某軟土基坑支護(hù)施工技術(shù)探析

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[摘要]基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇是工程施工中比較常見的問題，同時(shí)也是對后續(xù)施工的安全保障。本文以麗江市古城區(qū)某擬建基坑為研究對象，合理選擇了該軟土基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)選型，也對各結(jié)構(gòu)段進(jìn)行了分別設(shè)計(jì)，并給出了合理地施工方案，為相似的基坑支護(hù)技術(shù)提供參考意見。

[關(guān)鍵詞]軟土基坑；基坑支護(hù)；施工設(shè)計(jì)

1工程概況

項(xiàng)目場地位于麗江市古城區(qū)，擬建場地現(xiàn)狀為待建空地，本場地土的類型為中硬場地土，建筑場地類別為Ⅱ類。場地內(nèi)回填有厚度較大的填土，填土主要由含（混）黏性土礫砂組成，為附近場地基坑開挖棄土。東、南、北側(cè)均為待建空地，交通較為便利。整個(gè)場地地形雖略有起伏，但相對較平坦，屬穩(wěn)定場地。場區(qū)區(qū)域巖土種類較多，分布不均勻；地下水對工程建設(shè)影響較小，地表水尚可。場地整體西高東低，北高南低，地形標(biāo)高范圍2387.07～2391.21m，地形坡度小于3°，高差約4.14m?；有螤罱啤巴埂弊中?，長約123.54m，寬約86.90m，基坑開挖線長為458.10m，基坑開挖的面積為10689.68m2。地下室頂板標(biāo)高為2389.90m(-1.60m),地下室底板標(biāo)高為2386.00m(-5.50m),地下室凈空高度3.9m，基礎(chǔ)厚度為1.10m，基坑開挖標(biāo)高為2384.90m(-6.60m)，根據(jù)地形地貌特征，擬開挖的基坑深度4.921～6.31m。圖1為基坑平面圖。場地鉆孔內(nèi)揭露60.0m深度范圍內(nèi)的土層按成因分為第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）和第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）。依據(jù)鉆探揭露情況，勘察鉆孔揭露深度范圍內(nèi)的土層，按巖土體成因、結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)特征可劃分為5個(gè)大層，3個(gè)亞層，根據(jù)土體成因、結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)自上而下分述如下。1）素填土灰褐、灰黑色，稍濕，松散。主要成分為含黏性土礫砂，主要為附近場地施工棄土，回填時(shí)間約3～5年，底部約0.3～0.5m為耕植土。層頂埋深0.0m，層頂高程2386.73～2393.91m，層厚度0.8～6.1m，平均厚度2.92m。2）粉土灰黃、褐黃、褐灰色，稍濕～濕，密實(shí)，局部中密。搖震反應(yīng)速度中等，韌性、干強(qiáng)度低，切面粗糙無光澤。局部夾深褐色軟塑狀粉質(zhì)黏土薄層。層頂埋深0.8～7.5m，層頂高程2382.64～2390.91m，層厚度0.5～9.7m，平均厚度2.92m。3）泥炭質(zhì)土黑色，濕，軟塑～流塑狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，局部漸變?yōu)橛袡C(jī)質(zhì)土，土體結(jié)構(gòu)松散，含較多半炭化腐木，局部成泥炭，具高壓縮性。該層頂板埋深1.5～11.3m，層頂高程2378.52～2388.30m，層厚度0.5～11.0m，平均厚度3.53m。4）粉土灰褐、灰白色，稍濕～濕，密實(shí)，局部中密。搖震反應(yīng)速度中等，韌性、干強(qiáng)度低，切面粗糙無光澤，局部夾褐灰色可塑狀粉質(zhì)黏土薄層。該層頂板埋深1.5～20.1m，層頂高程2369.74～2388.20m，層厚度1.0～16.0m，平均厚度5.65m。5）圓礫灰褐色，飽和，中密。骨架顆粒母巖成分主要為強(qiáng)～中等風(fēng)化灰?guī)r，圓形～亞圓形。該層頂板埋深4.1～23.4m，層頂高程2365.50～2383.79m，層厚度0.6～14.8m，平均厚度4.54m。

