长短桩组合重力式挡土墙在淤泥质大面积浅基坑中的应用

□文/李建钢

长短桩组合重力式挡土墙在淤泥质大面积浅基坑中的应用

□文/李建钢

淤泥质大面积浅基坑支护方案常采用重力式挡土墙结构支护形式，由于淤泥质土层较厚，整体稳定性及抗倾覆等采用同济启明星深基坑计算软件计算时，在墙体宽度一定的条件下，嵌固深度超过某一长度后，随着墙体加长，整体稳定性、坑底抗隆起及抗管涌安全系数增大，而关乎基坑安全的抗倾覆安全系数反而降低。为解决这一问题，计算模型采用长短桩组合重力式挡土墙计算模型，使得各项验算指标均满足规范要求。

重力式挡土墙；淤泥质土；大面积浅基坑；抗倾覆；长短桩组合

1 工程概况

拟建物位于天津空港加工区西七道、西八道、航天路、航空路合围地块内，为现浇钢筋混凝土结构。基础平面呈矩形，长201.6m，宽67.2m。现场地坪标高为-1.200m，基坑底标高为-6.700m。基坑净深度5.5m。

2 工程特点

基坑面积大，东西方向比较长，跨中变形不易控制；坑底有较厚淤泥质粘土层，含水率高；基坑支护变形控制较严格，特别是北侧西七道及东侧航空路基坑变形允许值30mm，基坑支护如采用支护桩+内支撑工艺，变形易控制，但工期长、造价高，土方开挖也不方便。

3 地质条件

场地地势较为平坦。按地层形成时代，成因类型及工程地质特征划分为6个工程地质层，进而按岩性组合及岩土力学性质划分为10个工程地质亚层。基坑涉及深度范围内各层土性及分布规律见表1。

表1 基坑涉及各土层土性计算选用指标

续表1

场地地下水为潜水～微承压水类型，主要受大气降水补给，以蒸发为主要排泄方式，地下水类型为III类，初见水位埋深1.50～1.75m，稳定水位埋深1.70～2.00m。

潜水位的变化受大气降水影响十分明显，高水位期出现在雨季后期的9月，低水位期则出现在干旱少雨的4～5月。潜水位变化幅度值为0.8m/a。

4 基坑周边环境情况

拟建物北侧为西七道，该侧地下室外墙距红线15.3m，坡道外边线距红线约1.2m，红线外是现状道路边线；南侧为西八道，该侧场地较开阔；西侧为航天路，该侧场地开阔；东侧为航空路，该侧地下室外墙距红线13m，东侧坡道外边线距红线最近处约1.1m，红线外为现状道路边线；四周无地下管线。

5 基坑围护方案

根据基坑平面形状、深度，场区地质水位情况及周围所处环境状况，综合考虑基坑支护安全、经济、施工可行性等多方面因素，采用8排格构式水泥土搅拌桩形成止水帷幕，兼作为开挖时的挡土墙。墙深9.5m，插入坑底以下6m。其中靠近坑内侧2排加长3.5m，插入坑底以下9.5m，以解决施工降水及计算中坑底隆起和抗倾覆不能满足要求的问题。实际工程效果也证明了采用长短桩组合的格构式水泥土搅拌桩施工效果良好。

坡道处采用φ700mm@900mm灌注桩，桩间用φ600 mm高压旋喷封堵，坑内留被动土。坡道处的50mm厚素混凝土护面随挖随做，施工时不影响坑内下一步工序的进行。

6 施工监测

6.1 监测方案

结合周围的环境情况确定测点布置方案，在西七道沿线设置7个道路沉降观测点，在航空路侧设置3个道路沉降观测点；其他侧不作为监测重点，不设置地表沉降观测点。沿基坑四周，在水泥搅拌桩重力式挡墙上设置18个围护结构水平位移测点,见图1。

图1 测点布置

6.2 监测数据

从2010年11月18日9时开始至2010年12月8日15时每2d观测一次，此后，各项变形趋于稳定，从12月9日至12月23日每3d观测一次，直至12月25日各项变形已稳定。此时基坑支护水泥搅拌桩桩顶最大水平位移出现在测点13，为23mm，最大地表沉降在测点 5，为 14mm。

1）监测数据分析。由于工程属大面积浅基坑工程，基坑平面面积约1.25万m2，土方开挖施工时，为有效保护临近道路，控制因土方开挖引起的水平变形，尽可能减小由于跨度大而产生的水平变形，采取从西向东退挖的方法，随挖随打垫层，有效形成护底效应，减小由于施工周期长所导致的累积变形；开挖过程中充分发挥信息化施工的手段，如变形达到报警值，暂缓开挖，及时施工已开挖区段的基础底板。在基坑开挖至坑底标高后监测频率2次/d，监测数据当天及时反馈。

从监测数据看，本工程的围护系统是安全有效的且土方开挖从西向东一直没有出现间断，出土量达到10000m3/d。

2）计算模型分析。根据地质勘查报告提供的基坑支护设计参数及类似工程施工经验，综合考虑安全、经济、可行等因素，采取理论与经验相结合的方法，采用8排格构式水泥搅拌桩+每15m增加墙垛的方法。采用同济启明星软件计算，模型在宽度一定的条件下，嵌固深度超过某一长度后，挡墙整体稳定性、坑底抗隆起及抗管涌安全系数随加长随之增大，而挡墙抗倾覆安全系数反而减小，这种计算结果与理论不符。

当围护结构设计模型采取8排格构式水泥搅拌桩宽度4.2m，嵌固深度6.0m时，挡墙抗倾覆、坑底抗隆起及抗管涌安全系数均满足规范要求，而整体稳定性安全系数为1.21，不满足规范规定＞1.3的要求；当围护结构设计模型在宽度不变条件下，将嵌固深度调整为9.5m时，围护结构的抗倾覆安全系数为1.19，不满足规范规定＞1.3的要求，其他安全系数均满足规范要求。

为解决这一软件计算问题，计算模型采用长短桩组合计算，抗倾覆、抗滑移验算采取短桩作为计算模型；验算整体稳定性和坑底抗隆起及抗管涌，采取长桩作为计算模型，最后综合确定围护结构设计长度。

7 结语

1）工程累计水平变形仅23mm，地表累计沉降14 mm；为类似工程设计与实践进行了大胆创新，节省了投资，确保了周边环境的安全。

2）采用长短桩组合计算，实践证明是可行的。

3）重力式挡墙顶部加设200mm厚盖梁，对于控制基坑变形，提高整体刚度，有一定的积极作用。

4）随挖随施工混凝土垫层，早期形成护底效应，有益于控制基坑变形。

5）采取理论与实践经验相结合进行设计，有益于创新思路，在不断的探索与创新中，通过科学的技术措施方法和手段，加以控制，是本工程基坑支护设计取得成功的前提。

TU476.4

C

1008-3197（2011）04-18-02

2011-04-06

李建钢/男，1958年出生，高级工程师，天津市建设工程招标有限公司总经理，从事招标管理工作。