四川某矿区复杂地质条件下深基坑支护方式研究

向昌杰

（四川省核工业地质局二八二大队，四川 德阳 618000）

1 工程概况

四川某矿区深基坑处于道路附近，形状为狭长型，长120m，宽30m～40m，整体占地面积大概为4200m2。场地环境为低丘台边缘部分，北高南低，西高东低，东西向高度差大约为2.5m～5.3m。南北向高度差约为3.8m～4.8m，最大高差约为6.8m，最大开挖深度为9m～14.0m。

2 场地条件

2.1 地质条件

在经过地质钻探的方法调查之后，得出地质条件状况自上而下为共为4种，分别是：①人工填土：主要为杂填土，约为0.90m～6.15m厚。②粉质黏土：主要存在于基坑的东南部分，约为0.6m～3.5m厚，塑性主要为软塑和硬塑两种。③黏土：基坑内西部较于东部较浅，厚度约为0.3m～8.25m，塑性主要为硬可塑和可塑两种。④泥质粉砂岩：部分钻孔夹中有中细砂和含砾粉砂岩，依照岩石的风化状况可大体划分为强风化岩和微风化岩[1]。

2.2 水文地质条件

场地位于山间断陷谷地边缘的较低地势中且地形并不陡峭。地下水的种类为孔隙潜水，主要借助于大气降水和地表迁流作为补充。孔隙潜水的主要赋存在于素填土和粘性土孔隙当中，水量不多，富水性较差。在坑深3.00m～5.50m左右的位置是稳定的地下水位，这些地下水能够缓慢腐蚀混凝土以及混凝土结构中的钢筋。

水文地质条件直接关系到基坑支护工程项目建设工作，因此保证水文地质调查工作的质量水准能够为矿区深基坑支护工程项目建设提供科学的数据依据，进而提升基坑支护工程项目质量安全[2]。水文地质对工程项目安全有着直接的影响，因为地下水水位升降，都会直接影响到岩土结构，造成岩土软化、管涌等情况。

2.3 场地周边情况

矿区西面位于老阳山山脚下，矿区附近具有大量的流动人员，因此可供施工的面积较为窄小。东侧面比邻建设路，附近设有排水管道和电缆线，场地的东边有一座十层的框架建筑，基坑种类为人工挖孔桩，约有13m深；西南面有一座7层的砖混建筑，基层的种类为人工挖孔桩，约为9m深；南面存在一座1层的砖混建筑和一座6层的建准建筑，基坑种类为人工挖孔桩，约为12m深；西南靠北的方向存在一座7层建筑物，基坑种类为人工挖孔桩，约为18m深，西南角存在一座10层的框架建筑，基坑的类型为人工挖孔桩，约为22m～25m深。

3 基坑特点及支护方案的选择与施工

该项工程施工可用场地较小，地质结构较为杂乱，基岩埋深高低变化较大。所以，基坑的支护工作在一方面需要对地下室土方和结构施工中对周边道路，房屋和地下管路等设施的威胁予以绝对排查，以确保深基坑和周遭建筑和设施不受危害。另一层面也需要依照工程施工场地的地质状况、现场状况和附近的环境，从基坑支护工程的安全水平、技术完善程度、经济效益和建筑工艺等多个角度出发，制定出所需价格最低、所需工期最短，建筑工艺最为科学的支护方案[3]。所以，依照多年来总结的实际施工经验和现场的实际状况，讲基坑大致分成4种类型，并采取4种不一样的支护结构方式，来实现结构平面布置的支护工作，如图1所示。

图1 基坑支护结构平面布置图

3.1 AB区支护方案

AB区处在场地的南部，建筑外墙边紧靠在建筑红线区域，这一区域的岩石面埋深大概为-10.0m，采取的支护方式为人工挖孔桩挡土，因为被建筑红线和建筑物外墙的干扰，特把地下室底板之上的挡土桩部分设计成半边桩，并在顶部设置工字钢用于支撑加固。

