双排桩与斜撑组合支护结构在软土基坑施工中的应用

云南建工基础工程有限责任公司 昆明 650501

1 工程概况

背景工程场地位于昆明市南部滇池路口（主要交通干道），北接滇池路，南邻采莲河，东为6层建筑物（桩基础），西为居民小区住宅楼和老年大学。基坑形状为矩形，总用地面积40 553.13 m2，平面东西长约300 m，南北宽约160 m。

场地有高层住宅楼9幢，各幢高度为82～99 m，多为单点式楼，平面上以呈矩形分布为主；整个场地下均设有3层地下室，基坑周长约843 m，基础形式为桩基础，基坑开挖深度约16.40 m，周边环境如图1所示。

图1 工程周边环境

2 工程地质及水文条件

本工程基坑开挖范围内主要土层有：①杂填土，②黏土，②1黏土，③黏土，③1泥炭质土，③2粉土，③3粉砂，④黏土，④1粉土，⑤粉土。整个场地地下水类型主要为赋存于松散杂填土中的孔隙型潜水，以及粉土层、粉砂层（夹粗砂、砾砂）中的第四系微承压孔隙水。孔隙型潜水主要赋存于各粉土、粉砂层中，受大气降水和地表水（场地附近采莲河、居民生活用水及地下排水管渗漏水）补给和控制。

3 支护方案选择

3.1 支护方案

本基坑所处的滇池路周边是昆明市的软土区域，土质差，对支护的安全稳定很不利。基坑周边环境较为复杂，基坑开挖施工时需要严格控制基坑的位移，尽量减小对周边建（构）筑物的影响。

本基坑支护开挖深度较大，土质较差，根据规划基坑周边有轨道交通线路通过，周边道路地下市政管线密集，因此传统的放坡、锚索（锚杆）均无法实施，现有条件只能采用“全内支撑+排桩”或“斜撑+排桩”形式。

经过对2种方案的详细对比分析，基坑采用全内支撑支护方案的工程费用较高、施工工期紧张。经理论计算采用“单排桩+斜撑”支护形式，基坑的抗倾覆稳定性难以满足，桩顶部水平位移量达40 mm以上，会造成滇池路（主干道）路面开裂。经过专家多次论证后，最终选择“双排桩+钢管斜撑”作为本基坑的最优选择方案，典型施工剖面如图2所示[1,2]。

双排桩加1道φ609 mm钢管斜撑，支护桩φ1 500 mm，双排桩支护采用半逆作法施工，土方先开挖至深9 m后取台放坡至坑底，待基坑中部主体结构起来后，支护结构通过钢管反撑至结构底板。在双排桩支护坑底内侧深6 m、宽5 m范围设置了φ600 mm高压旋喷桩加固土，以提高坑内被动区土层的力学指标，增加抗倾覆能力。

图2 基坑支护剖面

3.2 止水方案

根据地质勘察报告描述，基坑开挖深度范围及坑底分布有厚度较大的粉土层，此粉土层透水性强，含水量大，均属中等液化土层，若不采取有效的止水措施，会给基坑及周边环境带来很大的安全隐患。结合施工和经济的要求，拟在基坑外设置1道φ600 mm长螺旋搅拌止水帷幕进行止水，同时在支护桩间设置φ600 mm单管高压旋喷桩与支护桩咬合进行加强止水和保护桩间土。施工时止水帷幕必须穿过粉土层进入黏性土层不小于1.50 m。

4 施工难题及处理方法

4.1 钢管斜撑的施工

本基坑开挖深度16.40 m，单根钢管斜撑长度16.70 m，斜撑的施工是施工的重点和难点。为保证斜撑受压的稳定性，在斜撑中部设置钢立柱对斜撑进行侧向约束变形。斜撑主要施工流程为：双排桩施工完成后，首先开挖至天然地面下9 m位置，并施工混凝土腰梁及斜撑的钢立柱；然后在中部继续开挖至基坑底部的同时，支护桩内侧预留上宽8 m、下宽15.40 m的梯形土堆；待斜撑底部对应位置地下室底板完成后，架设斜撑与支护桩上的腰梁及钢立柱连接；最后采用小型挖掘机开挖斜撑下部的土体。拆撑时支护桩通过600 mm×600 mm钢筋混凝土加撑间距8.20 m支撑在地下室楼板位置，然后拆除钢管斜撑。本施工难点在于：

1）技术复杂。钢管斜撑与立柱桩、后浇反力支座的接头施工难度大。施工地下室底板时，准确放线定位后，在相应位置设置预埋件再进行底板混凝土浇筑施工。预埋钢筋长度、钢筋搭接长度均应满足要求，接头拐角位置浇筑混凝土时应振捣密实，尽量平缓过渡，减少应力集中。

2）测量放线精度高。钢立柱、腰梁、底板预埋件与钢管支撑的中心线应在同一直线上。基坑施工放线应校核主体结构立柱、地下室底板预埋件的位置，存在问题应立即向监理和设计方反映。

3）现场管理难度大。斜撑架设及拆除工程与主体结构地下室施工存在交叉，施工前各单位应提前协调安排施工顺序，划分施工区域，减少因现场管理混乱造成的窝工和工期延误[3-6]。

4.2 基坑降排水

本基坑地下水位在地面以下2.50 m左右，开挖深度范围的中部分布有厚6 m淤泥质土，呈软塑状态，开挖坑底附近分布有厚度较大的粉土层，此粉土层透水性强，含水量大，易发生管涌。考虑到施工经历雨季且降雨量较大，针对以上情况，基坑采用了长28 m、间距0.40 m的长螺旋搅拌止水桩进行止水，以增大地下水的渗流路径。现场施工发现由于局部地层中泥炭质土和粉土厚度较大，根据设计提供的水灰比进行长螺旋止水桩施工搅拌时不够均匀，我方经业主和监理方的认可后，根据实际地质情况对水灰比进行优化调整，以保证止水帷幕的施工质量。此外，还对基坑顶部周边的土质路面进行硬化处理，设置坑顶截水沟、坑底排水沟，以便及时排水。

5 结语

本基坑开挖深度约16.40 m，按照昆明市工程经验一般采用桩锚支护方案，考虑到本工程基坑周边环境情况，桩锚支护方案无法使用。本次优化方案采用双排桩结合竖向斜撑方案。施工监测结果表明基坑顶部最大水平位移26.60 mm，竖向位移19.60 mm，未对周边建筑物造成实质影响，方案基本达到了技术可行、经济合理的效果。