珠海某软土基坑支护结构设计选型

姜照容 于志伟

广东省地质局第一地质大队 广东 珠海 519000

1 支护选型

根据基坑挖深、基坑周边环境和场地地层分布等情况，基坑支护结构选型如下：基坑西侧采用坡顶放坡+钻孔灌注桩+预应力锚索+坑底水泥土搅拌桩加固，主要分布于基坑A区域西侧。基坑A区北侧采用钻孔灌注桩+钢管斜抛撑+坑底双管高压旋喷桩加固（预留反压土台）。基坑B区西北侧、北侧及东北侧采用钻孔灌注桩+钢筋混凝土内支撑+坑底水泥土搅拌桩或双管高压旋喷桩加固。基坑B区二层地下室南侧采用预制管桩+预应力锚索+坑底水泥土搅拌桩加固。基坑C区东侧、南侧与D区南侧、西侧采用坡顶放坡+预制管桩+预应力锚索+坑底水泥土搅拌桩或双管高压旋喷桩加固。各区交界处（拟建市政道路）拟进行降标高后放坡开挖。

2 周边建筑物、管网分布情况

据初步调查，本基坑周边管网及建筑物分布情况如下：第一，基坑南侧用地红线与地下室轮廓线距离约12.0m，用地红线附近见较多管线（含电力、电信、雨水、污水、高压线等），基坑施工时应采取保护措施，必要时应进行迁移或采取避让措施。第二：基坑东侧路牙与地下室轮廓线距离约10.0m，用地红线附近见较多管线（含电力、电信、雨水、污水、高压线等），基坑施工时应采取保护措施，必要时应进行迁移或采取避让措施。第三，基坑北侧为在建市政道路，市政道路下设综合管廊，综合管廊距用地红线8.0~14.0m，用地红线与地下室轮廓线距离约5.0m。用地红线附近见高压线分布，基坑施工时应采取保护措施，必要时应进行迁移或采取避让措施。第四：基坑西侧路牙与地下室轮廓线距离约15.0m，用地红线附近见高压线分布，基坑施工时应采取保护措施，必要时应进行迁移或采取避让措施[1]。

3 场地地质、水文条件

根据本场地的岩土工程勘察报告（共布置钻孔59个），本场地对基坑开挖影响的上部地层包括：

3.1 人工填土层（Q4ml）

3.1.1 素填土 层号（①1）

黄褐色,主要由花岗岩风化土、石英质细砂回填而成,局部含碎石,碎石含量为10-15%,块径5-10cm,很湿,欠压实，堆填时间约4-6年。场地大部分钻孔均有揭露，层厚0.30～13.80m，平均厚度3.87m，厚度变化较大，层底标高-8.43～3.11m。

3.1.2 块石填土 层号（①2）

黄褐色,主要由花岗岩风化土及其块石、石英质细砂回填而成,块石含量为40-55%,块径20-30cm,很湿,欠压实，堆填时间约6年。该层于场地部分钻孔有揭露，层厚1.30～6.50m，平均厚度3.16m，层底标高-5.48～2.25m。

3.1.3 冲填土 层号（①3）

灰黄色，主要为石英质粉细砂冲填而成，含少量石块，粒径5～15mm，饱和，松散。该层于场地共8个钻孔有揭露，层厚2.20～5.70m，平均厚度3.29m，层底标高-3.29～0.11m。

3.2 海陆交互相沉积层（Q4mc）

3.2.1 淤泥 层号（②1）

该层以淤泥为主，深灰、灰黑色，岩芯呈泥柱状，质较纯，手捏较滑腻，饱和，流塑。

该层于场地所有钻孔均有揭露，层厚4.6～25.60m，平均厚度15.26m，层底标高-25.00～-8.74m。

3.2.2 粉质粘土 层号（②2）

灰黄、褐红，刀切面较光滑，质较纯，含5～10%的石英砂粒,韧性及干强度中等，无摇震反应，湿～很湿，可塑。该层于场地所有钻孔均有揭露，层厚1.90～27.40m，平均厚度12.43m，层底标高-46.50～-14.73m。

3.2.3 淤泥质土 层号（②3）

深灰黑色，岩芯呈泥柱状，直立易倒，质较纯，手捏较滑腻，局部岩芯断面夹薄层粉砂，饱和，流塑为主，局部软塑。该层于场地分布普遍，有36个钻孔揭露有该层，层厚1.30～10.10m，平均厚度4.58m，层底标高-53.70～-18.53m。

3.2.4 粉质粘土 层号(②4)

灰黄、褐黄色，刀切面较光滑，质较纯，韧性及干强度中等，无摇震反应，湿～很湿，可塑。

该层于场地分布普遍，有40个钻孔均有揭露，层厚1.80～23.40m，平均厚度8.00m，层底标高-55.78～-28.85m。

3.2.5 粗砂 层号（②5）

岩性粗砂为主，局部为细砂、砾砂，粗砂含量21.4～61.0%，平均46.3%，灰褐、灰黄色为主，颗粒矿物成份主要为石英和长石，次棱角状，含5～15%的粘粒，级配较好，分选性较差，中密状，饱和。该层于场地分布一般，有27个钻孔揭露该层，层厚1.50～20.10m，平均厚度6.95m，层底标高-64.30～-33.33。

