深基坑人工挖孔排桩支护结构深化设计

邱博懿 李程林

摘 要：以某酒店工程项目的超高边坡支护工程为实例，阐述了其支护结构的选型、应用深基坑软件设计与计算、施工工艺流程和质量控制关键点以及深化施工技术措施、现场动态监测方法等，通过施工监测和验证表明，该边坡支护工程的选型、设计体系、支护方案及加强技术措施切实可行，符合现行JGJ120—2012《建筑基坑支护技术规程》的要求，且缩短建设工期，降低工程造价。

关键词：排桩支护;人工挖孔桩;现场动态监测

该工程建筑面积为43112.21m2，建筑檐高99.15m，地上面积36120.70m2，地下面积6991.51m2，地下1层、地上24层，结构形式为框剪结构，采用筏形基础，该项目的超高边坡支护工程在高层建筑的后侧，其支护总长度为71.8m，。场地地面高程在188.32～188.94m之间，室外地面标高为180.5m。該区场地地貌为河流侵蚀堆积作用形成河漫滩地。场区地下水属潜水类型，埋藏于第3层圆砾层中，2015年8月7日勘察钻孔中实测地下水稳定水位2.8～4.8m，标高182.730～184.080m，地下水依赖大气降水补给和区域地下水侧向补给，水位主要受季节影响而不断变化，变化幅度1.0～2.0m。地下水渗透系数为粘性土取k=0.5m/d，圆砾取k=60.0m/d。

一、方案选择

因基础台体底板底的挖土深度超过6.65m，故不考虑采用复合土钉措施。若采用地下连续墙，工程造价高且该地区缺乏地下连续墙的施工机械。在施工场地狭小且对周边环境保护有严格要求、大型钻孔机械设备又无法进场的情况下，人工挖孔灌注桩具有显著优势。人工挖孔排桩支护施工时对周围居民生活影响极小，施工人员可彻底清理孔内杂物，并可在紧凑的场地灵活使用。

二、人工挖孔排桩支护计算和设计

（一）设计基本信息和参数

依据该场区检测的地质报告和JGJ120—2012《建筑基坑支护规程》，并经过计算，排桩的直径取900mm，支护结构的混凝土强度均采用C30，基坑侧壁重要性系数γ=1，水平侧向刚度40.824MN/m。

1、排桩设计

内力计算方法为增量法，桩间隔距离为1.200m，基坑类型级数为二级，有冠梁，嵌固深度为6.400m，冠梁宽度为0.900m，基坑深度为8.000m，冠梁高度为0.500m，桩顶标高为–1.000m，放坡级数为0，桩材料类型为钢筋混凝土，桩截面类型为圆形，桩直径为0.900m，超载个数为2个。

2、土层信息

土级划分种类为4种，坑内无需加固土，内侧降水最终深度为8.000m，外侧水位深度为6.000m，弹性法计算方法为m法，基坑外侧土压力采用主动的计算方法。

（二）土压力计算方式及其相关调整参数

经典法把支护结构看作1根竖放的梁，支点为支撑点或反弯点，支撑点为不动点，成为一个多支点的梁受墙后土压力的作用。用该方法计算位移时，采取手算的方式计算。一般采用JGJ120—2012《建筑基坑支护技术规程》弹性法把排桩支护结构按竖向弹性地基梁考虑，用有限单元法计算内力和位移，也称弹性地基梁法，用电算手段进行计算。全4层土的内侧土压力最大值均为10000kPa。

（三）深基坑稳定性验算

为保证深基坑工程的安全施工，支护体系的综合稳定性研究尤其重要，主要从以下几方面：1、整体稳定性验算;2、抗倾覆稳定性;3、嵌固深度计算;4、抗隆起稳定性。经计算整体稳定性、验算抗倾覆稳定性满足要求，嵌固深度为6.400m，抗隆起稳定性满足要求。

三、人工排桩支护深化施工技术

（一）施工工艺流程与质量控制关键点

人工排桩支护结构的施工工艺流程与设置的质量控制关键点如图4所示。

（二）深化施工技术措施

1、为了控制桩的垂直度偏差不超过0.5%，采取开挖1m为一施工段，用线锤检验其垂直度，经符合要求后再做孔护壁;因相邻桩之间的距离较近，所以排桩采用间隔法施工。

2、每个桩位置安排2名施工人员，其中一人在孔内施工，一人在孔外施工;利用手电筒保持相互之间的联络，施工人员时刻观察孔壁位移和裂缝变化情况，为防止孔内侧土压力的增加而导致孔壁的开裂及孔内侧土发生较大位移，将孔内挖出的土石倒在离孔口不少于5m处的地方，堆放高度控制在1m以内。

3、针对骤降大雨而地下水位升高，诱发透水流砂现象，采用的预防原则是“减少或平衡动水压力”。采取人工明排降低地下水位。

4、因施工项目地下水在圆砾层2.8～3.8m，故地下水采用明排为主要方式;排水口设置距离孔口大于5m处，连续明排降水及疏干地下水的控制深度以保证人工开挖基坑底部下1m为宜，每挖孔1m，及时浇筑护壁混凝土。

5、当人工挖孔桩在施工途中遇到岩石层时，为防止孔壁发生塌落，根据桩身短，直径较小的特点，采取多层板附加钢筋网加强技术措施。

6、采取间隔法开挖桩;当因地质情况而无法满足间隔1.2m时，2个相邻的桩组成连体双桩同时施工;当双桩相距较短而同时施工时，为防止孔壁发生塌落，采取加强技术措施。

在施工现场制作的2桩同时施工时预防坍塌加强技术措施。

四、施工监测与验证

根据规范GB50497—2009《建筑基坑工程监测技术规范》的要求，对排桩支护结构进行动态监测。为保证监测的有效性，监测基点设置在边坡两端没有开挖基坑地段且离端部第1个桩2m处，在排桩上部冠梁每8m处布置1个监测点，监测排桩竖向位移;在每隔8m处在排桩外侧设置1个监测点，监测排桩水平位移。在基坑开挖的过程中每天早晚各观察1次;待基坑开挖完后，每天观察1次;到桩的强度等级达到100%时，每周观察1次。通过对动态监测的数据分析和验证，排桩的最大水平位移为1.6mm，最大竖向位移为5mm，满足规范GB50497—2009《建筑基坑工程监测技术规范》的第6.2条和第6.3条要求。

五、结语

（一）通过经典法和弹性法对排桩承载力的计算结果比较可知，经典法不能充分发挥材料的强度，增加施工成本，且不能求桩的竖向最大沉降位移和地表沉降量值，故建议使用弹性法计算桩的承载力。

（二）本文提出的深基坑超高边坡人工挖孔排桩支护施工工艺流程与质量控制关键点以及护壁施工设计，经施工动态监测和验证，符合施工质量验评标准，保证工程质量。

（三）深基坑超高边坡人工挖孔排桩支护采取间隔法开挖桩，当施工途中遇到岩石层时，采取多层板附加钢筋网加强技术措施;当因地质情况而无法满足设计要求间隔时，3个相邻的桩组成连体双桩同时施工;本文提出的各工况多层板附加钢筋网加强技术措施，有效预防和控制桩孔壁裂缝的形成与发展以及坍塌，且施工简便，经施工动态监测和验证，满足JGJ120—2012《建筑基坑支护技术规程》要求，可供类似工程借鉴。

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