軟土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的選型分析

詹振陽(yáng)

（廣東省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì)，廣東珠海519002）

水泥攪拌樁重力式擋墻依靠水泥攪拌樁自身的重力原理來承受荷載，因此稱為重力式擋墻。當(dāng)基坑挖深較淺，場(chǎng)地地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，且周邊環(huán)境允許時(shí)，采用大直徑水泥攪拌樁重力式擋墻及水泥攪拌樁坑內(nèi)加固進(jìn)行支護(hù)往往成為眾多基坑支護(hù)型式中的首選，本文通過采用放坡+大直徑水泥攪拌樁重力式擋墻+水泥攪拌樁坑內(nèi)加固+鋼板樁支護(hù)在一博科技一站式硬件創(chuàng)新基地基坑支護(hù)工程中的具體應(yīng)用，較詳細(xì)地介紹了大直徑水泥攪拌樁重力式擋墻支護(hù)施工過程中的一些技術(shù)要求和安全控制措施。

1 工程概況

一博科技一站式硬件創(chuàng)新基地基坑支護(hù)工程位于珠海市高欄港經(jīng)濟(jì)區(qū)平沙鎮(zhèn)怡樂路南側(cè)、美達(dá)路東側(cè)，交通便利，地形較平坦、開闊。項(xiàng)目用地范圍總面積約25885.48m2，擬建建筑物設(shè)一層地下室，±0.00相對(duì)于絕對(duì)標(biāo)高為3.80m，地下室底板底標(biāo)高為-2.00m（絕對(duì)標(biāo)高），按整平標(biāo)高2.00m考慮。地下室基坑面積約17550m2，基坑坡頂線總周長(zhǎng)約563m，目前場(chǎng)地周邊地表標(biāo)高約1.8～2.2m，基坑按整體開挖深度4.0m考慮。根據(jù)基坑各段周邊環(huán)境條件及基坑挖深情況，基坑北側(cè)和西側(cè)安全等級(jí)為二級(jí)，基坑南側(cè)和東側(cè)安全等級(jí)為三級(jí)，基坑側(cè)壁支護(hù)結(jié)構(gòu)安全使用周期為12個(gè)月?；又苓叚h(huán)境條件及開挖與支護(hù)平面布置如圖1所示。

圖1 一博科技一站式硬件創(chuàng)新基地基坑周邊環(huán)境及支護(hù)平面布置圖

2 場(chǎng)地地質(zhì)條件和地層富水性

2.1 場(chǎng)地地質(zhì)條件

根據(jù)本場(chǎng)地地質(zhì)勘察資料，場(chǎng)地上部分布的主要地層包括：

塊石填土：青灰色、灰白色、黃褐色，主要為中—微風(fēng)化花崗巖塊石堆填而成，厚度1.30～5.20m，平均厚度2.63m。

淤泥：灰黑色，具腐臭味，質(zhì)較純，手拈滑膩，含少量貝殼碎屑及少量粉細(xì)砂，飽和，流塑，厚度11.30～22.40m，平均厚度16.46m。

粉質(zhì)粘土：褐黃、灰黑色、土灰黃等色、巖芯長(zhǎng)條狀，組分以粘性土為主，局部含薄層狀中砂，刀切面較光滑，稍有光澤，很濕，可塑，厚度2.30～15.00m，平均厚度6.76m。

礫砂：灰黑、灰色、土灰黃色，組分主要為石英砂，次棱角狀，分選性較差，局部粘粒膠結(jié)，飽和，該層稍密為主，底部局部呈中密狀，厚度1.70～7.80m，平均厚度3.99m。

礫質(zhì)粘性土：褐紅、褐黃色、灰白色，為花崗巖風(fēng)化殘積土，原巖結(jié)構(gòu)已破壞，長(zhǎng)石已風(fēng)化為粘土，巖芯泥柱狀，很濕，可塑—硬塑，厚度8.30～18.00m，平均厚度14.02m。

2.2 地層富水性

場(chǎng)地內(nèi)地下水主要分布于海陸交互相沉積的礫砂層中，為孔隙承壓水，具弱承壓性，花崗巖風(fēng)化裂隙帶中還賦存基巖網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙水，微具承壓性。富水性較好，其余各土層均為弱透水層，富水性貧乏；地下水位為自然地面下約1.21m。