4 基坑支护设计及施工参数

4.1 双管旋喷桩施工

旋喷桩桩径为800mm,采用PO42.5R普通硅酸盐水泥作为加固体。水泥掺量不小于280kg/m；水灰比为0.9-1.1，提升速度不大于15cm/min。旋喷桩应进行机械预引孔后施工，高压喷压力不小于30MPa，空气压力不小于0.7MPa。双管旋喷桩施工前应于场地内进行不少于3根试桩，根据试桩结果确定能满足设计桩径的施工工艺参数。双管旋喷桩用于桩间止水帷幕，应在支护桩施工完成，且挖出支护桩桩头后方可对正孔位施工，双管高压旋喷桩在块石填土层段施工应先采用钻机引孔[2]。

4.2 钻孔灌注桩施工

（1）钻孔桩应采取跳桩施工，且应在砼灌注完成24h后方可进行邻桩成孔施工，相邻两桩不得同时施工。（2）钻孔桩垂直度偏差≤0.5%，桩位偏差不宜超过50mm。（3）钢筋笼主筋保护层50mm，主筋接长可采用焊接，但同一截面接头面积不应大于50%。（4）砼灌注前应进行清孔，桩撑支护支护桩孔底沉渣厚度不大于150mm，桩锚支护支护桩孔底沉渣厚度不大于100mm，立柱桩孔底沉渣厚度不大于50mm。（5）在冠梁施工前，应将桩顶浮浆凿除清洗干净。（6）钻孔桩桩身砼强度等级为水下砼C30。（7）钻孔桩主筋均为HRB400级钢筋，箍筋及加劲筋为HPB300级钢筋。（8）钻孔桩桩顶冠梁施工完成后，待砼达到其设计强度70%以上后，方可进行土方开挖。（9）直径为φ800钻孔桩应埋设长护筒进行钻孔施工，以确保桩身质量达到设计要求，埋设护筒长度应根据现场实际情况确定。

4.3 可回收预应力锚索施工

本图中锚索均为机械可回收预应力锚索，锚索回收率为100%。锚索采用7φ5钢绞线，单束钢绞线强度标准值为fak=1860MPa。图中标注的锚束数为计算受力所需数量，不包括用于可回收不受力的钢绞线。锚索施工采用机械成孔，全套管跟管钻进工艺，自由段成孔直径φ150mm。

锚索锚固段需采用端部扩大头锚索施工工艺，扩大头采用单管旋喷扩孔法施工，扩孔有效直径不小于500mm；旋喷提管速度不大于25cm/min，注浆压力不小于20MPa，每米水泥用量不少于350kg，扩大头段实际施工效果按锚索抗拔承载力试验检测成果衡量。锚固非扩大头段成孔直径为φ150mm，采用二次高压注浆工艺，一次常压注浆至孔口溢浆即停止注浆，二次高压注浆压力宜控制在2.0~5.0MPa左右，二次注浆时间可在一次注浆6～8小时后进行，或在水泥强度达到5.0MPa时进行。锚索注浆材料为42.5R普通硅酸盐水泥外加0.03%三乙醇胺做为早强剂，锚固扩大头段水灰比1:1，非扩大头段水灰比为（0.45～0.55）：1。锚固体强度于15MPa后（一般加早强剂注浆后15天）方可进行张拉锁定。每根锚索均应按抗拔力标准值的1.1倍进行预张拉，然后卸荷至锁定荷载进行锁定。锚索定位偏差不大于10cm。锚索施工倾角偏差不大于3°。本场地预应力锚索施工超出红线范围需征得相关用地单位许可。施工锚索前应确定周边是否有地下障碍物,如有障碍物施工应有具体处理措施。由于上部填土中存在一定的石块，在施工前应进行清障或进行引孔施工。锚索施工前应进行抗拔力试验，以保证锚索能满足设计要求。锚索验收试验最大试验荷载取锚索轴向拉力标准值的1.3倍，并提供相关资料给设计单位，为后期锚索的施工提供合理依据。试验锚索数量为支护剖面不少于2根，基本试验内容参考《建筑基坑支护技术规程》执行[3]。

4.4 内支撑施工

各支撑梁及冠梁、腰梁均采用C30钢筋混凝土梁，支撑立柱为边长500mm钢构柱，立柱桩直径为φ1000mm，钢构立柱深入灌注桩不小于3.0m。支撑梁底应设垫层及加固措施，防止砼浇筑后梁底地基下沉产生沉降变形。内支撑的施工偏差应符合下列要求：1）支撑标高的允许偏差应为30mm；2）支撑水平位置的允许偏差应为30mm；3）临时立柱平面位置的允许偏差应为50mm，垂直度的允许偏差应为1/150。基坑内钢筋混凝土内支撑建议采用切割法施工如考虑爆破拆除，可在浇捣时预埋塑料管，拆除时在塑料管中装填炸药爆破。埋管可采用硬脂塑料管，直径约40mm，长度宜为构件高度的2/3，沿构件中心线埋设，管距宜为构件宽度的1/2。基坑在支撑梁全部施工完毕且强度达到设计值90%才能进行下部土方开挖，土方开挖应注意对支撑梁及工程桩的保护。