2基坑支護(hù)方案

2.1支護(hù)方案比選

基坑支護(hù)常見的支護(hù)形式有四大類，即結(jié)構(gòu)支護(hù)、重力式擋土墻支護(hù)、傳統(tǒng)土釘墻支護(hù)、復(fù)合土釘墻支護(hù)等，其中結(jié)構(gòu)支護(hù)又可分為地下連續(xù)墻支護(hù)、型鋼樁支護(hù)、排樁支護(hù)等。場區(qū)內(nèi)地下水位埋設(shè)較淺，對基坑開挖有影響，方案設(shè)計(jì)時(shí)須考慮雨季降水，基坑匯流的疏導(dǎo)、抽排等問題，還需考慮止水帷幕的設(shè)置。根據(jù)本基坑的具體特點(diǎn)，選用3種方案進(jìn)行比較。1）土釘墻支護(hù)方案適用于基坑開挖深度不大的基坑項(xiàng)目，周邊無重要構(gòu)筑物，相對空曠區(qū)域，市場使用度較高，施工經(jīng)驗(yàn)豐富，造價(jià)低廉，且施工工序較為簡單，特別是對后期土方開挖無影響，且可靠性較好，工期短，造價(jià)低。2）內(nèi)支撐支護(hù)方案可適用于不同深度的基坑，尤其是基坑形狀較為規(guī)則的情況，對變形控制效果好，支護(hù)結(jié)構(gòu)不存在超紅線問題，但施工過程較為煩瑣，特別是后期換撐施工，對主體建筑工期有影響，且不利于土方開挖?？煽啃院茫て陂L，造價(jià)較高。3）排樁支護(hù)方案可用于不同深度對基坑，市場使用度高，經(jīng)驗(yàn)成熟，主要為單排樁和雙排樁支護(hù)，十分適用于基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜場地，對后期土方開挖無影響。可靠性好，造價(jià)較低，但是工期較長。從安全角度分析，以上3種支護(hù)形式均能達(dá)到安全支護(hù)的效果。從經(jīng)濟(jì)角度分析，3種支護(hù)方案比較，土釘墻支護(hù)方案最經(jīng)濟(jì)，其次為排樁支護(hù)方案；從施工工期來看，土釘墻支護(hù)方案工期最短，在施工工期方面最占優(yōu)勢，內(nèi)支撐支護(hù)方案施工工期最長。根據(jù)業(yè)主提供的資料、地質(zhì)勘查報(bào)告、場地環(huán)境條件，同時(shí)根據(jù)類似基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，在遵循“安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、工藝可行、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、滿足工期要求及充分考慮同甲方及后續(xù)工程的銜接”的原則下，在安全、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、工期方面綜合對比后，選用的總體方案為：放坡+土釘墻+止水帷幕+降排水措施；支護(hù)樁（∅600）+掛網(wǎng)噴混凝土+止水帷幕+降排水措施。

2.2基坑各支護(hù)段設(shè)計(jì)

基坑形狀近似“凸”字形，各段的長度、標(biāo)高和地質(zhì)情況不同，因此各段支護(hù)形式略有差別。1）基坑AB段采用放坡+鋼管錨桿土釘墻支護(hù)，坡比為1∶1.25，共設(shè)置5排鋼管錨桿，錨桿采用直徑∅48mm厚度δ=3.0mm的鋼管加工，錨桿自上而下各排長分別為12m、12m、12m、9m、9m，傾角15°，間距1.50m，排距1.10m；深攪止水樁，樁長12.00m，樁徑∅500mm、間距300mm，搭接200mm。止水樁中線位于放坡頂線外側(cè)500mm處。2）基坑BC段采用∅600mm長螺旋鉆孔灌注樁支護(hù)，樁長14.00m，樁間距1.20m；深攪止水樁，樁長12.00m，樁徑∅500mm、間距300mm，搭接200mm，止水樁中線位于放坡頂線外側(cè)500mm處。3）基坑CD段采用∅600長螺旋鉆孔灌注樁支護(hù)，樁長12.00m，樁間距1.20m；深攪止水樁設(shè)計(jì)參數(shù)同BC段一致。4）基坑DA段采用放坡+鋼管錨桿土釘墻支護(hù)，坡比為1∶1，共設(shè)置5排鋼管錨桿，錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)同AB段一致。所有面層掛網(wǎng)噴射強(qiáng)度為C20的混凝土，厚度為100mm。

