复杂深基坑的施工支护

曾裕平，耿冬青，许楷英

(1.四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000;2.中建国际建设公司，北京 100026)

1 场地条件

保利大厦工程拟建成地下4层，地上24层，总建筑面积1 019万m2，建筑总高度105.2 m。工程施工场地条件十分狭窄和复杂。根据相关管线资料结合实地勘察，对外围地下管线和现场情况做了详细调查，发现工地周围地下管线、管沟比较多，已成为西侧基坑支护设计中考虑的关键问题。

2 工程地质条件

2.1 土质条件

本工程施工范围内土层如下:

1)人工堆积层①房渣土，杂色，稍湿，夹黏质粉土;粉质黏土填土①1层，黄褐色，湿可塑～软塑，高 ～中压缩性，厚3.6 m。

2)粉质黏土、黏质粉土②层，褐黄色，湿 ～饱和，可塑状态，中高～中低压缩性，夹②1层砂质粉土、②2黏质粉土、②3重粉质黏土，厚3.53 m。

3)粉砂、细砂③层，褐黄色，湿，低压缩性，夹③1层粉质黏土、黏质粉土，可塑，中低压缩性，厚2.61 m。

4)圆砾、卵石④层，杂色，湿 ～饱和，低压缩性，夹细砂、中砂④1层，厚2.77 m。

5)黏土、重粉质黏土⑤层，夹砂质粉土、黏质粉土⑤1层、粉质黏土、黏质粉土⑤2层，褐黄色，湿～饱和，可塑～硬塑，低～中低压缩性，厚2.93 m。

6)卵石、圆砾⑥层，夹细砂、中砂⑥1层⑥2层，杂色，饱和低压缩性，厚2.27 m。

2.2 水文地质条件

本场地揭露4层地下水，见表1。

表1 场地地下水类型及埋深 m

3 基坑降水及支护方案

3.1 降水方案

降水方案采用坑外管井降水和坑内自渗砂井相结合的抽降方案。降水井口径600 mm，井深33 m，井间距8 m，降水井数坑外52口、坑内10口，单井排水量320 m3/d。泵量30 m3/h，扬程45 m。

3.2 支护方案

因场地上部有不均匀的杂填土，地下管线复杂，为不对地下管线造成破坏，基坑支护方案采用多种支护体系。

1)东、南、北三侧:地深9.0 m以上采用土钉墙，地深9.0 m以下主楼部分采用φ800 mm护坡桩加3道锚杆支护，总桩数189根。设计参数如下:土钉坡度85°，土钉成孔直径 110 mm，钢筋直径 φ20，倾角5～10°，土钉横竖向间距均为1 400 mm，面层钢筋 φ6.5@200钢筋网，土钉加强筋φ14@1 400横纵双向加强筋，且保证每根土钉周围均有，土钉长度，除第6道7 m外，其余均为9 m。护坡桩为土钉以下基坑开挖14.5 m，护坡桩坡度90°，护坡桩桩长19.5 m，锚固深度5.0 m，桩径800 mm，桩距1.50 m，帽梁直角梯形断面布置730×430∠75°。东、南、北三侧均设计3排锚索:第1排锚索位于桩顶下0.5 m处，锚索钻孔直径φ150 mm，倾角15°，长21.0 m，其中自由段长 8.0 m，锚固段长13.0 m，4 根 7φ5钢绞线(fptk=1 860 MPa，采用一桩一锚。锚索的轴向设计拉力值505 kN，锁定荷载 378 kN;第2排锚索位于桩顶下7.8 m处，锚索钻孔直径φ150 mm，倾角 10°，长 18.0 m，其中自由段长 5.0 m，锚固段长13.0 m，4根7φ5钢绞线，采用一桩一锚。锚索的轴向设计拉力值684 kN，锁定荷载513 kN;第3排锚索位于桩顶下11.3 m处，锚索钻孔直径 φ150 mm，倾角20°，长19 m，其中自由段长5.0 m，锚固段长14.0 m，3根7φ5钢绞线，采用三桩二锚。锚索的轴向设计拉力值470 kN，锁定荷载352 kN(见图1)。

2)西侧:按实测的管沟埋深进行设计，地表以深约4.0～7.0 m以上采用大开挖，挖出管沟结构;管沟上部覆土厚度在2 m以内采用1∶0.75放坡后喷锚支护，覆土厚度在2～4 m部分则根据上口开挖线不变的原则调整放坡坡度，坡度约为1∶0.5，然后进行喷锚支护。

图1 东、南、北三侧支护剖面(单位:mm)

