復雜地基軟土深基坑巖土工程支護設計技術的探析

范名明

［關鍵詞］復雜地基；軟土深基坑；巖土工程；支護設計

城市化發(fā)展進程下，建筑工程規(guī)模不斷擴大，面對復雜的地基條件，軟土深基坑工程應加強支護設計，以此保障工程施工安全。軟土地基是基坑底部質(zhì)地細軟的土層，整體施工強度較低，土體容易產(chǎn)生彎曲的情況，導致地基發(fā)生沉降。基坑開挖時，支護結構存在一定的土層初始壓力，受外側土體壓力的作用影響，有必要全方位保證基坑的穩(wěn)定性。就當前的情況來看，軟土基礎的深基坑支護施工實際所面對著的施工技術難度相對較大，技術要求始終保持在相對較高的水平，且受到外界多種因素的影響，很容易發(fā)生支護質(zhì)量不達標的問題。基于此，在本次研究中，切實參考聚康名府項目施工案例，探究在施工現(xiàn)場環(huán)境復雜條件下的軟土深基坑施工支護設計與施工要點，在支護結構施工期間重點規(guī)避振動或擠壓土體給建構筑物造成不良影響，提升支護結構的穩(wěn)定性與安全性。

1 工程基本情況

1.1 工程概況

項目位于惠陽區(qū)淡水鎮(zhèn)，項目總用地面積約為7008.5 m²。擬建建筑物為2 棟30 層商業(yè)住宅樓及商業(yè)、社區(qū)配套項目，室外地坪標高（±0.00 m）為32.50 m，設2 層地下室，基坑底標高為22.60 m，場地室外現(xiàn)狀標高30.90～31.50 m，結合場地現(xiàn)地形標高，基坑開挖深度約為8.3～8.9 m，基坑周長約300 m。擬建建筑物基礎類型采用旋挖灌注樁。本工程按規(guī)模和特征，基坑支護設計采用樁錨支護和內(nèi)支撐支護體系，坡面掛網(wǎng)噴射混凝土及樁間設止水帷幕的支護形式。

1.2 周邊環(huán)境條件

施工現(xiàn)場原始地貌為沖積平原地段，場地平整，根據(jù)相關資料進行現(xiàn)場勘探分析，掌握項目施工周圍的環(huán)境條件，具體如下：（1）北側屬于市政次要道路，用地紅線與地下室邊線相距3 m，外側道路埋設雨污水管等地下管線，埋深在2 m左右。（2）東側區(qū)域有一棟5層高的居民住宅，經(jīng)過調(diào)查得知此處為人工挖孔樁，與用地紅線相距0.5 m，用地紅線距離地下室邊線大約5 m。（3）南側區(qū)域有2棟2～9層高的居民住宅，同樣也是采用熱工挖孔樁，距離用地紅線大約1 m，用地紅線距離地下室邊線大約3 m。（4）西側區(qū)域主要為層高2～9層的居民住宅小區(qū)，采用人工挖孔樁的支護方式，距離用地紅線大約7 m，用地紅線與地下室邊線距離大約5 m。

整體來看，聚康名府項目施工現(xiàn)場環(huán)境比較復雜，基坑周圍距離已有建筑物和市政道路比較近，所以基坑支護結構的設計必須保證建筑和市政道路、地下管線的穩(wěn)定，防止道路變形，避免對地下管線的鋪設造成影響。由于周圍環(huán)境復雜，在支護結構施工時應盡可能地避免振動或擠壓土體給建構筑物造成不良影響，時刻保持支護結構的穩(wěn)定性與安全性[1]。

1.3 施工重難點

首先，基坑支護結構在施工前，需要提前查看地下管線的鋪設情況，聯(lián)合建設與設計單位一同分析，保障管線的正常使用。施工時做好基坑坡頂?shù)孛娴慕厮幚?，加強排水管理，在基坑土方開挖環(huán)節(jié)做好臨時降水措施。基坑邊2 m以內(nèi)的范圍禁止堆載，要求周圍地段2 m外的地面荷載≤20 kPa，否則需要采取一定的補強加固措施[2]。

