无肥槽施工技术在深基坑支护中的应用

熊 昌 周小松

(机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710043)

无肥槽施工技术在深基坑支护中的应用

熊 昌 周小松

(机械工业勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710043)

结合某工程的水文地质条件，介绍了该工程的基坑支护形式，并阐述了无肥槽施工技术在基坑支护中的应用方法，经实践证明：无肥槽施工方法减少了土方开挖回填量、缩短了基坑风险期、解决了场地用地空间不足的问题。

基坑，无肥槽工法，支护形式，开挖回填

随着深基坑工程量越来越多，不同的施工方法所带来的效益区别很大，特别是西安地区土方费用较高，如何节省土方开挖、回填量是建设方以及支护设计人员不可回避的话题，且西安曾发现多个项目出现肥槽回填不实，造成后续地基下沉、变形，引起人们恐慌的例子。此外，目前西安深基坑一般暴露时间较长，超深基坑实际使用期限一般不少于2年，超过了规范的使用期，如果单纯靠增加基坑支护措施的安全度来平衡超期使用带来的风险，如此，支护成本则会大大增加。如何找到一种既能节约支护成本又能降低支护风险的支护方式已成为越来越多工程技术人员所思考的方向。无肥槽施工技术恰恰能降低此风险，基坑采用无肥槽施工，直接在桩间喷面上做防水施工地下室侧墙，一般多层地下室，施工1层～2层后支护风险大大降低，如此，可显著缩短基坑支护风险期。且无肥槽施工消除了肥槽回填质量差造成的相关质量通病，大大降低了土方开挖回填量，在不增加用地面积的情况下，能扩大地下室面积，在不减少地下室面积的情况下，能有效降低基坑支护代价。由于有前面所述众多优点，无肥槽施工技术越来越受到建设方以及设计方的重视，陕西越来越多深基坑采用此种方式以节省工程整体成本以及降低支护安全风险。

1 工程实例

1.1 工程概况

场地位于西安市高新开发区，主要由公寓楼、展厅及地下车库组成。地面标高介于408.83 m～409.89 m。场地地貌单元属皂河二级阶地。基坑绝对开挖深度约15 m。

1.2 场地地层情况介绍

根据钻探现场描述、原位测试及室内土工试验结果，现自上而下分层描述如下：

①1杂填土：灰褐色，稍湿，以黏性土为主，含大量灰渣、砖渣等，结构杂乱，岩性不均。局部厚度较大。该层层厚0.50 m～9.80 m。①2素填土：浅褐色，稍湿，以黏性土为主，含零星灰渣、砖渣等，结构杂乱，岩性不均。局部厚度较大。该层层厚0.40 m～9.80 m，层底深度0.40 m～9.80 m,层底高程399.34 m～409.43 m。②黄土：褐黄色，硬塑～可塑，大孔隙及虫孔发育，含较多云母片，蜗牛壳。具湿陷性。层厚0.40 m～10.1 m，层底深度9.50 m～10.50 m,层底高程398.82 m～399.75 m。③古土壤：红褐色，可塑～硬塑，孔隙发育，具团粒结构。含钙质网膜，底部有0.3 m厚的钙质结核层，较富集，核径一般为1 cm～3 cm，局部成层，局部具湿陷性。层厚3.80 m～4.50 m，层底深度13.70 m～14.90 m,层底高程394.54 m～395.48 m。④黄土：灰黄色，软塑～可塑，孔隙发育，含零星、结核。层厚0.50 m～4.20 m，层底深度14.80 m～18.50 m,层底高程390.65 m～394.43 m。⑤1细砂：浅黄色，饱和，中密。砂质纯净，级配不良；成分为石英、长石及少量暗色物质。呈透镜体分布。层厚2.50 m～3.90 m。⑤粉质黏土：灰黄色，软塑～可塑。针状孔隙发育，含少量铁锰质条纹、砂粒、钙质结核等。局部夹薄层⑤1细砂，偶见蜗牛壳。层厚6.00 m～9.10 m，层底深度23.7 m～24.60 m,层底高程384.49 m～385.83 m。⑥中砂：浅黄色，饱和，密实。砂质纯净，级配不良；成分为石英、长石及少量暗色物质，局部颗粒较粗，含零星砾石。层厚2.9 m～4.20 m，层底深度26.9 m～28.20 m,层底高程381.23 m～382.14 m。

1.3 水文资料

勘察期间(2011年12月)，地下水静止水位埋深为14.60 m～15.90 m，相应标高介于393.33 m～394.39 m，属潜水类型。据区域水文地质资料，水位年变化幅度2.00 m左右。基坑开挖期间未见地下水，不需要进行降水作业。

