樁錨支護(hù)在濟(jì)南軟土地層中的應(yīng)用

馬玉飛,熊 輝,付艷青

(濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院，山東 濟(jì)南 250101)

濟(jì)南市地處魯中山地與魯北平原的過(guò)渡地帶，地形南高北低，南部為低山丘陵及山前沖洪積平原，北側(cè)為黃河沖洪積平原，黃河與山前沖洪積平原之間發(fā)育有小清河，總體而言，濟(jì)南南部山前沖洪積平原地層力學(xué)性質(zhì)較好，而北部黃河、小清河沖積平原上層土體力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較差。在濟(jì)南地區(qū)各類(lèi)基坑工程中，樁錨支護(hù)、土釘墻支護(hù)應(yīng)用較為廣泛，尤其是對(duì)于深度8m以下的基坑，土釘墻支護(hù)應(yīng)用普遍[1- 7]，但對(duì)于濟(jì)南北部尤其是小清河流域附近的基坑，屢有土釘墻失效或破壞的案例發(fā)生。

本文以小清河附近某基坑工程為例，對(duì)比了土釘墻與樁錨支護(hù)在該地層條件下的適用性，為類(lèi)似地層條件下的基坑工程提供一定的參考意義。

1 工程概況及工程地質(zhì)條件

1.1 工程概況

該工程位于濟(jì)南市天橋區(qū)，順河高架橋以東，小清河以南，擬建設(shè)多棟31～33層住宅，地下2層，開(kāi)挖深度約6～8m，整個(gè)項(xiàng)目分為多個(gè)地塊分期開(kāi)發(fā)建設(shè)。

1.2 地形地貌及水文條件

擬建場(chǎng)地地貌單元屬黃河、小清河沖積平原，地形平坦，地面標(biāo)高約22.0～26.0m，周邊環(huán)境較開(kāi)闊，以拆遷后的場(chǎng)地為主。地下車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)輪廓線距離周邊市政道路或重要建建筑均較遠(yuǎn)。

場(chǎng)地北側(cè)為小清河，是流經(jīng)濟(jì)南市區(qū)的主要河流，兼有泄洪、排澇、通航、灌溉、排污等綜合功能，河道內(nèi)常年有水，近年來(lái)最高水位22.41m，建設(shè)場(chǎng)地距離小清河最近約100m。

1.3 巖土層物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)地下水位第四系孔隙潛水，水位埋深1～5m，歷史最高水位接近地表。場(chǎng)地內(nèi)地層主要為第四紀(jì)河流沖積成因的粘性土、粉土，與基坑工程相關(guān)的地層自上而下可分為5層，各巖土層相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。其中③1粉質(zhì)黏土、③2黏土、④粉質(zhì)黏土呈灰褐色或灰黑色，軟塑～可塑狀態(tài)，黏粒含量較高，層厚1～5m，層底深度5～10m，基本位于基坑邊坡的中下部，對(duì)邊坡穩(wěn)定性不利。代表性工程地質(zhì)剖面見(jiàn)表1。

表1 巖土層物理力學(xué)參數(shù)

表1 代表性工程地質(zhì)剖面

2 支護(hù)結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)

2.1 地下水控制措施

綜合考慮場(chǎng)地水文地質(zhì)條件、環(huán)境影響及經(jīng)濟(jì)比選，采用全封閉式止水帷幕、帷幕內(nèi)降疏水配合集水明排措施抽排地下水[5]。

沿基坑周邊布置單軸攪拌樁止水帷幕，樁徑600mm，相鄰樁搭接寬度250mm，樁底標(biāo)高控制在基底以下7～8m；在帷幕內(nèi)側(cè)沿基坑周邊布置降水井，間距約12m，井底標(biāo)高控制在基底以下6～7m；基坑內(nèi)部布置疏干井，間距約30m，井底標(biāo)高控制在基底以下6～7m；為最大程度減少基坑降水對(duì)周邊環(huán)境的影響，在止水帷幕外側(cè)設(shè)置回灌井。通過(guò)以上措施并結(jié)合坑內(nèi)集水明排保證了坑內(nèi)施工的必要條件。

2.2 基坑邊坡支護(hù)方案

2.2.1初步設(shè)計(jì)方案

在該項(xiàng)目首期開(kāi)發(fā)地塊中，綜合考慮安全性與經(jīng)濟(jì)性因素，主要采用分級(jí)放坡土釘墻支護(hù)形式，充分利用現(xiàn)有場(chǎng)地盡量放坡，在坡體中部設(shè)置寬約1m的平臺(tái)，設(shè)置2～3道鋼筋土釘，坡面掛網(wǎng)噴砼。代表性支護(hù)剖面如圖1所示。

