雙排樁+斜撐

通過反復(fù)驗(yàn)算確定支護(hù)方案如下：樁徑1.2 m，樁長(zhǎng)18.3 m，樁間距1.6 m，排距4.8 m，樁頂設(shè)置冠梁，前后排樁采用連梁連接，樁頂下間距2 m處增設(shè)斜拋撐，斜拋撐一端撐于腰梁，另一端頂于筏板上牛腿。加撐前后基坑位移和坑頂?shù)乇沓两捣謩e如下圖1、2所示。

圖1 加內(nèi)撐前后基坑位移圖

圖2 加撐前后地表沉降圖

從計(jì)算結(jié)果可以看出，加撐前基坑位移與坑頂?shù)乇沓两稻^大，加撐后該兩項(xiàng)指標(biāo)均得到明顯改善。加撐后樁頂位移為7.6 mm，滿足規(guī)范要求。

2.2 方案二：雙排樁+錨索

通過反復(fù)驗(yàn)算確定支護(hù)方案如下：樁徑1.2 m，樁長(zhǎng)20.3 m，樁間距1.6 m，排距4.8 m，樁頂設(shè)置冠梁，前后排樁使用連梁連接，樁頂下豎向間隔2 m處增設(shè)2排錨索，錨索錨固段長(zhǎng)度為18 m，錨定荷載介于120～150 kN之間。加錨索前后基坑位移和坑頂?shù)乇沓两捣謩e如下圖3、4所示。

圖3 加錨索前后基坑位移圖

由上圖計(jì)算結(jié)果可知，施加錨索后基坑位移和坑頂?shù)乇沓两稻玫礁纳?。施加錨索后樁頂位移為11.68 mm，滿足規(guī)范要求。

對(duì)比以上兩種支護(hù)方案可知，在滿足基坑整體穩(wěn)定的前提下，采用雙排樁+斜撐的支護(hù)方案，在位移和坑頂?shù)乇沓两悼刂品矫婢^好，且采用斜撐方案時(shí)，樁長(zhǎng)相對(duì)較短，基坑支護(hù)的整體經(jīng)濟(jì)性也較好。

圖4 加錨索前后坑頂?shù)乇沓两祱D

3 結(jié)論

本文通過對(duì)比分析多期軟土深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中不同位移控制方案，得出以下結(jié)論：

(1) 在多期軟土地區(qū)深基坑支護(hù)中，由于淤泥質(zhì)土的不利影響，排樁樁頂位移及基坑周邊土體沉降較大，難以滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，采用支撐對(duì)基坑位移的控制明顯好于采用錨索方式。

(2) 受限于巖土體的性質(zhì)，軟土中且錨索的錨固能力普遍較弱，故基坑位移控制時(shí)需要的錨固段一般較長(zhǎng)，且施工難度大。

(3) 多期軟土深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，相較于錨索，支撐在有效控制坑頂位移的同時(shí)，對(duì)基坑整體穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)較大，可在一定程度上減短樁長(zhǎng)。