2 基坑支护形式

由于场地用地紧张，距周边建筑物距离较近，局部地段地下室外墙线距离现有5层砖混建筑约2 m，5层砖混建筑基础埋深为2.5 m，若按有肥槽施工留1.5 m宽肥槽宽度，则常用的锚拉桩支护无法施工，为此，我方作为支护设计单位给建设方建议，在不减小地下室面积的情况下，采用无肥槽工法施工，这样地下室外墙线距离支护桩施工线留约0.25 m护坡桩施工误差以及桩间喷面的厚度，可采用传统的锚拉桩支护。

2.1 基坑距相邻建筑物较近处支护方案

考虑到相邻5层建筑的基础埋深为2.5 m，设计将护坡桩桩顶下放2 m，上部采用放坡挂网喷面，尽量降低支护代价。

采用桩顶下压2.0 m锚拉桩支护，护坡桩间距2.4 m，锚索间距1.2 m，桩径800 mm，2层预应力锚索进行支护。护坡桩内侧采用挂网喷面进行封闭处理，网筋6.5@250，喷射混凝土面层厚度为80 mm，混凝土强度等级C20，网筋与护坡桩采用M14膨胀螺栓连接，膨胀螺栓水平间距与护坡桩水平间距匹配，竖向间距1.3 m。

护坡桩桩长18.5 m，桩顶设置冠梁，护坡桩纵向通长主筋20Φ25，螺旋筋φ8@100，加劲筋Φ16@2 000，冠梁主筋12Φ16，箍筋φ8@150；二层锚索均长25 m，采用3束15.2钢绞线。锚索自由段钢绞线外套φ20 PVC波纹管防腐。

2.2 基坑距相邻建筑物相对较远处支护方案

基坑边距离相邻建筑物较远处虽然没有建筑荷载，考虑到施工场地布置的需要，需要在基坑边放置材料堆场以及设置施工通道，桩顶也下放2.5 m，将护坡桩冠梁联通，提高整体支护体系刚度，提高施工效率，设计将护坡桩桩顶下放2 m，上部采用放坡挂网喷面，尽量降低支护代价。

采用桩顶下压2.0 m锚拉桩支护，护坡桩间距2.4 m，锚索间距1.2 m，桩径800 mm，2层预应力锚索进行支护。护坡桩内侧采用挂网喷面进行封闭处理，网筋6.5@250，喷射混凝土面层厚度80 mm，混凝土强度等级C20，网筋与护坡桩采用M14膨胀螺栓连接，膨胀螺栓水平间距与护坡桩水平间距匹配，竖向间距1.3 m。

护坡桩桩长18.5 m，桩顶设置冠梁，护坡桩纵向通长主筋18Φ25，螺旋筋φ8@100，加劲筋Φ16@2 000，冠梁主筋12Φ16，箍筋φ8@150；二层锚索均长21 m，采用3束15.2钢绞线。锚索自由段钢绞线外套φ20 PVC波纹管防腐。

3 无肥槽施工技术在本项目中的应用

本次设计方案本着经济安全的原则，采用无肥槽开挖方案，即基础筏板外边线外放0.25 m作为基坑开挖线。这种开挖方案与传统方式对应的支护结构形式一样，无肥槽开挖基坑边长较小，支护成本降低，不同之处在于基坑回填时，无肥槽开挖方案可以直接将桩间面板作为建筑物外墙模板，在桩间面板及建筑物外墙之间的空间上浇筑混凝土及做防水等结构，从而节省了该部分土方开挖及回填的造价，同时能避免由于回填不实而造成回填区附近管线不均匀沉降的问题，较传统的方案可节约成本。

传统的施工条件下，基坑侧壁与地下室外墙之间需预留1.50 m左右作为地下室外墙的施工操作空间，该距离主要考虑地下室外墙支模空间、支护结构(腰梁)占用空间等。

根据本项目基坑支护深度、用地条件以及地质情况，以该基坑东侧为例，由于其靠近5层砖混建筑，支护空间有限，宜采用桩锚支护体系，护坡桩桩径为800 mm，考虑护坡桩施工须离开相邻建筑外墙至少0.5 m，加上基坑侧壁与地下室外墙预留1.50 m操作空间，再考虑桩位及桩身垂直度偏差0.15 m。因此，采用传统施工工法，地下室外墙应离开相邻建筑外墙至少0.8 m+0.5 m+1.5 m+0.15 m=2.95 m才能满足施工要求。