其次，為了保證基坑支護結構的施工安全，基坑中的土方開挖需要遵循分區(qū)分段的原則，要求分層厚度和相鄰錨桿垂直間距相當，分段長度≤20 m。為了盡可能地加快施工進度，可采取分槽段跳挖施工的方式，土體開挖時禁止挖掘機與錨桿產(chǎn)生碰撞，保證支護結構安全。與此同時，挖掘機械和車輛在缺乏保障措施的情況下必須行走于支護構件上，開挖之后還需對邊坡進行支護，避免邊坡長時間暴露在外，或者邊坡受到水的浸泡，完成底板澆筑之后可以采取素砼對撐的方式。

最后，本項目的基坑支護重點主要體現(xiàn)在旋挖樁、錨索以及土釘施工質(zhì)量控制，同時必須保證各項支護工序的有效銜接。對于不同支護斷面需要加強對支護體系的控制，完成對周圍建筑物與構筑物、地下管線的有效保護。項目中的基坑支護難點主要體現(xiàn)在內(nèi)支撐支護段上，因外側已經(jīng)有住宅小區(qū)和市政道路，且地下埋設了管線，所以在基坑支護時必須注意旋挖樁和錨索施工中振動情況。施工時必須提前做好應急預案，在基坑開挖與支護時時刻關注支護體系的變化，遇到變形問題時必須立即停止施工，在最短時間內(nèi)進行基坑的回填反壓，找出出現(xiàn)問題的主要原因，及時與技術人員取得聯(lián)系，以便采取相應的解決措施。

2 工程基坑支護設計技術

2.1 支護設計概述

本工程按規(guī)模和特征，基坑支護設計采用樁錨支護和內(nèi)支撐支護體系，坡面掛網(wǎng)噴射混凝土及樁間設止水帷幕的支護形式依據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012）、《廣東省建筑基坑支護工程技術規(guī)程》（DBJ/T 15-20-2016）綜合考慮基坑周邊環(huán)境和地質(zhì)條件的復雜程度、基坑深度等因素，基坑支護安全等級定為二級，基坑側壁重要性系數(shù)為1.0，基坑周邊環(huán)境等級劃分為二級，設計使用年限1 年?；又ёo設計必須以保證安全為前提，且基坑支護技術的應用必須符合施工現(xiàn)場的實際地質(zhì)條件。按照現(xiàn)場地質(zhì)條件與支護形式，從造價等影響因素進行分析，綜合周圍環(huán)境，考慮到施工進度帶來的影響，本項目的基坑支護設計大致如下：

（1）1-1′、4-4′、6-6′剖面基坑支護深8.3～8.9 m，基底標高22.6 m，支護采用樁+內(nèi)支撐的支護形式，旋挖樁直徑為Ф1 200@1.5～2.0 m，樁長約12.3～14.4 m，樁頂部設置冠梁1200 mm×800 mm，在標高28.9 m處設置一道內(nèi)支撐，在內(nèi)支撐梁適當位置設置鋼構立柱，支撐于砼灌注樁上；樁間坡面掛Ф8@200 mm 雙向鋼筋網(wǎng)，噴射C20 砼厚80 mm。以及樁間設直徑為Ф600@400 mm 的高壓旋噴樁，樁長約4.5～8.0 m。

（2）2-2′，3-3′，5-5′，7-7′剖面基坑支護深8.3～8.9 m，基坑基底標高為22.6 m，基坑支護選擇樁錨的支護形式，其中旋挖樁的直徑為Ф1 200@1.5～2.0 m，樁長為15～22 m，樁間坡面掛Ф8@200 mm 雙向鋼筋網(wǎng)，噴射C20混凝土，要求混凝土厚度達到80 mm。與此同時，樁間內(nèi)需要設置Ф600@400 mm直徑的高壓旋噴樁，其中樁長大約在6.5～8.0 m范圍內(nèi)。

（3）基坑坡頂位置需要設置一道尺寸為300 mm×400 mm的磚砌排水溝，以此用來截排地表水，防止基坑內(nèi)出現(xiàn)積水。與此同時，還要在坑底坡腳位置的轉(zhuǎn)角處和距離40 m 處設置一個尺寸為800 mm×800 mm×800 mm的集水井，以此用來排除基坑中的地下水，防止地下水給基坑支護施工造成穩(wěn)定性與安全性的影響。地下水會被匯集到集水井中，隨后匯入城市管網(wǎng)，管網(wǎng)之前設置一道三級沉淀池，保障進入管網(wǎng)的污水沒有淤積的雜物。

