湿陷性黄土深大基坑综合支护施工技术的应用

曹宗胜

(山西省第一建筑工程公司，山西太原 030006)

1 概述

黄土区在我国分布非常广阔，多数建筑物、构筑物坐落于黄土地基上。由于城市和平原地区建筑用地的日益紧张，建筑用地逐渐向土层深厚的黄土塬、梁和高阶地发展。越来越多的建筑或构筑物基础埋深超过15 m以上，开挖支护深度也随着加深，充分利用地下空间，有逐渐加深的趋势。同时单层超大面积的建筑也随着增多，边长超过100 m的建筑比比皆是，并且其周边环境越来越复杂，毎侧的地质情况及毗邻环境可能不同，可供施工的场地大小、扩展空间不同，往往是充分利用地平面空间，拉近了与周边建筑物、管线等复杂环境的距离，给基坑经济安全支护提出了新的课题。目前的支护方法很多，大概有土钉墙法、连续墙法、排桩法、内撑法、逆施法等等，土钉墙支护法，安全系数小，坡率大，挖填土方量大;混凝土灌注桩支护、连续墙支护等，安全系数高，土方量小，费用高，不经济。如果能有一种支护类型应用于湿陷性黄土超大超深基坑的支护，并将安全可开挖深度提高到15 m以上，显然对湿陷性黄土超大超深基坑支护有着重大的工程意义。

如果单一简单的应用一种支护类型，显然不是完全适用，也可能不够安全，或不够经济，不低碳。对于湿陷性黄土地区，基坑支护如何避免土方遇水坍塌、沉降，干作业施工也是关键问题。应对复杂的周边环境，采用别致的施工技术不扰动或轻微扰动不至于造成安全、质量及使用上的影响，同时控制不同变形要求等也是尤为重要。新型高科技监测技术应用更是必不可少，为基坑安全能够及时、准确的提供数据依据，以便采取合理、有效的应急措施。

由此可见，当前情况下，在湿陷性黄土地区对于超大超深基坑的支护寻求合理的支护施工方法是问题解决的可靠办法。

2 工艺原理

我公司经过对几项工程的研究、试验，总结开发了湿陷性黄土超大超深基坑综合支护监测为一体的可行方法，支护基坑深度可达15 m以上，应对复杂的地理环境行之有效，该支护方法效果好，既经济又安全。土钉墙、锚索、钻孔注浆桩、混凝土灌注桩等在基坑支护中，既各自具有其独特的优势，但又有着各自的不足，工艺原理是利用每一种支护类型的优势进行组合应用于湿陷性黄土超大超深基坑支护，达到经济安全的目的，同时，在超大超深基坑中，有着多种不可预计的复杂情况，接近饱和的湿陷性黄土，周边管线涵洞，周边建筑物的柱、桩等不同结构、地基处理类型的应对，总结出一套行之有效的施工工法。结合先进的仪器和高科技的监测手段，使得超大超深基坑的安全得到充分保障。

3 本工艺的特点

1)施工速度快，充分利用开挖时间交叉施工，节约工期，不需要固定的施工场地。2)采用了多种支护措施结合的方法，扬长避短，优势互补，经济安全。3)可用于含水较大的湿陷性黄土成孔，提高了成孔质量及速度。4)工艺简单，经济适用，具有良好的加固效果，适用于地形复杂、放坡空间小的繁华闹市区施工。支护基坑深度达到15 m以上。5)变形监测技术结合应用。利用高精密仪器和高科技手段对基坑及周边环境进行变形监测，为预应力施工及采取应急措施等及时准确的提供了科学依据。

4 操作控制要点

4.1 大直径孔径干作业钻孔

在自然地坪开挖到2 m以下时，土的含水率越来越大，有时接近饱和，在湿陷性黄土地区，坚决不可以采用泥浆护壁的施工工艺，为此，如何保证大直径孔不塌孔，不缩孔是一个关键控制点，同时也是施工中最大的技术难点。刚开始时在含水率高的土层中，用直杆钻进成孔，带不出土，功效低，缩孔、塌孔现象较多，人工成孔困难，后来改用履带式大功率钻机，委托加工直径120 mm，150 mm的螺旋钻杆，往返两次掘进，控制速度在0.5 m/min，效果较好。