4.5 挂网喷射砼施工

坡顶放坡坡面及桩间直立面φ6钢筋网，其中放坡面网格密度为150mm×150mm，桩间直立面网格密度为200mm×200mm，搭接长度不少于150mm，网间支锚点处设纵横加强筋，加强筋直径φ16mm，通长设置。坡面和桩间喷射砼面层厚度均为80mm，砼强度标号为C20，喷射砼养护期不少于7天。

4.6 截、排水沟及泄水管施工

基坑周围坡顶、放坡平台和坡底分别设置截、排水沟，截、排水沟尺寸350mm×350mm×400mm（顶宽×底宽×高）；基坑四周沿截、排水沟设置集水井，尺寸为1000mm×1000mm×1000mm；坡底排水沟距坑边距离为500mm，可根据承台分布情况做适当调整；基坑坡顶截水沟及基坑内积水需通过沉砂池后方可排入附近市政排水沟内。泄水管作法：采用50PVC管，长80cm，穿梅花状小孔5@30，外包两层尼龙网。泄水管水平间距为2000mm。

4.7 坑内降水工程施工要求

由于基坑坑内排水量较大,故管井施工及疏干排水工作必须提前进行,且应保持连续供电抽水。基坑降水井可按本图要求进行布置，施工方亦可根据场地要求及开挖条件做适当调整。如场区地质情况发生变化,应考虑变更基坑降水措施。降水井需进行保护，开挖基坑时不得受损坏，井中不得掉入杂物，以免影响降水效果。距井口一定深度用粘土封口，防止地表水灌入。滤料形状宜用圆形、亚圆形，不应用棱角状石碴料和风化料，严禁用粘土岩，泥灰岩等软质岩石。并保证不均匀系数小于2。管井安装后应立即进行洗井，可用空压机自上而下洗至水清、井底不存在泥砂为止。降水过程中，应定期取样测试含砂量，保证含砂量不大于0.5‰。土方开挖进程中，挖土机严禁碰撞井身。本工程疏干降水施工以满足土方开挖即可，严禁过度抽水影响周边道路安全。

4.8 坑底换填土施工要求

基坑坑底为软土层区域可根据施工需要对坑底1.2m深度范围内采用砂性土和石粉对软土进行换填，换填应注意以下事项：第一，坑边换填范围参照图DHSJ-08。第二，任何需超挖换填区，超挖前必须征得基坑支护设计单位许可，并复核主基坑安全稳定后方可进行，不得盲目施工。第二，超挖换填应采取随挖随填或挤淤法施工，严禁超挖后长时间晾置不换。未尽事应参考相关规范执行。

4.9 其他施工要求

基坑开挖与支护前应对基坑坡顶5m范围内（或至围墙边）地面采用素砼进行硬化处理，硬化厚度不小50mm。

5 基坑开挖技术要求和应急预案

基坑支护桩冠梁以下预留土台土方必须在基坑中部底板完成后施工钢支撑后方可进行分层分段开挖。基坑淤泥软土层每层土方高度不大于1.0m，其他层每层土方高度不大于2.0m，分段长度不大于20m，各分段间应间隔15m以上，在两端取土完成后且基坑变形稳定，变形数据无异常条件下再开挖段间预留土。土方开挖过程中禁止对支护结构造成任何损坏。基坑各段坡顶使用荷载（详见监测点、排水点及出土口布置平面图）不得超过荷载要求的荷载值。 基坑开挖过程中必须加强坡（桩）顶水平位移及周边地面沉降监测，若发现坡顶位移偏大，应立即查找原因，并采取相应措施，紧急情况可进行坑底土方回填，如出现基坑侧壁出现渗漏，需及时采取堵漏措施，必要时对坡后土体采用旋喷注浆加固。现场应常备足够数量的砂袋，随时准备垒筑砂包，进行必要的辅助支挡，配备专人对基坑进行巡察。坑底隆起应急预案：发现坑底隆起迹象，应立即停止开挖，并应立即加设基坑外沉降监测点，增加监测频率，实施实时监测。若坑底隆起范围和坑底隆起值在可控的范围内，采用石子草包增加上部荷载；或采用旋喷注浆或双液注浆等注浆加固形式，增强基坑土体的自稳性。基坑基底全面隆起，且不可控时，采用回填土或回填混凝土进行反压，直至基坑外沉降趋势收敛方可停止回填。然后分析原因制定有效的技术措施进行基坑处理。基坑开挖至坑底标高后应尽快浇筑垫层，使坑底土层封闭，防止坑底土上隆。基坑自开挖起暴露时间不得超过18个月，否则应通知设计单位对基坑安全性评价是否需要对基坑支护结构另行加固。

6 总结

本基坑已于2020年8月开始进行支护结构的施工，支护结构施工高效有序，目前已完成了大部分区域地下室底板的浇筑。土方开挖过程中监测点的变形均在报警值范围内，充分证明本项目的支护结构选型是有效、可靠的。