（4）科學設置基坑防護欄，在基坑頂部位置設護欄，豎向使用Ф48 鋼管打入基坑壁土體中固定，頂上和中間橫向用扣件各連接1條鋼管，隨后使用尼龍紗網(wǎng)完成鋼管的綁扎，保證整個護欄結構的安全。

2.2 基坑圍護結構計算

使用《理正深基坑支護》F-SPW7.0 版軟件來計算，采用單元計算的方式，需滿足基坑支護結構和周圍建筑物穩(wěn)定性的要求，確保支護結構構件受到荷載之后不會遭到強度破壞影響，將基坑的重要性系數(shù)設定為1.0，綜合理論計算與施工實際情況，采取信息化設計方式，以現(xiàn)有資料和工程勘察報告為基礎完成對基坑的施工圖設計，科學計算基坑圍護結構，指導相關人員完成基坑支護施工。

采取荷載―結構模式進行圍護結構計算，對施工結構的受力與變形情況進行模擬分析，計算基坑外側的土體壓力。在計算荷載時，對于基坑外側需要充分考慮到朗肯主動土壓力，地面超載取值為20 kPa，市政道路的超載取值為40 kPa，周圍建筑物的附加荷載可以每層按照15 kPa來計算。經(jīng)過計算得知，本項目中所選擇的支護體系可以滿足基坑的強度和變形要求，能夠后續(xù)基坑支護設計與施工奠定基礎。

2.3 基坑支護技術要求

2.3.1旋挖樁施工

應用旋挖鉆機完成旋挖樁成孔施工，確保樁壁土體不發(fā)生塌孔問題，同時樁徑也要符合相應技術要求，對于相鄰的樁應采取間隔施工措施。已完成澆筑的混凝土樁和鄰樁的間距應超過4被樁徑，或者間隔施工時間不小于36 h。清孔之后要去樁底的浮渣厚度≤200 mm。鋼筋籠需要做到整體吊裝，采取一定措施預防鋼筋籠起吊或安裝時出現(xiàn)變形問題，吊點宜設于加強箍筋部位，分段沉放時，縱筋的連接須采用焊接的施工方式，同時加強對焊接質(zhì)量的重視，要求同一截面中的接頭數(shù)量不能超過50%。

旋挖樁施工需要符合以下技術要求：（1）樁位中心偏差≤30 mm，樁身垂直度的偏差不宜超過2%。（2）主筋間距偏差應≤10 mm，箍筋間距偏差應≤20 mm。（3）鋼筋籠直徑偏差≤10 mm，長度偏差應≤50 mm。（4）鋼筋保護層偏差應≤20 mm。（4）樁頂縱向鋼筋應伸入冠梁內(nèi)不小于35 d，澆注樁頂冠梁前，必須清理樁頂?shù)臍堅?、浮土和積水。（5）灌注水下混凝土，本項目中使用商品砼完成灌注，終孔沉渣、鋼筋籠標高等驗收合格后，按照當前混凝土的需求量，將混凝土攪拌站運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。要求首批混凝土的灌注量必須滿足導管埋入混凝土中≥0.8 m，灌注時測量混凝土的高度，根據(jù)理論計算結果，確定導管的埋深以及拆管的長度，要求導管的埋深控制在2～6 m，禁止出現(xiàn)導管埋深過大的問題，也不能將導管提出砼面?；炷吝M入鋼筋籠的底端，需加強對混凝土灌注速度的控制，防止出現(xiàn)導管掛靠鋼筋籠的情況，同時保持混凝土連續(xù)灌注，不能出現(xiàn)中斷的情況，安排現(xiàn)場人員記錄灌注的全過程，要求樁頂泛漿高度≥500 mm。此外，要求水下混凝土的強度等級超過設計樁身的強度等級。

