老城区狭窄场地深厚杂填土条件下深基坑支护

李长华 钱美亚

土钉支护由于经济、可靠且施工快捷，在全国得到大量应用。在无锡地区，开挖深度不超过7 m的基坑土钉支护应用甚广，且有着大量成功的经验。但由于场地条件的不同，在不同的基坑中往往会遇到各种特殊情况，本文以市区某狭窄场地深厚杂填土成功实施土钉支护为例，说明只要精心设计、规范施工，此类情况土钉墙支护仍然是可行的。

1 工程概况

1.1 周边环境

某拟建酒店位于无锡市市区中心，场地条件极其狭窄。其东侧为交通流量极大的城市干道，下有大量综合管线，在东北角保留有一层烟酒杂货店，其基础与地下室外墙不足1 m;南侧为电信公司围墙，距离地下室外墙不足1.3 m，要求围墙保留;西侧为小巷，距离地下室外墙不足2 m;北侧为外贸局大院围墙和车库，距离地下室外墙不足2 m。

1.2 结构概况

本工程±0.00相当于黄海高程4.20 m，现场地坪标高为-0.300 m(相对标高)，坑底标高为-5.450 m，基坑大底板的开挖深度为5.15 m，坑内承台、集水井和电梯基坑深度0.9 m～1.5m不等。

1.3 地质情况

根据勘察报告，场区地质情况如下:①杂填土层，杂色，该层土成分复杂，上部含碎砖、水泥块等建筑垃圾，结构松散，均一性差，工程特性较差，层厚局部变化大。该层厚度4.0 m左右。②-1黏土层，褐黄色～灰黄色，硬塑状态，稍湿，含铁锰结核及青灰色高岭土条纹，土颗粒较细，切面光滑，干强度高、韧性高。工程特性较好。该层厚度2.6 m～4.5 m。②-2粉土层，浅黄色，层底变为灰色，饱和，稍密～中密状态，该层土光泽反应不明显，摇震反应迅速，干强度低，韧性低。工程特性一般。该层厚度1.2 m～5.9 m。②-3粉质黏土层，浅黄色，可塑状态，粉粒含量稍高，夹铁氧质锈斑。该层土切面稍有光泽，干强度中等、韧性中等。工程特性一般，该层在场地北部缺失。该层厚度2.3 m～3.8 m。

基坑支护设计参数如表1所示。

表1 基坑支护设计参数

1.4 地下水

本工程拟建场地内地下水主要为浅层潜水和浅层微承压水。浅层潜水水位埋深0.6 m左右，主要赋存于①杂填土中，浅层微承压水主要赋存于②-2粉土中。

1.5 特殊条件情况

综合各种资料分析，本基坑支护主要面临如下特殊条件:1)基坑上部土层为深厚垃圾填土，最大厚度达4.1 m左右，垃圾土体结构松散，由其构成的边坡稳定性差，对本次基坑支护带来不利影响。2)场地条件非常苛刻，缺乏放坡场地和大型机械施工作业面，同时出于经济考虑，采用围护桩支护可能性不大，但是采用普通的土钉墙支护则发生塌方的风险极大，因此要求设计人员能够充分考虑可能的破坏形式，精心进行针对性设计。

2 支护结构设计

2.1 支护方案选取

考虑上述实际情况，本基坑支护设计主要思路如下:1)本基坑在支护方案上沿用土钉墙形式，但是要结合杂填土厚度较大并且不能放坡这一事实，采用加长并且施加预加力的加强土钉进行变形控制，确保土体侧向不发生过大卸荷变形。计算按照土钉墙的设计步骤进行了分析。2)施工阶段加强动态管理，对可能出现的特殊情况做好处理预案，施工发现问题及时反馈设计，针对现场情况调整方案，以做到有的放矢。

2.2 支护结构设计

土钉墙的设计步骤为:1)根据土层及周边条件按经验确定土钉的设计参数及超载大小。本基坑的土钉设计参数按照表1选取，地面超载取10 kPa，坑边2 m范围内不得超载。2)根据基坑的开挖深度确定放坡坡度及土钉的布置间距。按照无锡地区的土钉墙设计经验，土钉的水平及竖向间距一般在1.0 m～1.5 m，本基坑根据其开挖深度竖向设置4道土钉，间距1.0 m，水平间距1.0 m，放坡不足 1∶0.3。3)根据以上两步建立计算模型进行分析计算。土钉墙计算分为两方面控制:一方面为土钉的强度控制，计算土钉的抗拔及抗拉强度是否满足要求;另一方面是土钉墙的整体稳定分析，往往整体稳定分析结果起到关键作用。4)根据计算分析结果进行支护结构施工图设计，基坑剖面图见图1。5)土钉施工应坚持分层开挖，分层实施，确保养护不少于7 d后施加预加力，预加力的大小按照静止土压力考虑，以防止杂填土因侧向卸荷后变形过大开裂，滑移。

3 特殊情况处理

考虑到本基坑实际，对此边坡采用以下处理措施:1)严格控制坑边堆载，要求坑边2 m范围内堆载不超过10 kPa;2)对基坑边坡加强观测，做好应急措施;3)确保预加力的施加和施工注浆质量;4)协调土建单位进行分块开挖，加快速度分块施工底板。

通过以上处理措施，确保了边坡的安全。

4 结语

本支护工程目前已成功实施，实践证明本处理思路和方案是合适的。通过本基坑处理过程，主要体会如下:1)土钉支护在无异常情况地层中通过合理建模设计，进行支护是可行的，即使在复杂条件下，只要根据实际情况的不同，掌握全面资料并进行充分分析，以边坡安全为目标采取针对性的综合处理措施，土钉支护仍然是可行的;2)针对复杂的地质条件和环境条件，首先应全面掌握第一手的资料，并据此建立符合实际的计算模型是确保复杂条件下基坑支护成功的第一步;3)基坑施工是一个信息化的施工过程，要求在复杂条件下各方均应树立高度的安全意识，如加快结构施工速度以降低复杂地质情况下基坑的时效风险;4)面对复杂的基坑边坡条件，要充分认识到钻孔土钉易造成杂填土浸水坍塌和钻孔过程中来不及成孔等实际情况，综合采取花管注浆、钢管插筋等多种快速方案，与土钉联合支护，确保支护效果;5)采用施加预加力方式预先控制杂填土的变形是解决老城区深厚杂填土基坑边坡安全的行之有效的方法，但是，如果基坑的深度较深，仍然需要采用其他的围护措施。

[1] GB 50007-2001，建筑地基基础设计规范[S].

[2] JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程[S].

[3] 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，2001.