深厚软土坑内加固对支护体系的影响

章金琼

ZHANG Jinqiong

(苏州光华岩土工程股份有限公司，江苏 苏州215003)

长三角地区存在深厚软土层，基坑围护设计时应考虑坑内加固措施，目前对于坑内加固是否参与围护设计计算尚无统一说法，而且坑内加固计算模式也无统一标准。目前，对于坑内加固的宽度、深度和达到的强度一般按经验取值来考虑，设计计算时一般不参与计算，加固仅作为富余安全措施考虑。对于深厚淤泥质土中的单层地下室，开挖深度不深，围护桩无法考虑嵌入下部硬土层内;若坑内加固效果完全不考虑，围护结构嵌固深度和桩顶位移均较大，则要满足理论计算将造成极大浪费，故对于无法嵌固至硬土淤泥的排桩计算时如何考虑坑内加固效果对工程具有指导意义。

本文以苏州吴江红星美凯龙工地北侧围护结构为例，对坑内被动区加固不同宽度、深度对支护结构整体稳定性和桩顶水平位移影响进行计算分析。

1 工程概况

苏州吴江红星美凯龙项目位于吴江区中山南路以东，云龙路以南地块。

本项目由一幢研发办公楼和红星美凯龙主楼、附楼及地下车库组成，地上4～22 层，地下均为1层，地下室相互连通，形成一东西长216.3 m，南北宽126.4 m 的大地下室，总建筑面积126509 m2，基坑开挖面积28395.7 m2，基坑开挖深度为5.50 m。场地北侧距用地红线为3.60 m，红线外为在建的云龙路复线，其余区域场地开阔。故围护方案北侧为考虑重点，采用钻孔灌注桩+一道旋喷锚杆支护，坑内被动区搅拌桩加固处理，其余区域采用二级放坡+坡脚搅拌桩的围护体系。

2 工程地质条件及水文条件

(1)地质条件:吴江区位于江苏省东南部，地处长江三角洲南缘的冲、湖积平原上，场地原分布有大量水塘，后进行了回填。由上至下对开挖有影响的土层分布见表1。

(2)水文条件:本场地浅层地下水为孔隙潜水，孔隙潜水主要赋存于第②号淤泥质粉质黏土层及其上覆土层中，浅部土层的富水性与透水性均较差，主要通过大气降水和地面渗漏补给，通过蒸发排泄。稳定地下水位为地面下0.90～1.20 m。

表1 地基土物理力学特性

3 计算分析

吴江地区淤泥质土相较上海地区淤泥有两个特性:含水量高，透水性差。由于水无法排出，这两个特性造成本地区淤泥质土性比上海地区更差。

一般吴江地区1 层地下室围护结构多采用若干排搅拌桩形成的重力式墙围护结构，本项目北侧由于场地狭小不满足重力式墙施工条件，需考虑排桩结构。排桩计算时若坑内处理不参与计算，灌注桩、锚杆长度均较长，同时桩顶位移也大，要满足规范要求围护造价较高;若考虑坑内处理，坑内处理到底考虑多宽、多深合适是一个值得探讨的问题。

围护结构本身既是一项临时性工程，又是一项高风险工程，在深厚软土地层中若一味追求安全则造价将巨大;而若一味追求经济则容易造成无法挽回的安全事故，而且吴江地区由于围护结构变形较大造成坑内工程桩偏位几十厘米的例子也很多。这就给本地区围护设计提出了更高要求，如何在经济与安全之间找到一个平衡点。

3.1 坑内加固宽度的分析

(1)坑内加固宽度与灌注桩整体稳定性的关系。从图1 可以看出，当灌注桩嵌固深度和加固深度不变时，围护结构整体稳定安全系数随坑内加固宽度的增加而增大，加固宽度在4～8 m 时，整体安全系数增大缓慢。