2.3.2高壓旋噴止水樁施工

根據(jù)本項目的實際情況，采用雙管法的施工方式，旋噴樁的施工需要經(jīng)過機械設備就位、貫入注漿管、旋噴注漿拔管與沖洗等操作。使用42.5 R普通硅酸鹽水泥，將泥漿的水灰比控制在0.8左右，為避免離析，可以適當?shù)募尤胍徊糠峙驖櫷?，漿液需要在旋噴的1小時之內(nèi)完成配置，使用時還要過濾所有砂石與雜物。鉆孔貫入注漿管到達設計深度，采用自上而下的順序噴射注漿，一邊噴射，一邊提升，直到注漿可以到達預定的停漿面位置。隨后，拔出注漿管，對整個管路系統(tǒng)進行清洗，關閉施工機械。雙管法的水泥漿液壓力宜大于20 MPa，低壓水泥漿液流壓力宜大于1 MPa，氣流壓力不小于0.7 MPa；提升速度可取6～12 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度8～12 rpm。高壓噴射注漿注漿孔與高壓注漿泵的距離不宜過遠。高壓噴射注漿施工中應保持注漿軸的豎直度，設置的高壓噴射樁垂直偏差為1%；樁位的偏差為30 mm，成樁直徑和樁長不得小于設計值；注漿管分段提升的搭接長度不應小于100 mm。

2.3.3內(nèi)支撐與立柱施工

在內(nèi)支撐和立柱施工環(huán)節(jié)，腰梁應與支撐整體澆注，混凝土支護結構與腰梁連接處應鑿毛?；炷琉B(yǎng)護時間達到7 d后，混凝土的強度必須達到設計強度，只有這樣才能開始下一層土方的開挖。在安裝鋼立柱時，可以采取后插法，選擇專業(yè)的定位措施，利用專門的機械設備保證定位的準確度與垂直度。拆除支撐之前，有必要在基坑主體和支護結構件設置傳力措施，拆除支撐時需要采取一定的防護措施，防止對主體結構、支撐立柱和上層支護造成任何損傷，嚴格按照表2中的要求，確定支撐結構安裝的允許偏差，要求立柱支承樁施工尚應符合國家標準《建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50202-2018）的有關規(guī)定[3]。

2.3.4預應力錨索施工

使用錨桿鉆機根管鉆進成孔，孔徑為150 mm，鉆孔之前可以按照設計要求確定孔位，同時孔位的允許偏差為20 mm，要求鉆孔的傾斜度允許偏差為3%，錨桿需要按照設計長度進行下料，相關允許偏差應達到50 mm。錨索在空外留1 m以上的張拉段，鉆孔深度應超過設計長度0.5 m，終孔之后必須做到認真清空。在注漿時選擇二次注漿施工工藝，錨索末端的1/3內(nèi)設注漿孔，注漿孔的間距應達到500 mm，注漿截面選擇2個注漿孔，二次注漿需要綁扎在桿體上，出漿口位置需要采取一定的逆止措施，在水泥漿初凝之后與終凝之前完成二次壓力注漿，終止注漿壓力應≥1.5 MPa[4]。

2.4 基坑監(jiān)測

嚴格按照基坑周圍環(huán)境和基坑開挖深度，以保證工程施工順利，做好基坑監(jiān)測工作，開工之前掌握已有建筑物與構筑物的實際情況，對其沉降量、沉降差和傾斜等情況進行觀測，掌握建筑物使用的極限狀態(tài)，按照《城市測量規(guī)范》（CJJ/T8-2011）的要求確定管線和建筑物的沉降監(jiān)測依據(jù)。表2為現(xiàn)場監(jiān)測項目的監(jiān)測頻率，基坑開挖與施工時需要對巖土形狀和支護結構的變位情況做好現(xiàn)場監(jiān)測，如果變形超出標準，必須加密觀測[5]。

3 結論

隨著城市化進程的加速，高層建筑與地下空間的開發(fā)利用成為了城市建設的重要部分。在這一背景下，復雜地基軟土深基坑的開挖與支護設計工作尤為重要，在惠陽聚康名府項目中，能夠明確有效控制支護結構的變形與位移能夠保證施工的安全性和穩(wěn)定性。通過對該項目進行深入的研究與分析，深化了基坑巖土工程支護設計的認識，結合基坑圍護結構計算來明確基坑支護的技術要求。在施工過程中，著重從降低周邊環(huán)境的影響出發(fā)，提升施工的安全性。在支護設計與施工方面，根據(jù)工程實際情況，靈活采用樁錨支護和內(nèi)支撐支護體系，成功應對了復雜地質(zhì)條件帶來的挑戰(zhàn)，為同類工程提供了寶貴的經(jīng)驗與技術參考。未來，復雜土地條件下深基坑支護技術的研究與發(fā)展會持續(xù)性的進行優(yōu)化，實現(xiàn)項目經(jīng)濟效益的穩(wěn)步提升。