某施工项目双排桩支护设计与施工探讨

韦世春

上海建工集团股份有限公司，上海 200000

1 工程概况

1.1 工程基坑支护概况

拟建项目为火车站站前广场，地下车库1层，地上1层为社会车辆及出租车停车场。±0.000 标高相当于绝对标高9.974m，平整后场地地面绝对标高按+9.274m考虑 （相对标高-0.700m） ，基坑基本呈规则多边形，周长约507m，开挖面积约10166m2。地下车库基坑底标高为-6.100m，挖深5.4m；地库东侧汽车坡道区域为后施工区域，基坑底标高为-9.250m，挖深8.55m。

1.2 基坑周边环境

本项目位于广东省肇庆市肇庆大道与西江北路交汇处，肇庆大道以北，肇庆市邮政局和肇庆交通集团以东，国铁站以南。场地周边环境较为复杂，周边环境具体如下：

①北侧：场地北侧邻近拟建国铁站和已建城际站。基坑开挖边线到用地红线最近约6.9m，到城际站最近约21.2m。城际站与国铁站在基坑3倍挖深以外，基坑北侧无管线影响。

③西侧：场地西侧为社会停车场，场地较为开阔，无周边建筑物及管线影响。

④南侧：场地南侧靠近肇庆大道，基坑开挖边线距用地红线最近约3.3m，距肇庆大道最近约18.2m，基坑南侧有管线分布，基坑开挖边线距离供电管线最近约4.5m，距离信号管线最近约6.0m，距离路灯管线最近约7.7m，距离雨水管线最近约8.4m，距离燃气管线最近约11.6m，距离电信管线最近约14.4m，距离移动管线最近约19.4m，距离给水管线最近约23.1m，供电管线在基坑1倍挖深以内，信号、路灯、雨水管线在基坑两倍挖深以内，燃气、电信管线在基坑3倍挖深以内，移动、给水管线在基坑3倍挖深以外。

1.3 工程水文地质情况

根据勘察成果资料，本场地为石炭系地层，岩土性较复杂，岩面埋深起伏较大，且上覆素填土、淤泥、淤泥质土层为主要软弱土层。自上而下为：①素填土、②1粉质粘土、②2淤泥、②3碎石、②4粉土、②5粘土、②6淤泥、②7粘土、②8碎石、②9含砾粉质粘土、③1粉质粘土、③2粉质粘土、③3粉质粘土。本次钻探揭露灰岩中有溶洞，见溶洞率为85%以上。

场区地表水不发育，主要受大气降雨及场区南侧星湖的影响。根据钻孔揭露，场地第四系主要含水层为碎石，属强透水层，含水量较丰富；粉质粘土、粘土、淤泥、淤泥质土、粉土渗透性较差，属相对隔水层；而素填土层厚局部较大，含上层滞水；下伏基岩中风化灰岩，其裂隙及溶洞发育，富含裂隙水及岩溶水；微风化灰岩，裂隙稍发育-较发育，含少量裂隙水，局部溶洞发育含溶洞水；地下水补给来源为大气降水及相邻地下水补给，与星湖具有水力联系。钻探期间测得地下水位埋深为1.60～2.50m。据当地资料，场区水位变化幅度1.00～3.00m。

2 基坑支护方案

2.1 支护方案选择

双排灌注桩：优点是造价经济，方便开挖施工和主体工程施工；施工速度快、工期较短；有利于控制基坑变形。缺点是对周边环境要求高，不适用于淤泥质等软土地区；钻孔产生泥浆较多，环境污染较严重。场地南侧管线较多，需要控制基坑变形。

土钉墙：优点是造价经济；无内支撑，土方施工操作面大；方便土方开挖；施工速度快、工期较短。缺点是占用较多内部场地；土钉对基坑周边管线有一定影响；变形不容易控制。场地周边有管线且距离较近，故不采用。

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结合本基坑的开挖深度、面积及周围环境情况，通过对工期、成本、施工工艺等因素的综合考虑，本工程拟采用双排钻孔灌注桩的围护型式。基坑南侧邻近用地红线和城市主干道，道路下方有多条管线分布，且距离基坑开挖边线较近，无放坡空间且无法采用锚索支护，挖深5.4m，采用双排φ800@1400 钻孔灌注桩，桩长15.0m，桩顶圈梁中心落低1.0m，止水帷幕采用双排φ800@500 高压旋喷桩，桩顶标高-2.050m，桩长9.5m。基坑降水采用明沟+集水坑形式。

3 双排桩施工

3.1 灌注桩施工工艺选择

旋挖钻孔灌注桩是指由旋挖钻机施工成孔的桩型。旋挖钻机成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，直至钻至设计深度。