圖1 土釘墻支護(hù)剖面

現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，因坡腳處③1粉質(zhì)黏土或③2黏土、④粉質(zhì)黏土呈軟塑～可塑狀態(tài)，支護(hù)施工完成后，局部范圍坡腳處會(huì)緩慢蠕滑變形，且變形量逐漸增大，進(jìn)而導(dǎo)致面層開(kāi)裂，支護(hù)結(jié)構(gòu)失效，影響邊坡整體穩(wěn)定性。出現(xiàn)上述情況后，現(xiàn)場(chǎng)采取坡腳插槽鋼并用沙袋反壓的方式進(jìn)行加固，將其對(duì)施工及工期的影響降至最低程度。

2.2.2優(yōu)化后方案

在后期地塊的支護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為避免再次出現(xiàn)上述情況，綜合考慮邊坡穩(wěn)定、施工便利性、工期要求、工程造價(jià)等多個(gè)影響因素，將支護(hù)形式改為上部放坡+下部樁錨形式，上部2～3m的深度內(nèi)充分利用周邊場(chǎng)地進(jìn)行放坡，下部采用灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨索控制邊坡變形，保證邊坡穩(wěn)定，避免了坑底附近軟弱土層蠕滑變形。支護(hù)樁采用Φ600灌注樁，樁間距1.2m，錨索采用高壓旋噴錨索施工工藝，錨固體直徑500mm，錨索水平間距1.8m(三樁兩錨)。方案優(yōu)化后的代表性支護(hù)剖面如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后代表性支護(hù)剖面

采用該支護(hù)形式后，后期各地塊在基坑開(kāi)挖過(guò)程中均未發(fā)生明顯的邊坡失穩(wěn)破壞，保證了基坑邊坡及周邊環(huán)境的安全穩(wěn)定，為基礎(chǔ)正常施工提供了必要的工作條件。

3 基坑監(jiān)測(cè)成果

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，現(xiàn)場(chǎng)采用儀器對(duì)坡頂水平位移和沉降、錨索內(nèi)力、地下水位進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)，同時(shí)配合巡視檢查，確?，F(xiàn)場(chǎng)能夠隨時(shí)掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)與支護(hù)效果[8- 9]。

其中坡頂水平位移與沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿基坑坡頂及支護(hù)樁頂布置，間距約15～20m，選取其中兩個(gè)代表性監(jiān)測(cè)點(diǎn)(監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)PH49、PH53)，作出其位移、沉降變化曲線，如圖3所示。

圖3 代表性監(jiān)測(cè)曲線

根據(jù)監(jiān)測(cè)曲線可以看出，支護(hù)樁樁頂最大水平位移約11.2mm，最大沉降變形約10.2mm，均在預(yù)警值范圍以?xún)?nèi)，說(shuō)明優(yōu)化后的支護(hù)形式能夠有效控制邊坡變形，保證基坑邊坡安全穩(wěn)定。

截至目前，采用該支護(hù)形式的3個(gè)地塊基坑工程均已竣工回填，期間未發(fā)生邊坡失穩(wěn)破壞現(xiàn)象，保證了基礎(chǔ)及主體結(jié)構(gòu)的順利施工。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以具體項(xiàng)目為例，對(duì)土釘墻與樁錨支護(hù)形式在較軟地層條件下的適用性進(jìn)行了對(duì)比研究，并經(jīng)工程實(shí)踐與基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，主要得到以下結(jié)論。

(1)在軟土地區(qū)，支護(hù)選型過(guò)程中應(yīng)慎重考慮土釘墻的適用性，應(yīng)充分考慮到基坑底部軟土變形對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的影響。

(2)相較于土釘墻支護(hù)形式，軟土地區(qū)建議優(yōu)先采用上部放坡+下部樁錨支護(hù)形式。

(3)可考慮采用單軸水泥土攪拌樁止水帷幕，相對(duì)于目前常用的雙軸、三軸攪拌樁，單軸攪拌樁止水帷幕亦可保證止水效果且在工程造價(jià)方面更具優(yōu)勢(shì)。

(4)單軸水泥土攪拌樁需嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，保證相鄰樁的搭接寬度，如無(wú)法保證施工質(zhì)量，則需采用雙軸或三軸攪拌樁施工工藝。