内支撑+桩锚组合式支护在深基坑中的应用

云南建工基础工程有限责任公司 昆明 650501

1 工程概况

昆明市某基坑工程为昆明市城中村改造的一个地块，周边环境复杂，基坑东面紧邻9 m规划道路，规划道路的对面为正在开发建设中的A21#地块以及即将开发建设的A23#地块；南临菊苑路，菊苑路对面为即将开发的A26#、A27#地块，菊苑路路面下存在多条市政管线；北临25 m规划道路，规划路外为A19#地块；西南侧临昆明市人力资源中心，人力资源中心设地下室1 层，地上5 层；西北侧紧靠民航路，民航路宽15 m，道路下设有多条市政管线（图1）。

本项目总用地面积为54 112 m2；规划总图共有3 栋33 层、2 栋32 层、1 栋27 层、1 栋19 层的高层住宅建筑及部分2～3 层商业裙房，通设3 层地下室，基坑开挖深度约17.70 m，基坑周长约965 m。

2 工程地质条件

图1 基坑平面示意

勘察深度范围内，地下水类型主要为孔隙性潜水（指在深度80.00 m范围内），具有微承压性。孔隙潜水主要靠大气降雨及地表径流（金汁河）补给，通过蒸发排泄。孔隙潜水主要赋存于圆砾层中，圆砾层厚度小，分布范围局限，水量较小，富水性一般。

根据基坑专项报告，基坑开挖范围内土层主要为杂填土、黏土、粉土、圆砾等。

3 基坑支护方案比选[1-3]

（a）放坡支护。放坡支护适用于基坑开挖深度较浅，无软弱土层，基坑周边比较开阔，无重要建（构）筑物，此支护形式施工速度快、造价低。本基坑东北侧为拟建规划道路，邻近A21#地块，其中A21#地块基坑开挖深10 m，现已开挖完毕，考虑到2 个地块采用联合支护形式，采用放坡支护。

（b）土钉墙支护。土钉墙支护一般用于周围建筑物少，地质情况较好的情况，基坑开挖不深，此支护形式施工速度快，造价较低。本基坑东南侧和基坑北侧为规划道路，邻近规划的A23#地块和A19#地块，由于2 个地块修建了施工项目部，因此不具备全放坡条件，为了节省造价，在支护桩顶部采用局部土钉墙支护形式，下部采用排桩，降低支护桩长度。

（c）桩锚支护。桩锚支护主要应用于场地周围建筑物较多，基坑开挖深度较深，不能采用放坡支护和土钉墙支护，该支护形式刚度较好，适用性较强，此支护形式与内支撑相比施工速度快、造价低，比起放坡和土钉墙支护则施工速度慢、造价高。本基坑东南侧、北侧邻近规划的A23#地块和A19#地块，具备局部放坡+桩锚的支护形式，基坑南侧邻近菊苑路，不具备放坡条件，采用桩锚支护。

（d）内支撑支护。内支撑支护形式适用于周边建（构）筑物比较密集，锚索不能施工，基坑开挖深度较深，土层较差，只采用排桩支护不能满足支护刚度，内支撑支护形式刚度较大，变形控制较好，但造价高，不利于土方开挖，施工速度慢。本基坑西南角为阳角，并且邻近民航路，锚索施工困难，出现群锚效果，因此采用内支撑支护形式。

综合上述，本基坑周边环境复杂，只采用任意一种支护形式都不能满足基坑安全性、经济性和实用性，结合周边环境，本基坑同时采用4 种支护形式来满足工程的安全性，尽可能的方便施工、降低造价。

4 基坑支护方案设计

4.1 基坑支护结构思路

本基坑周边环境复杂多样，根据以往工程经验，结合不同支护形式的适用范围和条件，设计方案经过专家反复论证和优化，最终本基坑支护形式采用放坡支护、上部放坡+桩锚支护、局部内支撑的复合式支护体系。