2.3基坑截排水工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)勘察報(bào)告提供的地下水位埋深較淺，且基坑開挖段為相對隔水層，基坑開挖過程中有一定的涌水量，考慮基坑歷經(jīng)雨季及場地匯水情況，綜合安全、經(jīng)濟(jì)合理、工期等因素，采用如下降、截排水。1）降水采用隨降隨挖方式降水，設(shè)置10口降水井，采用隨降隨挖方式降水，降水井采用長螺旋鉆機(jī)成孔，深度為進(jìn)入基坑底以下1.00m。2）截排水基坑開挖坡頂設(shè)置凈空（300×300）截水溝截水，沿基坑開挖底邊線向基坑內(nèi)側(cè)偏移0.50m設(shè)置一道坑底排水溝，沿坑底排水溝設(shè)置集水井，坑內(nèi)積水匯入集水井后統(tǒng)一抽入沉淀池，經(jīng)沉淀后排入市政污水管道，集水井間距不得大于50m。根據(jù)實(shí)際開挖后的集水量，適當(dāng)調(diào)整1～4號降、排水平面圖中的集水井?dāng)?shù)量及位置。3）設(shè)置泄水孔在基坑開挖坡面上設(shè)置泄水孔，泄水孔豎向間距3.00m，水平間距支護(hù)樁段兩樁設(shè)1個(gè)泄水孔，土釘墻段水平間距3m。

3基坑支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

3.1長螺旋鉆孔灌注樁施工技術(shù)

長螺旋灌注樁的施工是先使用大扭矩動力頭帶動的長螺旋中空鉆桿快速干鉆成孔，采用高壓泵送混凝土澆灌，再插鋼筋籠成樁。鋼筋籠制作前必須平直，不得有局部彎曲，鋼筋表面不得有油污和銹蝕。主筋與加強(qiáng)箍筋之間以點(diǎn)焊牢固，主筋與箍筋之間綁扎牢固，鋼筋搭接采用搭接焊，搭接長度:雙面焊≥5d，單面焊≥10d，d為鋼筋直徑。施工時(shí)采用隔樁跳打施工，避免竄孔?；炷翉?qiáng)度等級采用C30，配合比嚴(yán)格按照試驗(yàn)室設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行；混凝土保護(hù)層厚度50mm；混凝土坍落度180～220mm，并具有較好的和易性、流動性。長螺旋樁配筋應(yīng)嚴(yán)格按照J(rèn)GJ18-2012《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》和設(shè)計(jì)圖紙（見長螺旋配筋圖）執(zhí)行。長螺旋樁樁底0.5m不設(shè)鋼筋籠。樁頂主筋錨入鋼筋混凝土冠粱0.9h(h為冠梁高度)。長螺旋灌注樁與其截面示意圖如圖2所示，各剖面樁身配筋參數(shù)如表1所示。

3.2噴射混凝土面層施工技術(shù)