在开挖土方之后，半边桩成为了完整的支护面，将其进行简单的处理就能够作为地下室外墙的模板。并且挡土桩和工程桩的位置是同一轴线，因此在有限的空间中有效的利用了建筑面积[4]。而因为AB区域当中1200mm的工程桩有4根，因此为了便捷工程桩的施工，方便挡土排桩的设计需要，把工程桩和挡土桩同时挖出1800mm的桩径，4根工程桩开挖到地下室底板部分的2.0m的时候，将其缩为1200mm的直径后挖至设计标准高度。

3.2 BC区支护方案

BC区域的岩石面埋深较大，这一区域的基坑开挖深度约为10m，基坑内外部与地面的相对高度差约为3m，因此在基坑还没有正式开挖前就存在一个高将近3m的边坡。这表示这一区域的上部土层具有良好的工程性质。所以，在BC区域的支护结构采用的是疏散的人工挖孔桩辅以锚杆的方式。在BC区域采取这一支护模式，能够保证桩顶不会出现太大的偏移。同时扩大挖孔桩回见的距离，桩与桩之间采用价格较低的少筋混凝土板进行连接和支撑，实现整体基坑支护造价的降低，在满足于安全的条件下保障开销[5]。

人工挖孔桩直径约为1.2m，两根桩的距离约为2.5m，间隔中采取厚度为100mm的钢筋混凝土挡板，板内配置纵向筋为12@100，横向筋为16@500，并将横向筋使用冲击钻钻入进相邻桩中，深度约为100mm，挖孔桩桩顶部设置压顶梁，配置为1200mm×600mm。在每一根桩中再嵌入一条130锚杆，长度为25.0M，倾斜角度为30°。单锚具有600kN最大轴向抗拉力，锚索使用75钢绞线4根，使用0.45水灰比纯水泥浆作为灌浆材料

3.3 CD区支护方案

CD区域基坑需要开挖14.0m深，这片区域的风化岩面埋深约为地面下8.0m，因为岩石表面自身具有良好的稳定性，且上部土层含水量不高，由于可以使用成本不高的土钉墙支护方案，维持土层的稳定性，避免土体出现滑落，确保土方在开挖的时候保障基坑的安全和稳定。在强风化岩石之上，土钉之间的距离应为1.5m，竖向间距为1.0m，15°倾斜角，120mm直径，0.45水灰比纯水泥浆，并以梅花形布置。

3.4 DE区支护方案

DE区域的地下室外墙附近已经设置起多层建筑，且距离外墙边部仅有1.5m，同时和片区与的岩石表面埋深变化起伏较高，西部自然地面中2.5m深左右就是中风化岩层，而东边同等岩层则在14.5m左右[6]。依照这一特征，这一区域采取的是树根桩加锚杆的支护方案，树根桩使用的是直径较小的钻孔灌注桩，之前通常采用在处理软弱地基中，之外思考到人工挖空桩悬臂当土的稳定性，还适当降低了桩的悬臂高度和入土面积，并在一些区域采用了卸载，以避免外部载荷过大影响排桩。

图2 土钉墙结构示意图

4 支护的效果

本基坑支护工程的计算工期为100d，使用了多种支护结构方案，在充分考量所在场地的复杂地质条件和周遭环境的同时进行正确对策，甚至降低了施工时间，实际工期仅为88d。在施工的过程中，监管部门对施工质量展开了检查抽样，全部为合格状态，设计吨位全部达标。在施工的全过程中对边壁展开检测，发现边壁位移程度不大，在可控范围内。

5 结语

（1）树根桩应当采用在挡土结构当中，由于刚度在大直径混凝土灌注桩和钢板桩中间，因此树根桩能否满足挡土结构的受力要求和计算建模依旧需要考究。

（2）使用半边人工挖孔桩挡土，将钢筋混凝土的作用充分发挥了出来，既降低了施工所需资本，又降低了占地面积。

（3）如果把人工挖孔桩挡土所使用的材料换成少筋混凝土弓形板，则能够将桩间间距进一步扩大，进一步实现钢筋混凝土的作用，减少工程所需开销。

（4）基坑支护需要借助于实际地质条件和周遭环境，灵活使用支护模式。在某一种支护模式不能实现需要时，可以采取多种结构组合的方式来实现工作。