“无肥槽”工法，顾名思义，就是将地下结构外墙与基坑侧壁之间预留的作业空间取消，达到“无肥槽”施工的效果。如图1所示为“无肥槽”工法示意图。

若采用无肥槽工法，同样以基坑东侧为例，暂定护坡桩桩径为800 mm，考虑护坡桩施工须离开相邻建筑外墙至少0.5 m，再考虑桩位及桩身垂直度偏差0.15 m，桩身混凝土面层按0.1 m考虑。因此，采用“无肥槽”工法，一期B区车库外墙与A区车库外墙仅需预留0.8 m+0.5 m+0.15 m+0.1 m=1.55 m即可满足基坑支护施工要求。

通过以上分析，采用“无肥槽”工法，相较于传统工法，可节约2.95 m-1.55 m=1.40 m的支护空间，相较于节省肥槽土方开挖回填费用，其更大的优势在于可以增加地下结构的面积。

但是“无肥槽”工法也存在一定的限制条件，在地下结构的基础须消除湿陷性或者地下室底板、承台外挑等情况下，“无肥槽”工法的应用均会受到限制。然而，对于本项目来说，地基土无需消除湿陷性，且地下室底板无需外挑结构，因此，无肥槽工法具有可实施性。

综上所述，无肥槽工法在本项目基坑支护工程中的应用是可行的，且具有较为可观的经济效益，相较于传统工法，其优势主要有以下几点：

1)“无肥槽”工法可节约肥槽土方开挖回填的费用。以本项目基坑为例，“无肥槽”工法节约支护空间1.40 m，基坑深度按15.0 m考虑，周长按600 m考虑，节约的土方量为：1.4×15×600=12 600 m3，土方开挖回填单价按照200元/m3考虑，则采用“无肥槽”工法节约的成本为：12 600×200=252万元。

2)“无肥槽”工法可增加地下结构面积。以本项目基坑为例，“无肥槽”工法节约支护空间1.40 m，基坑周长按照600 m考虑，则采用“无肥槽”工法可增加地下结构面积为：600×1.4×3=2 520 m2，由此创造的经济效益将超过千万元。

3)“无肥槽”工法能减少地下室外墙一侧支模产生的费用。由于“无肥槽”工法为单侧支模，相较于传统工法的双侧支模，“无肥槽”工法能节省一侧支模的费用。

4)“无肥槽”工法为桩墙共同受力，可减小地下室外墙厚度。由于“无肥槽”工法护坡桩桩身与墙体直接接触，二者共同受力，因此，可以减小地下室外墙的厚度。

5)“无肥槽”施工技术能降低基坑暴露时间过长带来的风险，基坑采用无肥槽施工，直接在桩间喷面上做防水施工地下室侧墙，一般多层地下室，施工1层～2层后支护风险大大降低，如此，可显著缩短基坑支护风险期。

4 项目建设情况

1)本项目规模很大，且位于高新区核心地段十字路口，参观、考察人员到场比较频繁，对我公司宣传及业务承揽有积极作用。

2)本项目带来了岩土工程领域新的机遇与挑战，特别是地铁管理部门相关规定出台后，相关支护措施也发生了改变，这也要求设计人员今后考虑基坑支护方案时如何在规划范围以内实现基坑的安全，并且做到经济可行。

3)本项目在众多大型单位投标中中标，全凭我单位的技术实力，为树立我院品牌优势做出了贡献。

4)采用无肥槽施工方法，缩短基坑风险期，减少了肥槽土方开挖回填量，消除了一般地下室周边肥槽不容易夯实而普遍存在沉降变形的质量通病，便利了现场施工布置。

5)采用无肥槽施工方法，为建设方解决场地用地空间不足带来的施工难题，目前地下室已施工完成，主楼已封顶，获得建设方的好评。

On application of no-fertilizer tank in deep foundation pit support

Xiong Chang Zhou Xiaosong

(ChinaJikanResearchInstituteofEngineeringInvestigationsandDesignCo.,Ltd,Xi’an710043,China)

By combining with the hydrogeological conditions for some project, the paper introduces the foundation support of the project, illustrates the application of the no-fertilizer tank in deep foundation pit support, and proves by the practice that the construction method can reduce the refilling volume of the earth excavation, shorten the risk periods of the foundation pit, and solve the defects in space of the site.

foundation pit, no-fertilizer tank, support form, excavation refilling

2016-12-08

熊 昌(1984- )，男，硕士，工程师; 周小松(1984- ),男，硕士，工程师

TU463

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