探讨复杂环境软土地基处理及基坑施工控制

摘要：软土基坑的施工面临越来越复杂的环境条件，影响基坑变形的因素有很多。本文通过对软土地基复杂环境条件下岩土工程设计方案、技术、经济和环境影响效果的比较，研究了采用不桩径PHC桩复合地基处理高层建筑软土地基的工程实例。针对周围不同环境和保护对象，采用不同支护形式进行基坑工程的设计，取得较好的技术经济效果。讨论了周围建筑物产生沉降较大的基本原因。

关键词：软土地基：复杂环境；复合地基;基坑支护;沉降变形

l.工程概况及岩土工程环境

1.1工程概况

中山市某工程由5栋100m高层建筑及l栋7层商业建筑组成的建筑群，总建筑面秘50万m2。基础埋深约12m，地下2层与各高层建筑地下室连通组成大底板地下空间。

1.2周围环境

整个场地三面环路，东南角为一小区，有5层住宅楼3栋，7层住宅楼l栋及一栋18层商务大厦，西北角为居民区，有4～7层老住宅楼5栋，西邻某单位办公楼及家属生活区。周边住宅楼共17栋，距离小于15m。除18层商务大厦采用桩基础、西侧一住宅楼采用水泥土桩复合地基外，大多数为天然地基混凝土条形基础或砖基础，个别为天然地基混凝土筏基，环境条件十分复杂。

1.3地质概况

1．3．1地层情况

地下室基础标高以上土层为中山地区典型软土，粉土与粉质黏土的交互层，底板标高处为第④层粉土，以下为第⑤层粉质黏土与粉土互层，第⑥层粉土层，第⑦层细砂层，埋深在自然地面以下17～19m，厚10～12.50m，为复合地基和桩基的理想持力层。地基各层土承载力及摸量如表1所示。

1．3．2地下水

地下水位埋深为4．30～4．8m，18m以上为孔隙潜水，18m以下的细砂层为微承压水，场地水pH值为7．15～7．18，对钢结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋具弱腐蚀性。

1．3．3场地工程性质

地基为稳定、均匀地基，根据第②层土液化判别场地为轻微液化场地。但基础埋深较深，

本工程基础可不采取抗液化措施，也无须进行液化震陷量估算。

2.地基方案选择

根据方案分析采用刚性桩复合地基或预应力管桩基础较为经济。

本工程若采用预应力管桩复合地基或预应力管桩桩基，均应考虑管桩施工对周围环境的

影响，根据《地基处理技术规范》(JGJ79—2002)基本规定第三条第一款的规定及广东省有关预应力管桩技术规程(征求意见稿)及有关桩基规范，当地基或基础方案对周围环境可能造成影响时，应采用两种或两种以上方法处理地基；或者采用减少挤土效应和降低孔隙水压力的措施。

根据上述精神和计算分析，地基基础的方案可在刚性桩复合地基、组合桩复合地基、预应力管桩基础三种情况中选择。相比较而言，组合桩复合地基在经济指标、环境友好、工期等方面具有一定优势，但组合桩复合地基承载力和变形计算现行技术规范无明确条款，需经专家论证加以解决。

地基处理施工，当采用长短桩复合地基方案时，应先施工静压桩后施工CFG桩、旋喷桩；或先施工CFG桩后施工旋喷桩。

可先进行地基处理(桩基)施工，再进行围护结构施工。也可同时或部分同时施工。但当采用(或部分采用)PHC、CFG桩施工方案时，应先施工止水帷幕再施工PHC、CFG桩。

