膨胀土场地深基坑支护设计与施工控制探讨

张志豪

（中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，成都 610000）

1 引言

新的发展环境下，建筑深基坑工程的数量持续增加，基坑支护也因此受到了越发广泛的关注。在膨胀土场地进行深基坑施工，支护难度较大，因为基坑壁土层会因为含水量的变化而产生体积和应力的变化，常规的支护方式并不能很好地适应这种土层结构，容易引发安全问题。如何做好膨胀土场地深基坑的支护工作，是摆在相关技术人员面向一个亟待解决的问题。

2 工程概况

某建筑工程项目包括地上32层和地下4层，采用天然地基，近似矩形分布，长宽分别为95 m和55 m，整平后自然地面标高为85.15 m，基坑设计深度为22 m。对周边环境进行调查可知，在场地周边临近基坑位置的人行道下埋设有市政通信电缆和雨水管道，埋深在1.5~2.5 m，同时，存在有埋深较浅的生活污水管道[1]。

现场地质勘察结果显示，施工场地为冲积平原，地形相对平坦，但旧建筑拆除后，建筑垃圾的存在使场地的地面高差在0.5~1.0 m。场地自上而下包括杂填土、粉质黏土、角砾、黏土等，黏土本身具有一定的膨胀性。地下水类型为潜水，存在粉质黏土和角砾层中，大气降水是其主要补给来源，地下水水位稳定在1.89~3.01 m，受季节影响大[2]。场地最为显著的特征是其整体处于膨胀土层，土层的含水量较高，下部土层透水性极差，地层的均匀性较好。

3 基坑支护设计

3.1 支护方案选择

结合该工程的实际情况分析可知，周边环境条件相对复杂，考虑特殊的地质水文条件，可供选择的支护形式有很多，主要包括：

1）地下连续墙，结构稳定可靠，对土体变形有较强的抵抗能力，可以很好地满足施工需求，但造价相对较高，虽然可以通过两墙合一的方式来降低成本，但是也会引发接缝位置的渗漏问题；

2）桩+内支撑支护，支护效果理想，成本合理，但是后续分项工程的施工成本较高，而且内支撑支护的形式会对主体结构的施工建设产生不容忽视的影响，在后期也很难进行拆除，因此，在没有特殊要求的情况下，通常不会使用这种方法；

3）桩锚支护，施工经验成熟，结构安全可靠，具备很强的变形抵抗能力和超载承受能力，但是，在应用中必须将锚索在膨胀土内施工可能引发的风险考虑在内；

4）双排桩支护，这样的支护结构稳定性强，在单独使用的情况下能够很好地满足工程建设要求，还能结合其他支护结构来使用，适用性强。

在对其进行全面对比分析后，工程技术人员最终决定采用双排桩+囊式锚索支护的形式，对比常规工程项目，适当增加了相邻锚索之间的距离，避免了连续分布应力的形成，基坑及上部建筑的安全。

3.2 基坑监测内容

在该工程项目中，设置基坑安全等级为一级，基坑监测的内容包括4点：（1）对基坑降水到基坑回填全过程基坑的竖向和水平位移进行监测；（2）对基坑周边建筑物、构筑物和道路的沉降、倾斜及位移进行监测；（3）对基坑周边的深层水平位移进行监测；（4）对周边建筑和地下管线变形的监测等。依照相关测量规范的要求，为了保证初始值的准确性，需要在基坑降水开始前一周做好相关初始值、基准网以及监测点的调整工作。

4 基坑支护施工

4.1 支护结构施工控制

膨胀土对基坑施工存在不利影响，应通过对施工工艺的合理选择做好质量控制。在该工程中，主要是对基坑支护施工环节水对膨润土的影响进行控制，其余工艺可以按照相关规范和流程进行操作。具体来讲，主要包括以下方面：

1）支护桩施工工艺的选择。采用混凝土灌注桩作为支护桩，结合工程的实际情况，采用了旋挖钻机成孔工艺，严格依照工艺的标准和要求进行施工作业，在钻孔完成并且成孔验收达到合格标准后，需要在第一时间对混凝土进行浇筑，浇筑过程中和浇筑后需要做好孔口保护。

2）锚索施工工艺选择。锚索会对膨胀土产生立体式的影响，应尽量选择功人工干成孔或者锚索钻机螺旋钻杆干成孔工艺，尽可能地避免施工过程增加水对膨胀土的影响[3]。锚索注浆中，需要在水泥浆内加入减水剂，减少水的掺入。锚索龄期满足要求后可以进行张拉，需要施加较小的预应力，避免张拉力和膨胀力的重叠。

3）角砾层渗漏处理。可以安插相应的PVC泄水管，外部设置滤网，确保其能够在面层喷壶作业前完成，泄水管插入基坑侧部土体的深度应超过400 mm，外露长度不能小于1 000 mm，同时，应尽可能远离边坡土体，这样能够有效避免下渗水流作用下，未开挖土体出现膨胀变形的问题。在面层喷护工作完成后，施工人员和现场管理人员需要做好泄水管的全面检查工作，对其进行疏通，避免泄水管堵塞的问题，及时对管道开裂、破损等问题进行处理。如果因为渗流原因导致喷射混凝土无法有效凝固的区域，可以在进行施工的过程中，在混凝土浆液中加入相应的速凝剂，同时，结合施工面的实际情况，适当增加喷射面层厚度，做好对钢筋网以及压网筋的合理设置。

4.2 基坑施工监测控制

基坑工程施工中，需要做好必要的监测分析，以确保施工质量和施工安全。从保证监测效果的角度，基坑监测工作应该交给第三方监测单位实施，从基坑开挖阶段开始，获取相应的初始值，直到基坑稳定回填，确保基层周边地表竖向位移、水平位移、建筑沉降、锚索应力等都能够在相关标准允许的范围内，切实保障施工安全。

监测结果显示，不管是基坑本身的水平和竖向位移，还是周边建筑的竖向位移都在相关规范允许的范围内，周边建筑的最大竖向位移只有3.2 mm。锚索内力在基坑开挖过程中的30 d内一直波动，但是，波动范围并不明显，主要是受到了基坑位移、气温变化以及边坡侧壁土体膨胀力的共同影响。因为下部土层的强度和硬度较大，在施工中如果采用先施工支护桩再施工测斜管的方式，施工设备难以达到预定位置[4]。基于此，在该工程中，先对测斜管进行了施工，然后再施工支护桩，需要注意的是，在支护桩施工中必须做好测斜管的保护工作，这样才能保障其完好性，将测斜管在基坑施工监测控制方面的作用充分发挥出来。

5 结语

总而言之，在膨胀土场地基坑支护施工中，需要充分考虑膨胀土本身的特性，结合工程的实际情况，选择恰当的支护方案，做好支护设计和支护施工控制工作，将支护结构的作用充分发挥出来，切实保障基坑乃至工程整体的施工质量和施工安全。