4.2 控制基坑超小变形

土钉支护的优势是经济，缺点是对超大超深基坑不适用，而且变形大，为此结合预应力锚索应用于安全等级为一级超深基坑中，锚索施工质量是关键，对施工提出了更高的要求。利用预应力锚索的张拉应力，将土体内部的拉应力传递到基坑外壁，对基坑坑壁产生一种推力，使基坑坑壁外侧生成一个受压应力区，提高了基坑的整体性，从而控制基坑变形。基坑变形监测技术的应用，及时准确的提供基坑外表及内部和周围环境的沉降与位移数据，根据这些变形监测结果及时调整锚索预应力值，控制其变形速率，使基坑及周边环境处于安全状态。

4.3 保护原有柱、桩的完整性

在支护施工中，土钉、锚索等钻孔可能要通过地下室部分的柱、桩，钻孔不破坏柱、桩的完整性，准确穿过桩间隙是施工的一个难点。首先要查阅该建筑物的竣工图纸，将地下部分的框架柱、桩对应位置引测到支护面上，画出其柱子及柱下承台基础、桩的对应位置，并将坑壁锚杆常规正三角形布置的钻孔改为正方形，目的是从桩距之间通过，保护桩的完整性不被破坏。成孔时，深度接近桩位时改用人工洛阳铲，待穿过桩的区域时再用机械成孔，确保万无一失不伤害柱或桩。

4.4 钻孔注浆桩的应用

当土体局部较为软弱，支护面坡率几乎为零时，采用钻孔注浆桩局部加强再进行土钉墙支护，无疑是一种应对支护环境突变灵活机动的极为有效的措施。钻孔注浆桩孔径一般为400 mm，间距根据现场情况而定，采用人工或机械洛阳铲成孔，成孔后插入18号或经设计计算的工字钢、注浆管，倒入碎石，注浆管底部1.0 m范围内打φ5 mm花眼，碎石粒径5 mm～10 mm，从注浆管注浆至管外返浆，将碎石全部包裹即停止注浆。

4.5 测斜等变形监测设备技术的应用

为了确保施工及周围环境安全，联合专业检测单位采用精密水准仪、铟钢水准尺、全站仪、测斜仪等高科技精密仪器，根据工程特点及周边环境情况，监测基坑周围的地下管线、通讯光缆、煤气管道、房屋及构筑物的沉降、位移，对基坑本身的沉降、位移、倾斜等进行监测，提供科学的精准数据，对基坑工程安全性及对周边环境的影响全面掌握情况，以便应对不利因素，出现异常情况能够及时反馈信息，及时采取应急预案，调整施工工艺等，确保施工安全。沉降观测，采用不转点直接观测或采用闭合路线、附合路线法观测，可连成接点网。观测误差允许值为0.5 mm，观测等级为二级，光学测微法。位移观测利用基准点建立坐标系，坡面水平位移、支护结构坡面水平位移监测点使用全站仪坐标监测。外围建筑物倾斜监测用铅垂线法监测，道路及其沉降用高精度水准仪测量。从基坑开挖前，沉降观测基准点埋设完毕稳定后，连续观测三次，取其平均值作为观测点的初始值。支护结构及周边环境观测点，在基坑开挖前及开挖过程中，每周观测三次，如发现变形较大，增加监测频次，开挖结束后，根据稳定情况适当减少观测次数，直到基坑回填完毕，不再变形为止。

5 结语

通过对该综合支护技术的应用证明，该方法控制变形能力好，未发现裂缝等变形情况，基坑安全，成本低，施工速度快，综合利用率高，施工过程中未发生任何不良状况，保证了建筑安全顺利的施工。

[1]JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程[S］.

[2]GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范[S］.

[3]CECS 96-97，基坑土钉支护技术规程[S］.

[4]JGJ 94-94，建筑桩基技术规范[S］.

[5]JGJ 167-2009，湿陷性黄土地区建筑基坑工程技术安全技术规程[S］.