4.2 基坑支护设计

由于本基坑四面条件不同，具体的支护方案也有不同，本基坑根据周边环境共分5 个支护剖面，在保证基坑安全可靠的基础上最大程度地降低了基坑造价，节约了工程成本。

4.2.1 基坑东北侧

基坑东北侧邻近A21#地块，A21#地块基坑开挖深度10 m，两个基坑高差相差约6 m，采用放坡支护，坡度采用1∶1，并采用网喷护面。

4.2.2 基坑东南侧和北侧

基坑东南侧和基坑北侧为规划道路，邻近规划的A23#地块和A19#地块，在支护桩顶部采用局部土钉墙支护形式，支护桩采用Φ800 mm@1 300 mm，长23 m，支护桩施工工艺采用长螺旋钻孔灌注桩，并在支护桩间设置5 排锚索，间距2 600 mm，锚索长12～24 m。

4.2.3 基坑南侧

基坑南侧紧邻市政道路，并存在金汁河，不具备局部放坡的条件，因此设计支护桩顶部标高与路面标高齐平，支护桩采用双排桩，桩Φ800 mm@1 300 mm，长23 m，支护桩施工工艺采用长螺旋钻孔灌注桩，并在支护桩间设置6排锚索，间距2 600 mm，锚索长17～23 m。

4.2.4 基坑西南侧

基坑西南侧位于基坑阳角位置，考虑到本位置邻近河道和市政道路，基坑外侧存在大量的市政管线，采用锚索支护将造成群锚效应，降低锚索拉力，因此采用内支撑支护形式。内撑设置3 道水平撑，支撑梁尺寸为800 mm×800 mm、600 mm×600 mm。支护桩采用Φ1 200 mm@1 600 mm，长32 m，支护桩施工工艺采用旋挖钻孔灌注桩。

4.2.5 基坑西侧

基坑西侧紧邻已有建筑物，已有建筑物设地下室1 层，支护桩Φ1 200 mm@1 600 mm，长31 m，支护桩施工工艺采用旋挖钻孔灌注桩，并在支护桩间设置6 排锚索，间距2 600 mm，锚索长12～17 m。

4.3 土方开挖设计

基坑土方开挖本着“分层、分段、随挖随喷、保持基坑支护体系安全”的开挖施工原则。并且考虑到存在软土，每层土体开挖深度控制在1.5 m以内，每段长度不得超过20 m，每段土方开挖完后立即施工锚索、腰梁，待锚索张拉后方可开挖相邻段土方。土方开挖过程中应采取措施防止碰撞支护结构或扰动原状土，并在开挖段做好排水工作，防止地下水、雨水在基坑边汇集，影响土体主动土压力，造成基坑变形。

4.4 基坑止水设计

结合本基坑周边环境，由于A21#地块止水已经施工，为了节省造价，让A23#地块止水桩与A21#地块止水桩相连接，形成全封闭止水帷幕。并根据基坑周边用地红线距离支护桩的距离，采用不同的处理措施。基坑北侧、东侧、南侧采用普通深层搅拌桩施工工艺，止水桩Φ500 mm@250 mm，长17～20 m。基坑西侧距离用地红线较近，采用桩间止水，止水桩采用高压旋喷桩施工工艺，Φ600 mm@350 mm，长21 m。

4.5 基坑监测

本基坑开挖深度较深，对基坑变形监测尤为重要，结合本项目特点应重点监测支护桩位移、土体深层位移、锚索应力、内支撑轴力等。监测频率严格按基坑监测相关规范要求，每天定时、定人进行监测，随时掌握土方开挖过程中支护结构的位移，对发生位移数据突变的应及时报告监理、业主、设计方，采取应急措施，以确保基坑安全。

4.5.1 围护结构

围护结构主要监测桩顶水平位移、桩顶竖向位移、锚索应力、内支撑内力、立柱位移等。根据本基坑特点，重点监测基坑南侧和西侧，在支护桩冠梁顶每隔15 m设置1 个监测点，监测支护桩的水平、竖向位移；西南侧内支撑位置设置支撑梁内力监测点，每层均设置3 个点；在立柱交接点位置设置水平、竖向位移监测点；锚索应力监测点在基坑南侧和西侧，每层锚索设置4 个应力监测点。

