浅谈中心城区高水位岩溶区深基坑支护设计

文/舒煜平 广西中盛建筑设计有限公司 广西桂林 541000



浅谈中心城区高水位岩溶区深基坑支护设计

文/舒煜平 广西中盛建筑设计有限公司 广西桂林 541000

深基坑支护设计具有一定的综合性，特别是在城区中心的深基坑支护，随着深度的增加，基坑支护的难度也会相应成倍增加，支护与止水设计方案合理性、经济性、可行性至关重要，经济效益及社会效益影响较大。

基坑；基坑支护；止水帷幕

随着城市建设的发展与进步，深基坑工程的发展也呈良好趋势。深基坑是比较新的岩土及结构工程。城市的基坑工程在生命线工程以及房屋集中的市中心，开挖基坑工程时，不能进行放坡，基坑开挖工作必须进行人工支护，才能够保证基坑工程的安全。深基坑支护设计具有一定的综合性，特别是在城区中心的深基坑支护，随着深度的增加，基坑支护的难度也会相应成倍增加，如果在城区中心又是高水位岩溶塌陷区，更是难上加难；城区中心的深基坑支护，其影响范围内的建筑物距离基坑较近，及其基础形式与埋深不同，基坑周边各类地下设施，如水暖、电缆煤气、污水、雨水、热力管线或管道等分布和性状复杂，要完全弄清楚其情况非常困难。

一、支护结构方案比较和优化设计选型

1.排桩加锚杆

a.锚索穿过各种层施工可能存在一定困难，施工速度慢。

b.锚索长度较长，远端锚固力不可靠，由于城市中心建筑物（构筑物）相对较密集，基坑勘察中，锚杆远端地勘困难，无法提供较准确土层参数。

c.考虑土的性质，锚杆实施成功率不高，需通过各种实验数据满足设计要求，锚杆抗拔力达不到设计要求情况较多。

d.锚杆在砂卵石地质成孔难。

2.排桩加内支撑A，常规施工法（埋入格构式柱，以格构式柱支撑梁式水平支撑）

a.基坑平面形状适应性差，基坑形状较为不规则时，较多转角部位需要特殊处理，支撑格构式柱间距约8m，在边角处影响施工开挖。

b.需要换撑，拆除支撑。

c.支撑构件不能重复利用，成本造价高。

3.排桩加内支撑B，半逆作法施工（埋入钢管混凝土柱，以主体结构梁板作为内支撑）

a.施工开挖至负一层地下室底板标高，施工负一层结构梁板作为内支撑，逆向开挖以下土方，然后施工基础；施工技术要求高，难度系数较大。

b.支撑构件可以重复利用，节约工程造价

c.支撑可靠，基坑支护桩水平位移小

二、止水帷幕方案比较和优化设计选型

1.高压旋喷桩互咬形成止水帷幕

高压旋喷桩，是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体。

a.适应性差，适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土等，对于含卵石黏土层、含卵石砂层、含粒径较大碎石土层、坚硬黏性土层，水泥浆难以喷入土层内形成连续搭接的水泥加固体。

b.桩长较长时，垂直度难以控制，桩与桩有效搭接长度无法保证，止水质量差

c.对环境影响较大。采用单管施工，喷浆效果不佳；若采用双管或三管复喷法施工，振动较大、噪音较大，容易污染环境

d.场地要求较高。对于水位较高深基坑，一般采用双排桩作止水帷幕，止水帷幕厚度较大，需要场地较宽；在岩溶塌陷区，容易出现注不满浆情况，直接影响止水效果。

2.新式三轴搅拌桩施工的水泥土搅拌墙止水帷幕

新式三轴搅拌桩施工的水泥土搅拌墙，简称SWM工法，即是利用专门的多轴（常用有三轴和五轴）搅拌设备，就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，采用重叠搭接施工，形成具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下连续墙体作为止水帷幕。若水泥混合体未结硬前将H型钢或其他型号钢材插入搅拌体内，可以作为地下开挖基坑的挡土和止水结构。

a.对不同土体适应性强，适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土、含卵石黏土层、含卵石砂层、含粒径较大碎石土层、坚硬黏性土层

b.可靠性好。钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系强化剂与土体得到充分搅拌，而且墙体全长无缝。

c.对环境影响较小，工期短。水泥土墙体厚度较小，基坑周边场地要求不高；施工过程中基本无噪音，无振动，不扰动邻近土体，不会产生地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害；施工期间不产生废土外运

d.场地要求较高。设备较大较重，场地需要有一定承载力，施工拐角、畸角止水帷幕较困难，需要采用搅拌桩复施工该部位止水帷幕。

三、应用背景

通过在实际工程，广西桂林市·五美路停车场商住楼项目中的应用，该建筑物为10层，地下设三层地下室，第三层地下室室内地面标高为-12.800m，本项目采用框支剪力墙结构。基础形式拟采用筏板基础，基础底标高约为-14.100，局部集水坑、电梯坑。抗浮设计水位约为-5.100，常水位约为-2.100。由于采用楼板作为水平支撑，节约了设置水平支撑梁及拆除的费用约360万元；采用半逆作法节约了工期约5个月；基坑开挖对周边建筑及设置影响较小，经济效益及社会效益较好。对于类似情况的项目极具参考和推广价值。

结束语：

通过以上比较，对于城市中心区域高水位深基坑选用排桩加内支撑半逆作法施工（埋入钢管混凝土柱，以主体结构梁板作为内支撑），以新式三轴搅拌桩施工的水泥土搅拌墙作为止水帷幕较为经济合理。

随着城市建设的发展与进步，土地的利用要求越来越高，深基坑工程的发展也呈必然趋势，合理选择支护结构方案尤为重要，经济效益及社会效益影响越来越大。

［1］型钢水泥土搅拌墙技术规程（JGJ/ T199-2010）.

［2］建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）

［3］钢管混凝土结构技术规范（GB 50936-2014）.