3.深基坑工程方案比较与选择

3.1技术性比较

根据基坑周边环境条件的复杂程度，将基坑支护结构分成若干段，各区段支护形式根据变形控制要求和施工场地二项指标决定支护形式。本场地基坑适用形式列于表3。

鉴于周边环境问题和地下水位较高，土钉与锚杆施工会带来周边建筑物与管线的沉降问

题，本工程基坑支护不选择纯土钉墙支护方案，也不采用纯桩锚支护(不含止水帷幕)的方案。

3.3概念设计

(1)靠近居民区采用“复合桩墙+斜锚”支护。

(2)东、北侧车出入口处可采用“桩锚+止水帷幕”或复合土钉支护。

(3)西边采用复合桩墙+斜锚支护方案。

(4)降水采用管井降水，井深约25m，间距25～30m，方形布置。

(5)要求止水帷幕(或支护结构中的止水结构)深度不小于16m(考虑渗流稳定)重力式支护结构墙底埋深应进入第⑥层粉土内(为一18m)。

(6)水平锚杆锚固段埋置深度根据规范规定不小于4m。

(7)复合桩墙压顶板厚不小于200mm，有斜锚时不小于250mm。

(8)复合土钉采用打人式施工时，土钉断面采用48mmx3mm钢管(Ⅱ级)，替换时应验算锚固长度。

(9)纯止水帷幕可采用d=550mm深层搅拌桩，作为支护结构一部分的止水墙应采用喷射搅拌桩(直径d=550mm)，内插14号工字钢或钢管，以提高抗裂度。

(10)居民楼二阳角部位及长度方向垂直于基坑边线的建筑物，应严格控制降水深度下降量(降深)，并采用有效措施防止土钉施工时水土流失。

(11)安全监测应选择专业的可靠队伍实施，对居民区必须做测斜、水位降深、管线及建筑物沉降变形等的监测。

(12)采取措施保证支护结构的连续性和完整性，以利空间效应的发挥。

4.实施方案

4.1地基处理

考虑造价与工期，决定采用管桩复合地基方案，为减小压桩对周围环境的影响，选用了400mm与300mm混合的PHC桩复合地基方案。设计桩间距1．5m，方形布置。总用桩量10000余根。使用情况及效果见表4。

4.2基坑工程

4．2．1支护结构

支护结构设计方案针对不同支护要求采用了不同的支护技术，上部3m采用土钉墙支护，下部对居民楼部位主要采用：

(1)曲水泥土桩墙、墙后小桩与墙顶斜锚及水平锚杆组成的复合水泥土桩墙支护结构；

(2)由混凝土桩与水泥土止水帷幕、桩顶斜锚及水平锚组成的复合混凝土桩墙支护结构。

4．2．2基坑工程降水

全部采用管井技术，管井施工深度进入承压水层，实际降水时根据降水效果和周边环境变形情况，采用丁疏干(水泵浅埋)降水和承压井配合降水的方案，效果良好。

4.3技术效果

4．3．1高层建筑基础沉降变形

由表5可知，采用不同桩径进行复杂条件下的地基处理，与同桩径相比，对周围环境的影响较小，施工结束时周边建筑物最大沉降12mm。高层建筑结构封顶时沉降小于25mm，收到很好的技术效果。经济比较结果表明，该技术方案也是最为经济可靠的。

4．3．2基坑周围建筑与环境变形

基坑及环境监测结果表明．基坑水平位移均小于25mm，建筑物沉降较大，一般超过

30mm，最大达120mm，周围17栋建筑物除少数情况外，沉降相对均匀，建筑物裂缝开展较小。有趣的是一高层办公楼裙房的沉降变形由下沉变成了上升，且数值平均超过30mm。

由于工程桩施工完成后立即施工支护结构桩及土钉和锚杆，沉降大的原因陈基坑变形引起外，大量原因可能是支护结构打桩施工、土钉锚杆施工、降水和静压桩施工引发。

5.结论与建议

(1)采用不同直径的PHC桩复合地基进行软土地区的高层建筑地基处理，除技术可行、经济外，可有效减低打桩施工期间对基坑周围建筑环境的影响。

(2)本工程是郑州地区较为复杂的环境岩土工程的典型实例工程，支护结构的设计施工，必须考虑工程桩的施工特点，以减小因打桩的挤土效应和孔隙水压力上升对建筑物地基土强度的降低，从而采取有效措施减小地基与基础工程施工对周围环境的影响。

参考文献

[1]JGJ79—2002建筑地基处理技术规范．处理[J]．施工技术1997，26(1)：4—5．

[3]郑州国贸中心岩土工程勘察报告[R]．水利部黄河勘察设计院有限公司，2006．