土钉墙设计参数如下:上部覆土厚度为2 m，土钉墙支护基坑开挖约2 m，土钉坡度53°，土钉成孔直径110 mm，土钉钢筋直径 φ20，倾角 5～10°，土钉横向间距为0.8 m竖向间距为1.40 m，面层钢筋φ6.5@200钢筋网，土钉加强筋 φ14@1 400横纵双向加强筋，且保证每根土钉周围均有，土钉长度为2 m。上部覆土厚度为4 m，土钉墙支护基坑开挖约2 m，土钉坡度63°，土钉成孔直径110 mm，土钉钢筋直径φ20，倾角5～10°，土钉横向间距为1.0 m竖向间距为1.40 m，面层钢筋φ6.5@200钢筋网，土钉加强筋 φ14@1 400横纵双向加强筋，且保证每根土钉周围均有，土钉长度为2m。高程39.20 m以下采用护坡桩支护，锚杆设3道总桩数82根。护坡桩基坑开挖17.83 m，护坡桩坡度85°，护坡桩桩长 22.83 m，锚固深度 5.0 m，桩径 800 mm，桩距 1.50 m，主筋 5φ28+5φ22(通长)，箍筋为φ8@200，加劲筋φ16@2 000;帽梁 730 ×430，主筋为8φ20+4φ16，箍筋为 φ8@200;混凝土强度为 C25。第1道锚杆位于桩顶下2.0 m处，锚杆钻孔直径 φ150 mm，倾角15°，锚杆长23.0 m，其中自由段长8.0 m，锚固段长 15.0 m，杆体采用 3根 7φ5钢绞线(fptk=1 860 MPa)，采用二桩一锚。锚杆的轴向设计拉力值380 kN，锁定荷载285 kN，腰梁采用2根I22b工字钢;第2道锚杆位于桩顶下5.6 m处，锚杆钻孔直径 φ150 mm，倾角10°，锚杆长20.0 m，其中自由段长7.0 m，锚固段长13.0 m，杆体采用4根7φ5钢绞线，采用一桩一锚。锚杆的轴向设计拉力值504 kN，锁定荷载378 kN，腰梁采用2根I22b工字钢;第3道锚杆位于桩顶下12.8 m处，锚杆钻孔直径 φ150 mm，倾角20°，锚杆长18 m，其中自由段长5.0 m，锚固段长13.0 m，杆体采用4根7φ5钢绞线，采用一桩一锚。锚杆的轴向设计拉力值670 kN，锁定荷载502 kN，腰梁采用2根I22b工字钢。(见图2)。

图2 西侧支护剖面(单位:mm)

4 主要施工技术

4.1 土钉墙施工

基坑边坡分段分层开挖，每次超挖深度不得超过0.5 m，边开挖，边人工修整边坡，边喷射混凝土。喷射混凝土分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序自下而上，一次喷射厚度为40～50 mm。喷射时，喷头与受喷面应垂直，宜保持0.6～1.0 m的距离，喷射手应控制好水灰比，保持混凝土表面平整、湿润光泽，无干斑或流淌现象。

4.2 护坡桩施工

成孔和清孔完成后，开始进行水下灌注混凝土。导管下入长度和实际孔深需严格丈量，保证导管底口与孔底的距离在0.3～0.5 m左右且居中。首浇混凝土必须保证埋管深度不小于1.5 m，由于工程中使用的漏斗容积不足1 m3，在实际操作中，投入球胆，放入锥塞，当混凝土灌满漏斗，立即拔起塞子，同时继续向漏斗补加混凝土，使混凝土连续浇注。首浇完成后，灌注混凝土要连续从漏斗口边侧溜滑入导管内，不可一次放满，以避免产生气囊。拔管时，要准确测量混凝土灌注深度和计算导管埋深后，方可拔管。导管埋深在2～6m。为确保桩顶质量，在桩顶设计高程以上加灌0.8～1.0 m高度。

4.3 锚杆施工

每批锚杆灌浆取两组试件，每组三块，进行7 d和28 d强度试验，7 d强度不少于15 MPa。锚固体强度达到15 MPa以上时(一般灌浆后7 d)，开始张拉锚杆，张拉前先取设计轴向力的0.1倍对锚杆预张拉1～2次，经调整锚具后，再正式张拉，并按规范对张拉荷载分级，拉至设计荷载用夹片锁紧。锚杆试验不少于3根。

5 基坑监测

土钉墙顶部变形控制根据一类基坑相关规定确定，土钉墙顶部变形值不大于30 mm，土钉墙总体水平位移值一般为基坑开挖深度的0.3%～0.5%。如土钉墙体变形过大，则视其原因采取相应的控制措施。通过现场观测，基坑土钉墙坡顶最大位移为13 mm。

地面沉降监测包括两方面，第一为由于开挖造成基坑水平变形而导致的土体竖直变形，第二是由于降水导致土体固结而造成的竖直变形。根据该地区地层和水位情况，后者造成的沉降非常微小，起主导地位的变形应是前者。通过监测，沉降最大的观测点的沉降量为4.0 mm。

护坡桩桩身无异常变形情况。基坑开挖对周围建筑物没有重大影响，基坑支护安全。

6 结语

通过该23.5 m深的基坑工程支护以及基坑安全监测，表明基坑降水、土钉墙桩锚的联合支护对工程是适用的，保证了基坑支护安全和基础施工的顺利进行。

[1] 中华人民共和国建设部.JGJ120—99 建筑基坑支护技术规程［S］.北京:中国建筑工业出版社，1999.

[2] 中华人民共和国建设部.CECS22:90 土层锚杆设计与施工规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，1990.

[3] 张建新，张阳，张淑朝.深基坑逆作开挖时地下连续墙侧向变形分析［J］.铁道建筑，2009(11):56-58.

[4] 程良奎.岩土锚固［M］.北京:中国建筑工业出版社，2003.