饱和粉质黏土深基坑综合支护技术

山西四建集团有限公司 太原 030006

1 工程概况

本工程为山西质监综合检验检测中心工程，为国家级实验室，总建筑面积为35 600 m2，地下建筑面积为5 500 m2，工程结构形式为框架剪力墙结构。工程基坑围护周长约300 m，基坑深度为8 m。根据工程地质勘查报告，该工程的地质特征为：第①层杂填土，平均厚度1.02 m；第②层粉质黏土，平均厚度9.2 m。

2 工程特点

（a）本工程地处市郊区，基坑外围百米之内无其他大型建筑物，允许放坡开挖。

（b）基坑地下水位较高，开挖土层为饱和粉质黏土，其渗透性较差，粉质黏土中的毛细水无法有效排出，严重影响边坡土体的稳定性。

（c）工期紧，地下部分需在雨季到来之前完工。

3 方案的选择

（a）围护结构：基坑开挖深度为8 m，采用3 级放坡，台宽为1 000 mm、500 mm，每级放坡坡比为1∶1，综合坡比为1∶1.3。使用松木、钢管、工字钢等材料进行综合支护，并用装有碎石和砂的沙袋做护坡（图1）。

（b）降排水体系：采用管井的密布井方式疏干地层水，降水井井底距原地面15 m，在基坑边坡中部周圈布置降水井，间距10～15 m，基坑底部周围设置盲沟、集水井，基坑边设置截水沟防止雨水流入基坑（图2）。

4 主要施工技术

4.1 基坑支护

（a）基坑按照坡度1∶1开挖至距原地面3 m位置时，设宽1 m缓冲平台，沿坑边压入一排松木桩，间距500 mm，露出地面部分约300 mm，并在水平方向上将16#工字钢与松木桩依次进行绑扎连接，形成一个整体，再将已装入碎石和砂的沙袋依次码放在坡面上，依据基坑土方干湿情况，沙袋在距原地面2 m位置时开始码放。

图1 基坑支护示意

图2 管井降水示意

（b）依然按照1∶1的坡度向下开挖，当挖至深6 m位置时，设宽0.5 m的缓冲平台，沿坑边压入一排松木桩，间距500 mm，露出地面部分约300 mm，并在水平方向上将16#工字钢与松木桩依次进行绑扎连接。

（c）继续按照1∶1的坡度向下开挖，当挖至深7.8 m位置时，沿坑边压入1 排钢管，钢管为普通无缝钢管Φ48 mm×3.5 mm@300 mm，并在水平方向上将16#工字钢与钢管依次进行绑扎连接。沙袋彼此之间要压实。

（d）最后300 mm的深度由人工配合机械进行开挖，挖至设计标高时，同样将沙袋码放在底部的坡面上，最终形成一个整体的护坡面。

4.2 基坑降水

（a）井点测量定位。先测放出有关轴线，然后根据井点布置图测放出井点位置。按照现场平面布置图做好各项施工准备工作，如引入水电源，开挖泥浆池等。

（b）钻进成孔。采用SPJ-300型钻机成孔、清水自然造浆护壁、泥浆循环排渣的施工工艺。开始应轻加压、慢转速，逐步转入正常。成孔Φ600 mm，钻进过程中，控制泥浆密度，以防造成泥浆壁过厚。

（c）破壁。将同直径外带钢丝刷的钻头下入孔内，边送水边回转自上而下缓缓下降，冲刷井壁破坏泥皮，待到达孔底后空转冲孔，及时注入清水更换池内泥浆，待返出泥浆水变清后提起钻头。

（d）下滤管。采用无砂混凝土管，内径400 mm，壁厚50 mm，单节管长1.00 m。滤管进场时要经过检查验收，检查是否有缺口、裂纹，管头应光滑平整。安放滤管时应逐节沉入，在滤管外壁上用铁丝绑4 根长竹片作为导向，使接头对正，并绑扎牢固，防止错动。下放时应扶正居中、缓慢进行，受阻时可轻轻摆动，不可上下窜动。

（e）投滤料。选用石灰岩石子作为滤料，粒径3～5 mm，进场后经质检人员验收合格后方可使用。投料时沿管周围均匀回填，防止蓬塞或挤压向一侧，应确保滤管位于孔正中，回填至井点管口下0.5 m处，用素土填平夯实。

4.3 盲沟排水

（a）根据基坑开挖总平面图，测放出边沟控制桩，同时用钢卷尺测放出盲沟纵向、横向开挖线并撒石灰标注，沟槽边线距基坑边约0.5 m，并沿着基坑周边每40 m设置1 个集水坑。

（b）盲沟沟槽采用人工开挖的方式，开挖截面尺寸为500 mm×600 mm，集水坑尺寸为1 000 mm×1 000 mm×900 mm，沟底采用2％放坡，由2 个集水坑中间位置同时向两侧放坡。沟槽挖好后，必须对沟槽断面尺寸、沟底坡度进行检测，确保其满足施工要求。

（c）盲沟采用粒径80～120 mm的碎石材料填筑，碎石表面应清洁，采用人工铺设，孔隙应清晰。

5 基坑监测

根据基坑围护形式及周边环境，在基坑坡顶沿平行于截水沟方向设置位移监测点，共设置35 个，布点间距为20 m；同时在松木桩顶部设置水平位移监测点，共设12 个，每边3 个，均匀布置；在基坑周边埋设10 个水位观测孔，孔深10 m；在基坑周围埋设10 个测斜孔，用于周边土体深层水平位移监测，测斜孔布置间距为30 m，在基坑开挖1 周前埋设PVC工程塑料测斜管，并通过测斜仪观测各深度处基坑的水平位移。埋设时应注意测斜管要保持竖直，并与所测方向一致。测斜管埋入土体深度约为1.5 倍基坑开挖深度，依照实际情况取12 m作为测斜管埋入深度。

坡顶水平位移监测：基坑开挖前3 步深度在5 m以内，可每2 d观测1 次，基坑开挖至5 m以下及基坑开挖完成1 周内，每天观测1 次。基坑开挖至基底1 周后无明显位移时，可适当延长观测周期，每5～10 d观测1 次。

坡顶垂直位移及建筑物沉降观测：在基坑降水时和在基坑土开挖过程中应每天观测1 次。混凝土底板浇完10 d以后，可每2～3 d观测1 次，直至地下室顶板完工和水位恢复。此后可每周观测1 次至回填土完工。

当出现下列情况之一时，应进一步加强监测：监测项目的监测值达到报警标准；监测项目的监测值变化量较大或速率加快；基坑及周围环境中大量积水、长时间连续降雨；基坑附近地面荷载突然加大；临近的建筑物或地面突然出现大量沉降、不均匀沉降或严重开裂。

6 结语

监测数据表明基坑边坡沉降、位移均在规范要求范围之内，基坑范围内水位也已降至规范要求内。本工程针对饱和粉质黏土深基坑因地制宜采用了简易有效的围护形式，达到了经济、可靠、安全的效果，所取得的经验有一定的推广价值。