荷兰水乡三期工程深基坑联合支护施工技术

摘要：文章主要阐述了荷兰水乡三期工程基坑在面积比较大，周边环境及地质条件较差的情况下，采取了灌注排桩、搅拌桩等联合支护方式来保障基坑施工安全。实践证明该支护设计安全、经济，在本工程中取得了很好的效果。

关键词：地下室底板；基坑特点；开挖监测；围护桩；锚撑系统

中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）11-0161-03

一、工程概况

荷兰水乡三期工程基础采用预应力薄壁管桩，筏板结构。地下室底板面标高-8.60m，底板厚1200mm，考虑垫层后基底标高为-10.20m，车库基底标高为-9.95m，自然地坪标高为-2.90m，基坑实际开挖深度为7.30m和7.05m（局部电梯井、消防井处为9.30～10.50m）。综合考虑建筑物形状、工程地质条件、基坑周围环境等因素，基坑开挖总周长约850m，南北方向200m，东西方向190m，面积约35000m²。

二、场地工程地质条件及周围环境

（一）工程地质条件

根据工程地质勘察报告，在基坑开挖影响深度范围内的地基土层地质情况见表1：

（二）周边环境

基坑北侧紧靠规划道路，施工期间为农田，基坑距施工围墙最近约13m，该部位由于施工临设布置需要无动土放坡条件；基坑东面紧靠某明渠，渠深约2.0m，局部范围围护桩已无施工场地。明渠东面为一厂房；基坑南面为规划暗渠（现为明渠）相临，最近处仅约3.0m；基坑西面为规划河道，施工时河边作为主要运输通道，亦无大范围放坡动土条件。

三、基坑特点

从基坑周围环境条件、开挖深度和地质条件来看，本基坑具有以下几个特点：

1．开挖深度比较深，中央大型地下车库与商住楼的大面积开挖深度达7.05m和7.3m（电梯井和消防井等范围局部还需加深）。

2．基坑面积很大，施工时若将整个地下室范围整体开挖，基坑平面尺寸达200m×190m，由于规模大，基坑的空间效应相对较弱，对基坑的稳定和变形控制均不利。

3．虽然现场四周场地开阔，但受用地红线和局部施工场地的制约，沿基坑周边大面积动土放坡条件不具备。

4．基坑开挖范围内是具高压缩性的深厚软土层，加上工程采用的是抗侧向变形能力差的薄壁空心管桩，这类桩在施工时将在一定程度上扰动原状土，而且在短期内强度难以完全恢复，围护结构本身和基坑内部的土方开挖还需考虑避免对工程桩产生不利影响。

5．虽然地基土质以粘性土为主，土层渗透系数不大，但基坑西面和南面距明渠均很近，需特别注意基坑的防渗措施。

结合以上特点，基坑支护方案应重点考虑基坑自身的稳定，同时应避免对作为工程桩的预应力空心管桩产生不利影响。

四、基坑支护方案

结合本工程特点，经计算比较后有以下几种支护方案可供考虑：（1）排桩加撑锚式支护结构，包括排桩加内支撑或土层锚杆；（2）双排桩门架式支护结构；（3）单排桩悬臂式支护结构。

以上方案若单独采用，势必带来两个缺陷：（1）支撑平面布置难度很大，造价很高；（2）支撑杆件过长，混凝土收缩的影响很难估计，支撑的效果也不好。因此从基坑受力合理、施工可行、周围环境及围护造价等多方面综合考虑，决定采用钻孔或振动沉管灌注排桩（局部钢筋混凝土内支撑）结合坑底被动土加固的联合支护结构，靠近明渠附近采用水泥搅拌桩作基坑外侧的防渗止水帷幕，浅层局部采用土钉墙支护。

（一）围护桩

1-1、3-3、4-4剖面围护桩采用Φ700@1000钻孔灌注桩L=14.55（16.45）m，桩顶标高为-4.45m和-6.45m，桩身混凝土强度等级C30，钢筋笼钢筋采用焊接，主筋保护层厚度50mm，施工时要求桩位偏差不得大于50mm，竖向偏差不得大于0.5%，充盈系数＞1.1，沉渣厚度<200mm。

2-2剖面采用振动沉管灌注桩，桩径630mm，桩距900mm。

（二）锚撑系统

在1-1剖面（见图1）角部设置主支撑梁为700mm×800mm，次支撑梁为500mm×600mm的钢筋混凝土水平内支撑，设竖向支撑立柱四根，立柱上部采用井字形钢构架，井字钢构架顶部伸入支撑梁400mm，下部插入钻孔桩长度为2.5m。

基坑南面的2-2、3-3剖面场地异常狭小，经建设单位与有关部门协商后，基坑围护施工期间临时占用部分红线外荒地，在地下工程完工后予以恢复。2-2剖面（见图2）在-6.20m标高设置一道土层锚杆，锚杆总长度为25m，水平间距1.5m，钻孔直径150，采用Φ32钢筋作为杆材。距离明渠很近的3-3剖面（见图3），由于上层覆土压力减轻，使锚杆的抗拔力减小，因此在-6.20m和-8.20m标高各设一层锚杆，锚杆长分别为20.5m和16m，水平间距2.0m，钻孔直径150，采用Φ32和Φ25钢筋作为杆材，土层锚杆施工采取二次注浆工艺。

在4-4剖面（见图4）范围由于底板后浇带距离基坑侧壁较远，故此处采用“中心岛”方案，即在围护桩和先施工的中间底板之间设置斜向型钢支撑，支撑安装之前坑边保留三角土。