优点：施工速度快、成桩质量好、环境污染小。对粘结性好的岩土层，可采用清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。

缺点：遇岩层无法钻进入岩。

结合本工程实际情况，站前广场属于城市的窗口，应减少施工的乘客出行的影响。为保障工程进度，建少环境及噪音污染，决定选用CR280C-1型旋挖机成孔工艺。

3.2 支护桩施工

2016年11月23日～11月25日进行支护桩 （D800灌注桩） 试桩施工，在-4～-10m范围塌孔、缩孔，无法成桩。

查看地质勘察报告，旋挖桩孔对应ZK177～ZK182钻探孔，地质为回填土、粉质粘土、粘土，局部有碎石。查看现场挖出的土质，土质较松散，密实度较低。上部为回填土，下部为粉质粘土。在-7m左右有较浅淤泥层，含树屑、树枝等杂物，局部有石头。塌孔原因包括：

（1） 机械上下产生的真空吸力有时很大，导致泥浆护壁不稳定；

（2） 当水从上往下流时，与土自重应力方向相同，土层会越压越紧，对施工有利；当水从下往上流时，与土自重应力方向相反，当水压力大于土粒重时，土粒会被水冲走，产生流土现象，引起塌孔；

（3） 由于原土层含树叶等腐殖土、淤泥，旋挖钻机转动时，带动树根，扰动原土层，破坏原土结构。提钻时淤泥涌出，引起缩孔、塌孔。

4 不良土层处理

针对旋挖成孔塌孔问题，经过综合比选，研究采用对易塌陷地基土进行局部加固处理，改良土层特性。采用高压旋喷桩对地基进行加固，高压旋喷桩加固地基的同时，起到了止水帷幕桩的作用；由于本工程邻近星湖，地下水丰富，止水帷幕桩的作用尤其突出。高压旋喷桩改良土层特性后，旋挖桩施工时较易成孔，能有效的防止大范围的塌孔缩孔。处理方案如下：

（1） 在基坑外排旋挖桩的内侧 （重叠1/3～1/2桩径） ，做一排高压旋喷桩止水桩，高压旋喷止水桩在施工-6～-10m范围，放慢沉管速度，加强地基处理效果；

（2） 在基坑内排旋挖桩外侧 （重叠1/3～1/2桩径） ，先做一排高压旋喷止水桩，止水的同时加固地基；高压旋喷止水桩在施工至-6～-10m范围，放慢沉管速度，加强地基处理效果；

（3） 两排高压旋喷桩施工完成，达到设计要求的强度75%后方可进行旋挖桩的施工。

5 基坑监测

根据设计要求，本基坑测点布置、监测控制值、报警值及监测频率如下：

（1） 基坑顶部水平位移、沉降监测：监测点14个，报警值25mm，控制值30mm，变化速率4mm/d；

（2） 地下水位监测：监测孔5个，报警值800mm，控制值1000mm，变化速率300mm/d；

（3） 围护桩深层水平位移：监测点5个，报警值30mm，控制值35mm，变化速率4mm/d；

（4） 周边道路沉降监测：监测点10个，报警值350mm，控制值40mm，变化速率4mm/d；

监测情况分析：基坑顶部水平位移：14个监测点 （WD1～WD14）累计位移变化范围 （3.0～9.6mm） ；

基坑顶部沉降：14个监测点 （WD1～WD14） 累计沉降变形范围 （-2.96～-5.42mm） ；

地下水位：5个监测点 （SW1～SW5） 累计水位变化范围228～612mm） ；

深层水平位移：5个监测点 （CX1～CX5） 累计内力变化范围（-0.59～5.34mm） ；

周边道路沉降：10个监测点 （ZD1～ZD10） 累计沉降变形范围 （3.08～-21.49mm） ；

各项监测点变化速率及累计变化量均没有超出报警值，从2017年1月10日开始监测至2017年11月16日基坑全部回填完毕，施工已对基坑支护结构和周边路面影响不大，基坑处于稳定状态。

6 结语

①本基坑工程采用了双排桩围护方案，从实际施工效果来看，双排桩围护能够有效的保护周边地下管线及基坑安全，减少内支撑施工对工期的影响，在今后的设计施工中有很好的参考借鉴作用。

②混凝土灌注桩在成孔时会产生大量泥浆，对于周边环境会造成一定的影响。因此，本工程选用旋挖桩成孔，具有施工速度快、噪音小、产生泥浆少等优点。

③在桩基成孔中遇淤泥等易塌陷土层，宜采取先施工高压旋喷桩对土层进行加固后再施工灌注桩，取得较好的效果。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[2] 周海军.基于11米深基坑的双排桩无支撑支护的实践研究[J] 陕西建筑，2011，189 （16） ：51-54.

[3] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].