基坑东侧和北侧属于基坑拟建地块，无重要建筑物，在支护桩冠梁顶部每隔20 m设置1 个水平、竖向位移监测点；锚索应力监测点每层设置3 个。

4.5.2 基坑土体及周边环境

基坑土体重点监测深层位移，在基坑南侧和西侧分别设置深层水平位移监测点3 处和4 处，重点监测临近市政道路和建筑物的土体位移，在基坑北侧和东侧分别设置2 处深层位移监测点，通过土体深层位移掌握土压力变化情况，了解支护结构受力状态。基坑周边环境重点监测基坑南侧菊苑路的沉降及开裂情况，并重点监测清水河水位变化，坑壁是否存在漏水现象，基坑西侧重点监测人力资源大楼的沉降位移和倾斜位移。其他两侧主要监测施工道路沉降，监测点每隔20 m设置1 个。

5 深基坑施工主要技术措施

5.1 止水桩技术措施

（a）普通深层搅拌桩。采用P.SA 32.5水泥，水泥掺量≥60 kg/m，水灰比0.6，Φ500 mm@250 mm。桩机就位时，钻机安放应保持水平，钻杆倾斜度≤1%，桩位对中误差≤20 mm；当桩长＞10 m时，对钻杆倾斜度的要求应进一步提高，控制在0.5%以内，避免施工时因倾斜过大，造成桩体底部开叉，止水失效。

（b）高压旋喷桩。采用P.O 42.5水泥，水灰比0.8，水泥掺量≥200 kg/m。提升速度≤18 cm/min，旋转速度 ≤10 r/min。压缩空气气压≥0.7 MPa，气量0.5～2.0 m3/min，喷浆压力≥20.0 MPa，流量＞30 L/min。高压旋喷桩应在支护桩强度达到设计强度的70%后方可施工，并且施工过程中应分段跳打，每段长度≤5 m。

5.2 锚索

锚索成孔必须采用导管跟进成孔注浆，孔径200 mm，孔位允许偏差≤50 mm，锚索钻孔倾角按各剖面设计角度施工，孔深应超过设计长度1.0 m作为沉渣段。锚索钢绞线材料强度标准值为1 860 MPa。锚索下料时应注意预留张拉段长度。水泥浆采用P.O 42.5水泥拌制，水灰比为0.5，强度等级≥M30。二次注浆成锚，第1次采用常压注浆，第2次注浆压力为2.0～5.0 MPa，二次注浆时间间隔以注浆体强度≥5 MPa控制或根据现场试验确定。注浆管应随锚索下至孔底，二次注浆管应能承受5 MPa以上的注浆压力。

5.3 内支撑

5.3.1 立柱

立柱下设置旋挖钻孔桩，立柱桩混凝土等级采用C30；立柱的定位与垂直度宜采用专门措施进行控制，对格构柱还应同时控制转向偏差；立柱平面位置的允许偏差应为50 mm，垂直度的允许偏差应为1/150；立柱穿过地下室底板部分应增加止水钢板。

5.3.2 支撑梁

支撑标高的允许偏差应为30 mm；支撑水平位置的允许偏差应为30 mm；支撑梁混凝土等级采用C30，保护层厚25 mm。施工支撑梁，将梁底以下的素土进行夯实，并在梁底铺设2 层油毡作为隔离层。

5.4 土方开挖

（a）土方开挖严格按照分段、分层、跳挖的原则，根据基坑周边环境和支护形式，把整体基坑划分为3 个区域：基坑东侧放坡支护区域、内支撑区域、桩锚支护区域。

（b）基坑开挖采用盆式开挖法，在基坑周边预留宽15 m的土体反压支护桩，然后放坡开挖到基坑底，预留土体与锚索施工相匹配，分层、分段开挖。

（c）放坡支护区域先开挖到基坑底，然后进行工程桩施工。内支撑支护区域工程桩需在地面施工，然后再开挖土体，分层开挖，并施工支撑梁。

6 结语

由于基坑周边环境复杂，地质条件不同，单一的支护形式已经远远不能满足基坑的安全性和经济性。本工程基坑周边一侧为拟建场地，另一侧为原有市政道路和建筑物，使得基坑在支护设计中难度较大，结合工程实际情况，因地制宜地采用不同的支护形式应用在不同环境的位置，并在施工过程中进行全面基坑监测，实施动态设计、施工，在保证基坑安全性的基础上降低了工程造价，并极大地缩短了工期，取得了良好的成本效益。