（三）土钉墙

为降低围护费用，2-2剖面在自然地面以下3m范围采用土钉墙，土钉竖向采用2排，长度7m，水平间距1.0m，倾角10°。土钉杆件采用Φ48×3.5锚管，管壁按梅花型布置Φ12@400注浆孔，浆液采用M15水泥砂浆，注浆压力0.8MPa。土钉墙面层采用100厚喷射混凝土，强度等级C20，内配直径为Φ6@200×200钢筋网，钉头通过Φ20钢筋与面网焊接。

（四）止水帷幕

对水源丰富的东面和南面局部范围（1-1、3-3、4-4剖面）止水帷幕采用双排Φ600@400水泥搅拌桩，搅拌桩插入坑底2.0m，采用32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.45～0.55，水泥掺量为18%，木质素掺量为水泥重量的0.2%。其余部位则利用自然土拱，不另设止水帷幕。

（五）坑底加固

因本基坑面积大，深度深，土质差，为控制基坑变形，减少围护桩配筋和截面，同时增加基坑稳定性，在2-2、3-3、4-4剖面坑底被动土范围设置条带状Φ600@500水泥搅拌桩加固区。

（六）基坑降排水

由于本工程基坑开挖面附近的地基土层主要为淤泥质黏土，土层透水性较低，围护结构已设置了止水帷幕，因此在基坑内外仅采用明沟、集水井排降地表水。

五、基坑工程施工

（一）土方开挖布署

根据上述支护方案，基坑在土方开挖时严格遵循分块、分层、对称的原则进行，做到随挖随撑，尽量减少无支撑暴露时间，并严防由于土面高差过大而使工程桩倾斜、移位或导致基坑变形过大。

施工总体安排按照先施工周圈围护结构，接着基坑内整体开挖到-5.90m面；然后开挖高层商住楼范围土方，此时各高层之间的土方在高层外轴线3.0m以外按1∶1.5自然放坡，施工堆场也放在-5.90m面；在高层商住楼施工至地面上一定高度后，逐块开挖剩下的土方。

（二）基坑开挖步骤

1．对于1-1、3-3、4-4剖面：（1）放坡挖土至-4.50m标高，施工压顶梁；（2）待围护达到设计强度，压顶梁强度达80%后，分层分块挖土至-6.50m标高，施工支撑或土层锚杆；（3）待支撑或锚杆强度达80%后，3-3剖面挖土至-8.50m标高，施工第二道土层锚杆，1-1、4-4剖面可直接挖土至坑底标高；（4）施工基础底板时，1-1、4-4剖面范围同时用毛石混凝土浇捣填实底板与围护钻孔桩之间的空隙；待地下室底板混凝土达到80%后拆除钢筋混凝土支撑。

2．2-2剖面浅层土钉墙范围：（1）沿基坑周边挖土至标高-4.10m，施工素混凝土护坡和第一道土钉；（2）待已施工完成的土钉墙达到80%设计强度后，进行第二阶段土方开挖，挖土至第二道土钉标高深度，每层开挖深度不得超过1.2m，沿基坑各边，每完成15m长度的土方开挖，立即进行相应范围的土钉墙及土坡护坡施工；（3）待已施工完成的土钉墙达到80%设计强度后，挖土至围护桩压顶梁底标高，施工土层锚杆和压顶梁；（4）待已施工完成的锚杆和压顶梁达到80%设计强度后，分层分块挖土至基底标高。

六、基坑开挖监测内容及结果

本工程围护体施工、基坑开挖和地下结构施工期间实施动态管理，严密进行监测。监测内容包括四周建筑物、道路及地下管线的沉降，围护体沿深度的水平位移（测斜管监测），基坑内外水位以及土层锚杆的轴力等。

1．在开挖前先对场地标高、周围建筑、道路管线的现状进行普查并做详细记录。

2．建立完整的监测手段及合理的监测方案，随时掌握施工过程中基坑周边环境的变化。要侧重监测和观察边坡的水平移位的竖向沉降，注意观察地表土有无裂缝，周围建筑物有无异常变化，掌握其发展规律。

3．施工中在坑后土体设置测斜管8根进行深层土体侧向位移观测；在坑外及坑内土体中各设水位观测孔4个进行地下水位观测；采用视准线法沿基坑边每隔15～20m设观测点对围护结构及基坑顶端位移量进行量测；同时对周边已建房屋、道路、管线等进行沉降观测。

4．每三天提供一次观测统计报表，遇特殊情况及时加密跟踪检查，并及时通报有关部门。施工现场配备一定数量的抢险、堵漏设备和材料，当观测值超常发展或超过预警界限值时，立即采取应急措施。基坑开挖后，每天用仪器进行桩顶位移测量和地面沉降测量。测量数据表明，在基坑开挖和使用期内，最大沉降量为22mm，压顶梁最大水平位移在挖至基底时，为35mm，桩后土体深层位移最大值为26.7mm，均在设计容许范围（50mm）内，基坑支护工程质量完好，对周围建筑物未造成任何不良影响。

参考文献

[1]刘建航．侯学渊．基坑工程手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．

[2]陈肇元，崔京浩．土钉支护在基坑工程中的应用[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997．

[3]建筑基坑支护技术规程（JGJ120-1999）[S]．

[4]建筑桩基技术规程（JGJ94-1994）[S]．

作者简介：刘石华，湖南人，供职于广东省地质局722地质大队。