地下车库软土基坑支护开挖方案设计与应用分析

□潘一丁（福建省围垦工程处）

随着城镇化进程的进一步加快，出现了越来越多的超高层建筑及各种地下空间建筑，深基坑支护工程一般属于临时性建筑，其安全储备较小，且影响安全的因素又非常多，事故相对容易发生，一旦发生事故造成的损失一般较大，社会影响严重。因此，如何安全、合理地选择合适的支护结构，并根据基坑工程的特点进行科学的设计是软土深基坑支护工程要解决的主要问题。

1.工程概况

余姚市中央公馆地下车库拟建的工程1、2、3号楼均设一层地下室并连通组成二期地下车库。基础除1#楼采用钻孔灌注桩外，其余均采用预应力管桩基础。本基坑支护工程现地坪标高-0.300m，地下车库基础底板底面标高-4.40m、-4.450m、4.550m（包括300mm垫层）。地下室基坑边坡支护长度约为320延长米。

2.工程地质

土层自地表向下依次为:①杂填土;②粘土;③泥碳;④淤泥;⑤粉质粘土,岩土工程地质如表1所示。

表1 支护设计涉及土层的物理力学性质指标一览表

3.降水方案

开挖深度内土层以粉质粘土、淤泥质粘土等为主，不适合井点降水措施，但可采取开排水沟槽加集水坑的办法排水。基坑外侧挖300mm×400mm断面水槽，在适当位置设集水坑，及时将地表积水排走。基坑内，在离坡脚30cm处挖200mm×200mm断面环基坑水沟，并在边角挖集水坑，及时将坑内积水排走，保持坑内作业面及坑底干燥。

4.开挖支护方案设计

经综合考虑其安全性和经济性等因素，本基坑支护主要采取水泥搅拌桩土钉墙复合支护或土钉墙支护自然放坡及钻孔灌注桩加土锚杆，结合打设水泥搅拌桩解决墙底土隆起问题。

二期地下车库基坑东侧局部采用钻孔灌注桩加土锚杆。北侧采用水泥搅拌桩土钉墙复合支护；其余采用放坡。

4.1 土钉墙施工工艺

4.1.1 土钉墙面层采用喷射混凝土，强度等级C20，喷射混凝土厚度为100mm。喷射混凝土采用干喷法，分两层施工。配合比(重量比)为水泥∶砂∶碎石＝1∶2∶2.5，黄砂为细砂，碎石为瓜子片。

4.1.2 土钉注浆材料采用水泥砂浆或纯水泥浆，水泥砂浆的配合比为1:0.2（重量比），水灰比为0.5。水泥砂浆应搅拌均匀，随拌随用。终止压力不小于0.4MPa。水泥采用强度为32.5MPa的早强型或普通硅酸盐水泥。锚管注浆量≥25kg水泥/m。

4.1.3 锚管制作：本工程采用打入注浆式锚管，打入角8～15°，向下。Φ48×3.0钢管前端敲成扁平状，管身上按梅花型每50cm钻出φ8mm孔洞，便于注入水泥浆液，孔洞从离边坡面2.5～3.0m处开始设置，直至管底。在管身孔洞靠前端侧焊上长3cm、规格φ14短钢筋或作用（面积）相当的铁片，避免泥土挤入孔洞。

4.1.4 锚管（管）头相互连接：均用Φ14钢筋横向焊接，并和钢筋网相焊接。

4.1.5 在喷射混凝土施工中，可根据坑壁土层含水量及土方开挖速度，适当添加2～5%的速凝剂。加水量以回弹量最小为准。

4.1.6 根据实际情况在边坡面适当位置设置泄水孔，插入PVC塑料短管。

4.2 钻孔灌注桩施工

基坑开挖前应进行钻孔灌注桩施工，待钻孔灌注桩的强度达到100%后方可再进行挖土。

钻孔灌注桩采用直径φ600，混凝土强度等级为C25。钢筋笼采用焊接，桩身混凝土保护层厚度50mm，桩底沉渣厚度不大于150mm。钻孔灌注桩充盈系数1.05～1.20，加灌高度0.5m，桩身不得出现夹泥、断桩等现象。桩位偏差：轴线与垂直轴线方向均不应超过50mm，垂直偏差不宜大于0.5%。

4.3 水泥搅拌桩施工

设置两排φ500@350水泥搅拌桩。同类桩之间水平搭接长度为100mm。采用“两下两上”、四次喷浆复搅，水泥掺入量15%，水泥采用强度为32.5MPa的早强型或普通硅酸盐水泥(下同)；外加早强剂为氯化钙(CaCl2、掺入量为水泥重量的1.5%)或生石膏粉(掺入量为水泥重量的2.0%)。水泥搅拌桩施工应安排在与工程桩施工同时及基坑开挖前进行，养护时间不少于21d。

4.4 带浆囊钻孔式土锚杆施工

带浆囊钻孔式土锚杆采用钻孔式施工，锚杆件采用φ22或φ25钢筋加工，钻孔直径120mm，外套为250浆囊袋，并设对中支架。作业面采用分段开挖，一般每段挖土长度10m左右，严禁超挖。

注浆采用低压多次注浆工艺，注浆压力不小于2.0MPa，注浆须慢速进行，稳压注浆应持续2min以上，确保充盈度。注浆压力及注浆量等参数具体通过试验确定。

土锚杆造孔至设计深度后应马上安设钢杆件，防止塌孔，所用钢筋应平直、无锈、无油。土锚杆施工质量要求：成孔深误差小于50mm，孔径误差小于5mm；土锚杆保护层厚度不小于30mm，土锚杆位置误差小于100mm。土锚杆注浆是成败的关键，必须严格控制每根土锚杆的注浆质量和注浆量；注浆管必须用软管、不得采用布条作为止浆塞。

4.5 基坑开挖

为了便于施工及有利于边坡稳定，土钉墙支护部分开挖坡度一般定为1:0.8，土层需分层、分段开挖，第一层深1.0m左右，其它各层基本按锚管排距实施。分段长度一般15m，视具体情况而定。下层土在上层土喷锚网支护施工后2d(至少48h)才可继续开挖。一定要严格按照喷锚网支护的要求深度和长度进行开挖，绝对不能超挖。

先在基坑四周挖约6～8m宽土钉墙施工工作面沟，基坑其它区域土层保留，待各层土钉施工完毕后，再将基坑中部土体挖除，坑底留30cm余土采用人工清理。挖土至基坑底后，应及时进行垫层施工。

5.基坑监测及成果分析

监测内容：基坑顶沉降监测；深层土体水平位移；地面沉降观测；周围建筑物变形观测。

施工阶段每天监测2次，非正常情况下增加观测次数；完成基坑开挖与变形稳定后，可适当减少观测次数。监测应进行到地下室外墙土方回填为止。

基坑沉降监测数据记录见表2。

表2 基坑沉降监测表

观测结果表明所观测的各种水平位移及沉降均未出现异常，满足基坑开挖支护方案设计要求。

6.结论

基坑支护安全是一个复杂的与多方面因素相关的系统工程。涉及工程地质、水文地质、工程结构、建筑材料、施工工艺和施工管理等诸多方面。本基坑工程的支护采用的钻孔灌注桩加土锚杆结合水泥搅拌桩土钉墙复合支护方案是可行和合理的,并且也是较经济的支护方案，保证了基坑的正常开挖与周围建筑物的安全。