3 基坑支護(hù)方案選型

基坑支護(hù)型式的選擇要根據(jù)工程地土的土質(zhì)情況、基坑開挖深度、平面形狀和基地面積大小以及周圍環(huán)境，并考慮其安全性、經(jīng)濟(jì)性等因素。根據(jù)軟土的特點(diǎn)及工程實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不同開挖深度的基坑和不同環(huán)境條件，可考慮采用下列支護(hù)結(jié)構(gòu)類型。

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基坑開挖深度內(nèi)主要為塊石填土層和淤泥層，基坑底主要為淤泥。根據(jù)周邊環(huán)境條件、開挖地質(zhì)條件和挖深情況，基坑北側(cè)和西側(cè)采用放坡+大直徑水泥土攪拌樁重力式擋墻+水泥土攪拌樁坑內(nèi)加固支護(hù)型式，基坑?xùn)|側(cè)和南側(cè)放坡+大直徑攪拌樁加固支護(hù)型式。

根據(jù)地下室基坑的挖深情況、各基坑段的地質(zhì)條件和周邊環(huán)境條件對(duì)各段基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型如下：

北側(cè)和西側(cè)（1-1剖面）基坑自現(xiàn)地表以下挖深約4.0m，基坑采用1∶2放坡+20m樁長(zhǎng)的?800mm大直徑水泥土攪拌樁重力式擋土墻（內(nèi)插兩根鋼管分別12m長(zhǎng)?114mm，6m長(zhǎng)?114mm）+坑底5m樁長(zhǎng)的?800mm水泥土攪拌樁加固的支護(hù)方案；

東側(cè)和南側(cè)（2-2剖面）基坑挖深約4.0m，基坑采用1∶2放坡+1∶3放坡+15m長(zhǎng)拉森Ⅳ新型鋼板樁+6m樁長(zhǎng)的?800mm水泥土攪拌樁加固及分級(jí)放坡的支護(hù)方案。

3.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)如表1所示。

表1 土（巖）層的巖土參數(shù)表

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面圖如圖2、圖3所示。

圖2 基坑北側(cè)和西側(cè)（1-1剖面）支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面圖

圖3 基坑?xùn)|側(cè)和南側(cè)（2-2剖面）支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面圖

4 施工程序及技術(shù)要求

4.1 施工程序

成后，基坑開挖必須配合基坑支護(hù)嚴(yán)格遵循分段、分層放坡施工的原則，每挖一層，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)工序的施工，嚴(yán)禁超挖，隨著基坑土方開挖，分層施工土釘、噴砼護(hù)面等施工。施工順序?yàn)椋簻y(cè)量放線→場(chǎng)地平整→水泥攪拌樁施工→基坑開挖→鋼管樁、鋼板樁→截排水溝、安全護(hù)欄施工→土方分層開挖→修整邊坡→土釘施工→掛網(wǎng)噴射砼施工→坑底換填。

攪拌樁施工工藝流程：定位測(cè)量→樁基就位→下沉至樁頂標(biāo)高開始噴漿下沉→提升噴漿至樁頂→重復(fù)噴漿下沉至樁底標(biāo)高→重復(fù)提升噴漿至樁頂標(biāo)高→提升鉆桿至地表不噴漿→移機(jī)至下一條攪拌樁。

基坑開挖支護(hù)階段，攪拌樁、鋼板樁等各樁施工完

4.2 施工技術(shù)要求

4.2.1 攪拌樁施工技術(shù)要求

（1）水泥攪拌樁成樁直徑?800mm，間距600mm，加固材料選用P.O 42.5R硅酸鹽水泥，每米水泥摻入量160kg/m，為提高攪拌樁樁身早期強(qiáng)度，水泥漿中應(yīng)摻入0.03%三乙醇胺作為早強(qiáng)劑，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.5MPa；水泥漿液水灰比0.55～0.65；

（2）攪拌樁施工采用四噴四攪工藝，下沉速率不大于1.2m/min,提升速率不大于0.8m/min；

（3）成樁垂直偏差不大于1%樁長(zhǎng)，定位誤差不大于5cm。

4.2.2 鋼管樁施工技術(shù)要求

（1）鋼管樁采用鉆機(jī)沿?cái)嚢铇吨行某煽资┕?，成孔直徑不小?160mm，成孔深度基坑外側(cè)為12m，基坑內(nèi)側(cè)為6m，內(nèi)插直徑?114mm壁厚4.0mm的鋼管，鋼管間的連接采用3根?16mm的鋼筋進(jìn)行對(duì)稱焊接，單側(cè)焊接長(zhǎng)度不小于0.1m；