图1 坑内加固宽度与整体稳定性的关系

(2)坑内加固宽度与灌注桩桩顶位移关系。从图2 可以看出，当灌注桩嵌固深度和坑内加固深度不变时，坑内加固宽度在6 m 以内时，围护结构桩顶位移随坑内加固宽度增大呈接近线性的降低，但坑内加固宽度大于6 m 时，降低趋势变缓，大于10 m时，降低趋势更加平稳。由此可见，坑内加固宽度在4～6 m 时对桩顶位移的控制最明显，再增加宽度对控制桩顶位移贡献不是很明显［1］。

图2 坑内加固宽度与桩顶水平位移的关系

通过图1、图2 可看出，坑内加固宽度取4～8 m时，坑内加固对围护结构整体稳定性系数贡献低，但也满足稳定性要求1.3，同时加固宽度在4～8 m时，对桩顶水平位移的控制效果最明显。

3.2 坑内加固深度的分析

(1)坑内加固深度与灌注桩整体稳定性的关系。从图3 可以看出，当灌注桩的嵌固深度和坑内加固宽度不变时，围护结构整体稳定性随坑内加固深度增加而缓慢提高，当加固宽度在6 m 以内时，整体稳定安全系数随加固深度增加很缓慢，这也说明，当加固宽度在6 m 以内时，加固深度对整体稳定性安全系数提高贡献不大。当加固宽度大于10 m 时，加固深度对整体稳定性提高明显。

图3 坑内加固深度与整体稳定性的关系

(2)坑内加固深度与桩顶水平位移的关系。从图4 可以看出，当灌注桩嵌固深度和坑内加固宽度不变时，桩顶位移随着坑内加固深度增加呈接近线性下降，在坑内加固深度为4 m 时达到最小，坑内加固深度大于6 m 时桩顶位移反随加固深度增加呈线性增加。说明控制桩顶位移坑内加固深度在4～6 m 时比较合理。

图4 坑内加固深度与桩顶水平位移的关系

从图3、图4 可以看出，坑内加固深度对整体稳定性影响不大，坑内加固深度在4～6 m 时对桩顶水平位移的影响最明显。

4 围护结构参数的确定

综合以上坑内加固宽度和深度的分析比较，本项目采取Φ800 钻孔灌注桩+一道旋喷锚杆支护结构，经计算灌注桩嵌固深度10.2 m，锚杆长度22 m(锚固段15 m，自由端7 m)，坑内加固宽度取4.0 m，加固深度取5.0 m。计算时考虑坑内加固时桩顶位移为18. 83 mm，未考虑坑内加固时桩顶位移为42.27 mm。

目前基坑已回填完毕，监测结果显示，围护结构变形最大值为27. 1 mm，大范围变形值均控制在25 mm 之内，对于临时性项目，周边无重要建筑工程，变形完全满足要求［2-3］。

5 结 语

(1)结合本项目计算分析取值、实际变形观测数据和吴江地区多个项目实施情况，在软土地区采取坑内加固对控制围护结构整体位移有明显的效果，对提高围护结构稳定性是有效的。

(2)坑内加固宽度取4～8 m 时，对桩顶水平位移的控制效果最明显，继续加宽加固宽度对控制水平位移效果缓慢。

(3)坑内加固深度对整体稳定性影响不大，坑内加固深度在4～6 m 时对桩顶水平位移的影响最明显。随着加固深度增加，桩顶水平位移反而增大，故坑内加固深度不宜大于6 m。

(4)总体来说，坑内加固宽度和深度取值越大对整体稳定性的提高是有利的，但提高幅度不大，若为了提高整体稳定安全系数而一味增加加固宽度和加固深度意义不大。综合安全性、经济性，在满足整体稳定性条件下，坑内加固宽度可取4～8 m，深度可取4～6 m。

［1]陈富强，杨光华，曾进群.软土基坑坑内加固对重力式挡墙的影响研究［J］.广东水利水电，2009(12):1 -7.

［2]中国建筑科学研究院. JGJ 120—2012 建筑基坑支护技术规程［S］.北京:中国建筑工业出版社，2012.

［3]上海市勘察设计行业协会，上海现代建筑设计(集团)有限公司，上海建工(集团)总公司.DG/TJ 08—61—2010 基坑工程技术规范［S］.上海:上海市建筑建材业市场管理总站，2010.