支護(hù)施工按照土方開挖→修壁→掛網(wǎng)→噴射混凝土→土方開挖的流程進(jìn)行。基坑支護(hù)施工隨基坑土方開挖交叉同步進(jìn)行。土方開挖要求分部分層對稱開挖，支護(hù)工作面挖出后，及時(shí)支護(hù)。坑壁經(jīng)人工修整好后掛上∅6.5@150×150雙向鋼筋網(wǎng)片，∅14加強(qiáng)筋間距與土釘設(shè)置間距相對應(yīng)，并與土釘焊接；鋼筋網(wǎng)片在基坑坑口周邊翻邊寬1.0m；并用短鋼筋(L=1500@1500)插入土層固定，最后噴上C20細(xì)石混凝土，厚100mm，水泥使用P.S32.5普通硅酸鹽水泥，并根據(jù)實(shí)際情況可摻入適量的速凝劑。圖3為放坡掛網(wǎng)噴混凝土網(wǎng)片大樣圖及柱間土護(hù)面圖。

3.3冠梁施工技術(shù)

樁身混凝土強(qiáng)度在大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上后方進(jìn)行冠梁施工，冠梁施工前挖除樁頂部分淤泥及浮漿，采用風(fēng)鎬鑿除樁頂浮漿至冠梁設(shè)計(jì)底標(biāo)高且露出新鮮混凝土，出露鋼筋應(yīng)平直，在澆注混凝土之前必須清理干凈殘?jiān)?、浮土和積水。土方開挖至冠梁設(shè)計(jì)標(biāo)高及時(shí)進(jìn)行冠梁施工。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制作冠梁鋼筋（圖4），鋼筋表面潔凈、無損傷、無油漬和鐵銹、漆漬等，縱筋的連接用搭焊，接頭應(yīng)錯(cuò)開，同一斷面的接頭面積不應(yīng)超過30%，且間隔布置。模板施工前，要求場地干凈、平整、模板下口及連接處的混凝土或砌體，要求邊角整齊、表面平直，必要時(shí)可能先進(jìn)行人工修整；冠梁、腰梁模板采用構(gòu)造簡單，拆裝方便，具有足夠強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受新澆的混凝土的重量和側(cè)壓力，模板接縫應(yīng)嚴(yán)密，不得漏漿，模板及其支撐體系應(yīng)聯(lián)結(jié)整體，安裝和澆筑混凝土?xí)r，需檢查漏漿與變形情況。澆筑的混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，澆筑混凝土?xí)r，采用振搗棒密實(shí)，澆筑層的厚度不得超過插入式振搗器作用部分長度的1.2倍值，梁頂部抹平；待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度（2.5MPa）后再進(jìn)行拆模。

3.4深攪止水樁施工技術(shù)

單排攪拌樁帷幕的搭接寬度在攪拌深度不大于10m時(shí)，不應(yīng)小于150mm；當(dāng)攪拌深度為10～15m時(shí)，不應(yīng)小于200mm；當(dāng)攪拌深度大于15m時(shí)，不應(yīng)小于250mm；攪拌樁水泥漿液的水灰比宜取0.5～0.55。攪拌樁的水泥摻量宜取土的天然質(zhì)量的15%～20%。

4注意事項(xiàng)

1）為防止長螺旋鉆孔灌注樁導(dǎo)管堵塞，需保證粗骨料的粒徑、混凝土的配比和坍落度符合要求。同時(shí)在每次拆卸導(dǎo)管時(shí)都必須清洗干凈，避免灌注管路過大變形和彎折。2）為防止偏樁，施工前需清除地下障礙，平整壓實(shí)場地以防鉆機(jī)偏斜，且樁機(jī)的水平度和垂直度在開鉆前和鉆進(jìn)過程中注意檢查和復(fù)核。

5結(jié)語

通過對麗江的某個(gè)軟土地區(qū)基坑支護(hù)方案進(jìn)行比選的研究分析，根據(jù)場地周邊環(huán)境及工程地質(zhì)條件對該基坑的不同地段進(jìn)行了分別支護(hù)設(shè)計(jì)，針對該軟土基坑特點(diǎn)設(shè)計(jì)出合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)，保證了施工安全，對類似工程的設(shè)計(jì)和施工具有一定的參考意義。

作者:王志鑫 單位:昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院