综合支护技术在软土深基坑支护工程中的应用

何停印 孙金旺 戴俊斌

近年来，随着城市建筑密度、建筑高度的增加，对深基坑支护技术提出了更高的要求。作为临时性的支护工程，如何在安全与经济之间寻找平衡显得尤为重要，实践证明，采用传统的，单一的支护技术在很大程度上已经不能满足设计对工程施工质量和建设单位对工程进度、工程造价的要求，因此采用针对性强的新的施工工艺、施工技术势在必行。下面就以深圳市图书馆大厦深基坑支护工程中采用综合支护法的实例作具体的说明。

1 工程概况

场地位于深圳市福田区景田开发区，市财政大厦的南侧、深圳商报社西侧，原始地貌为冲洪积阶地。地下室2层，地面13层，矩形建筑，长边88 m，短边65 m，地下室基坑深约10 m。

2 场地工程地质条件[1］

2.1 地层岩性

根据《深圳市福田区图书馆大厦岩土工程详细勘察报告》，拟建场地基坑影响深度范围内地层自上而下分别为:

①人工填土层:红褐色、灰黄等色，由人工回填的粘性土、块石、岩石屑等组成，含小块石、碎砖头，水泥块等建筑垃圾。稍湿～湿，松散～稍密。层厚2.70 m～5.90 m。

②粉质粘土层:褐红、灰黄色为主，夹薄层中粗砂，湿～饱和，可塑状态。场地内均有分布，层厚1.30 m～5.20 m。

③粉砂:灰黄色，灰白色，砂为石英质，含20%～30%粘粒，饱和，松散～稍密状态。层厚0.60 m～3.0 m。

④粗砂:灰白、浅黄色等色，砂为石英质，分选性差，含中细砂及10%～30%的粘性土，饱和，稍密～中密状态。层厚1.60 m～5.20 m。

⑤砂质粉质粘土:黄褐色，由花岗片麻岩风化残积而成。湿，可塑状态。层厚3.10 m～14.80 m。

2.2 场地水文地质条件

影响基坑开挖的地下水主要为赋存于第四系冲洪积粉细砂和第四系冲洪积粗砂层的孔隙水。上述砂层的含水性及透水性良好，为本场地主要含水层和透水层。

根据场地勘察报告，勘察钻探期间测得地下水位埋深2.20 m ～3.90 m，标高12.91 m ～12.84 m。

从场地工程地质条件与水文地质条件看，场地上部填土层厚度变化大，均质性差，工程地质性质差，自稳性较差，场地含水层较厚且透水性强对基坑开挖不利。另外场地三为市政道路，一面与市财政大厦相邻，基坑周边地下管线情况复杂。为确保基础施工顺利安全，采取临时支护措施保证边坡稳定是十分必要的。

3 支护方案的选择

根据场地条件可选择的支护方案有两种:一种是采用钻孔灌注桩或人工挖孔桩进行护坡，并用预应力锚杆进行加固。另外一种是采用搅拌桩截水帷幕加土钉墙(局部结合预应力锚索)进行联合支护的方法。

通过对两种支护方案在工期、安全、经济等方面的比较，决定选用搅拌桩加土钉墙联合支护方案，因为此工艺具有以下几个特点:

1)技术理论先进，传统支护结构，均为被动受力，而采用土钉墙支护是将被支护土体介质通过锚入土钉进行压力注浆，改善土体的工程地质性质，增强自稳能力，可将土体荷载变为挡土承载荷载。

2)不占独立工期，该种方案可在基坑开挖过程中边开挖边施工。

3)根据开挖中边坡的安全度可随时调整支护强度。

4)综合效果好，能有效防止基坑渗水或漏水。

5)经济效益显著。若采用钻孔灌注桩(直径为1.20 m)约200根，造价约为800万元，而采用喷锚支护只需约350万元。

4 基坑支护方案设计[2-4］

4.1 支护方法

根据场地工程地质条件及周边环境，用地红线与地下室结构的距离位置关系，对基坑四周采用不同的支护方法进行基坑支护。

1)北侧:距红线8 m，地下无重要管线需保护，可采用直立开挖，土钉墙支护。

2)西侧距红线12.7 m，地下无重要管线，可采取顶部放坡，土钉墙支护。

3)东侧、南侧:距红线较近，无放坡条件，且有各种地下水管线(通讯管线，市政供水管线等)需要保护。可采用土钉墙结合预应力锚索联合支护。

4.2 参数确定

1)地质参数。粉质粘土:φ =10.0°，C=18 kPa;粉细砂:φ =15.0°;粗砂:φ =22.0°。

2)地面附加荷载。考虑施工场地施工存料等一般情况，取附加荷载为20 kN/m2。

3)土体临界高度。

根据公式:

其中，r为土的重度。

上部人工填土自稳高度为1.2 m，粘性土基本开挖安全高度最大值为2.63 m。

4.3 截水帷幕设计

本基坑截水帷幕选用连锁状深层搅拌桩连续墙作为截水帷幕，帷幕沿四周布置(封闭式)。为了弥补搅拌桩帷幕容易分叉的缺陷，针对本工程的特点，采用双排搅拌桩帷幕，第一排布于坑壁处，一方面截水另一方面超前支护坑壁土体，第二排上部为空桩，砂层段为实桩，每排桩间距为500 mm，排间距350 mm，梅花状布置。搅拌桩桩径550 mm，采用四喷四搅拌桩。

4.4 土钉墙设计

1)土钉:根据基坑四周的不同支护方法，可确定土钉分6排～8排，分布间距1.3 m，梅花形布设。填土、砂层中的土钉可采用打入式φ48钢花管土钉，粘性土层中可采用1φ25钢筋土钉。

2)网筋:土钉墙面采用双向钢筋网φ6.5@200×200，在土钉头部采用2φ16加强筋加固，以保证土钉受力及面层混凝土的整体性。

3)喷射混凝土:C20混凝土厚度100 mm，水泥砂浆用C20。

5 施工工艺

5.1 土方开挖要求

基坑土方的开挖必须配合土钉墙的层段施工，基坑须分层开挖。每层开挖底面位于各层土锚下300 mm，严禁超挖。开挖可先进行边缘土体依次挖向中间，以便及时提供支护作业面，支护作业紧随土方开挖，挖出的支护作业面不允许暴露3 h，应及时进行各个工序的支护作业和排除基坑内积水。

5.2 工艺流程

土钉墙的施工工艺流程如下:

修坡→造孔→土钉制安→注浆→设置浆具→封孔→编网→结构焊接→复喷混凝土层至设计厚度。

6 效果及结论

本深基坑工程采用搅拌桩截水帷幕联合土钉墙及预应力锚索的支护方法，基坑施工工期大大地缩短，成本也得到极大的降低，且经过现场测试，边坡无明显位移，基坑内无渗水现象，效果较好。

通过以上综合分析，在深入了解场地工程地质条件及周边环境条件下，基坑支护设计应有针对性和灵活性，实践证明，采用综合支护法，在保证安全的前提下，既降低了造价，又节约了工期，是深基坑支护工程中比较经济实用的一种方法。

[1]深圳市勘察研究院.深圳市福田区图书馆大厦岩土工程详细勘察报告[R］.2006.

[2]SJG 05-96，深圳地区建筑深基坑支护技术规范[S］.

[3]JGJ 20-99，建筑基坑支护技术规程[S］.

[4]程良奎，杨志银.喷射混凝土与土钉墙[M］.北京:中国建筑工业出版社，1998.