（2）孔壁與鋼管之間填充材料為PC42.5R水泥漿，水泥漿水灰比0.5。

4.2.3 鋼板樁施工技術(shù)要求

（1）基坑支護(hù)采用拉森Ⅳ型鋼板樁，鋼板樁施打整個(gè)過程必須做好定位導(dǎo)向，嚴(yán)格控制雙向垂直度，使其樁與樁之間有良好的咬合，保證鋼板樁墻面垂直，且緊貼圍檁周邊；

（2）鋼板樁應(yīng)采用屏風(fēng)式打入法施工，施工時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定合適的施工順序，施工時(shí)要求鎖口緊密、嵌縫應(yīng)涂抹油膏止水；

（3）鋼板樁在插打過程中隨時(shí)測(cè)量監(jiān)控每塊樁的斜度不超過2%，當(dāng)偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時(shí)，應(yīng)拔起重打。

4.2.4 放坡及噴射砼施工技術(shù)要求

（1）基坑放坡段開挖前應(yīng)詳細(xì)標(biāo)記基坑各段放坡頂邊線和底邊線，機(jī)械開挖坡面后應(yīng)采用人工進(jìn)行修整后方可進(jìn)行坡面防護(hù)結(jié)構(gòu)的施工。

（2）基坑放坡坡面采用8#鐵線網(wǎng)間距150mm×150mm，土釘間采用?16mm加強(qiáng)筋（Ⅲ級(jí)鋼），L=1.0m＠1.2m×1.2m，噴射細(xì)石砼厚80mm，砼強(qiáng)度等級(jí)為C20。

（3）噴射砼養(yǎng)護(hù)期不少于7d。

5 基坑安全控制措施

為保證基坑安全，基坑支護(hù)施工必須做好以下安全工作：

（1）基坑開挖前，應(yīng)及時(shí)于基坑周邊設(shè)置截水溝，坡頂?shù)孛驿佋O(shè)50mm厚素砼，預(yù)防雨水入滲對(duì)基坑穩(wěn)定性的不利影響。

（2）基坑開挖前，應(yīng)于現(xiàn)場(chǎng)置備足夠數(shù)量砂袋、松木樁等應(yīng)急搶險(xiǎn)工程材料。

（3）基坑開挖前，應(yīng)于坡頂埋置好基坑的各項(xiàng)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并記錄初始讀數(shù)。

（4）基坑開挖后，必須及時(shí)進(jìn)行土釘及噴射面層的施工，開挖完成的部位，必須當(dāng)天完成錨噴施工，不得延遲至第二天。

（5）基坑開挖后，應(yīng)按要求加強(qiáng)基坑的變形監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)異常數(shù)值，應(yīng)及時(shí)分析查找原因，并及時(shí)采取相應(yīng)防治措施。

（6）基坑的土方開挖及運(yùn)輸須安排合理的路線，禁止對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)或護(hù)坡面造成損害，基坑坡頂2m范圍內(nèi)不得有任何超載作業(yè)。

（7）土方開挖及支護(hù)施工過程中，若出現(xiàn)土質(zhì)異常或其他不良情況，應(yīng)暫停施工，并及時(shí)向上級(jí)匯報(bào)。

6 結(jié)束語(yǔ)

（1）通過合理、科學(xué)的設(shè)計(jì)，水泥攪拌樁重力式擋墻支護(hù)可以在一般基坑支護(hù)工程中達(dá)到安全可靠的目的，其操作簡(jiǎn)便，成本小，在工程中被廣泛應(yīng)用，本文通過重力式擋墻在一博科技一站式硬件創(chuàng)新基地基坑支護(hù)工程中的成功使用，顯示出其在基坑支護(hù)工程中的優(yōu)越性。此方法具有良好的整體性和阻擋水的能力，基坑內(nèi)無支撐，有利于機(jī)械大面積開挖。

（2）水泥攪拌樁重力式擋墻支護(hù)亦具有其使用的局限性，水泥攪拌樁重力式擋墻支護(hù)存在水泥土施工質(zhì)量控制難度大、施工工期長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)齡期長(zhǎng)等特點(diǎn)。

（3）重力式擋墻和鋼板樁一直作為基坑支護(hù)的熱議話題，在軟土地區(qū)深度不大于5m的淺基坑，結(jié)合地質(zhì)條件和周邊環(huán)境情況，可適當(dāng)?shù)目紤]選用此種支護(hù)方式，對(duì)基坑支護(hù)施工的成本和施工的方便性較為有利。