复合支护方式在长江漫滩地质大面积、深浅相间深基坑工程中的应用

摘要 ：结合泰州地区某工程实例，通过对其进行的深基坑支护结构方案优选、设计和施工。对长江漫滩地质条件下大面积、深浅相间深基坑复合支护方式进行了系统介绍，并对设计及施工中需特别注意的要点进行了归纳和分析。

关键词 ：长江漫滩地质 大面积深浅相间深基坑 格栅式水泥土加固

1、引言

长江漫滩地质条件下大面积、深浅相间深基坑复合支护方式的研发和探索，将填补我单位在长江附近区域基坑支护设计与施工经验较少的空白，同时也为该种地质条件基坑支护方式提供借鉴。若全采用灌注桩则施工成本较高，且无法截水;采用钢板桩虽较经济，但其处于不可靠状态。综合考虑采用“重力式水泥土墙+自然放坡+双排灌注桩+坑内加固”复合支护方式及格栅式水泥土墙作为支护结构和加固土体较可靠和经济，即技术上可行、经济上合理。

2、工程概况

拟建项目位于泰州市经济开发区滨江工业园区老厂区以北、疏港路及江平路南侧、赵泰支港以西范围内，离杨高码头约1000m，距离长江约300m。拟建工程基坑开挖平面形状北部分为梯形，南部分为矩形，东西方向宽约30m，南北方向长约128m;地势平坦，高差较小。基坑开挖深度北侧6.5mm，南侧部分约为5.5m，中间部分约9m。

2.1 周边环境

拟建工程南侧有一层高约6m的消防泵房，其与开挖边线的距离约为7m，其埋深约为4m;东侧是南北走向、宽约25m、深约3m的赵泰支港，距基坑东北角约2.5m，东南角约14m;场地其他地方较开阔。

2.2 工程地质条件

根据勘察报告，拟建场区地貌单元为长江漫滩相地貌，场地地基土与基坑支护、降水有关的岩性构成及分布除少量表层填土外自上而下为：第（1）层素填土;第（2）层粉土夹粉质粘土;第（3）层淤泥质粉质粘土;第（4）层粉质粘土与粉土、粉砂互层;第（5）层粉砂夹粉土;第（6）层粉土。各层岩土物理力学指标统计详见表1：

2.3 水文地质条件

根据勘察报告，拟建场地地下水为赋存于第四纪松散沉积物中的孔隙水，与本工程相关的地下水类型属孔隙潜水。场地内地下水水位、水量主要受大气降水和长江水水位影响明显，排泄以自然蒸发为主，年变化幅度1.0～1.5m。

场区附近无污染源，环境类别为Ⅱ类，拟建场地地下水、地基土对砼结构及钢筋砼结构中钢筋呈微腐蚀性。

3、基坑支护方案比选

3.1 本基坑工程特点

（a）、基坑开挖深度约5.4～9.1m;基坑挖深局部变化较大，局部落深区1～3.7m，属深浅相间深基坑;基坑面积大，达9000m2;基坑周长约400m（图1）。因此，基坑开挖时间与暴露时间均较长。

（b）、基坑东侧距离赵泰支港较近，其距离为2.5～14m，南侧距离长江约800m;地下水位较高，约为自然地坪下1m。

（c）、场区原为草地和水塘，已进行了清淤和回填;③层淤泥质土较厚，埋深约为10m，厚度5m左右，流塑状，土质极差。该层土对基坑支护结构设计影响较大。

3.2 支护方案比选

3.2.1 方案一：重力式水泥土墙+双排灌注桩+坑内加固

开挖深度不同，其支护方式各异：中间部分开挖深度达9m多，采用“双排灌注桩+搅拌桩截水帷幕+搅拌桩坑内加固”，灌注桩为800@1200mm，排距3000mm，桩间采用60mm厚挂网喷射混凝土，支护桩顶设900×600mm冠梁和连梁;其与部分开挖深度均不大于7m，采用“重力式水泥土墙+搅拌桩坑内加固”，水泥土墙兼做截水帷幕，且其厚度、深浅不一。经计算，该种支护方案均能满足支护结构承载能力和正常使用的各项指标，基坑的整体稳定也有保证，但该种方案成本较高。

3.2.2 方案二：重力式水泥土墙+自然放坡+双排灌注桩+坑内加固

因基坑西侧和北侧有较开阔的场地，南侧距离既有建筑物较远，故北侧和南侧可考虑使用“自然放坡+搅拌桩坑内加固”;西侧除中间部分挖深达9m多处考虑“自然放坡+重力式水泥土墙+搅拌桩坑内加固”外，其余部分考虑“自然放坡+搅拌桩坑内加固”;东侧除中间部分挖深达9m多处考虑“双排灌注桩+搅拌桩截水帷幕+搅拌桩坑内加固”外，其余部分均按“重力式水泥土墙（墙厚、深浅不一）+搅拌桩坑内加固”考虑。

综合考虑基坑周边环境、开挖深度、施工工期等诸多方面，本着安全适用、保护环境、技术先进、经济合理、确保质量的设计原则，本工程最终确定采用该方案。

3.3 局部支护结构方案

3.3.1 坑中坑

坑中坑是基坑失稳的薄弱地段，应进行加固。具体方法为土压力主动区水泥土墙加宽，深度亦相应增长，且其超过深坑的平面支护长度取为深浅坑落差的2倍[10]。

3.3.2 “长边效应”的控制

由于该基坑面积较大，南北边长较长，且开挖深度深浅相间，为了控制基坑支护结构的变形和整体稳定，在坑内被动区设置坑底水泥土墙措施进行加固，以提高被动区土体抗力。坑内加固墙宽度均为2m，深度为4～6m，其形式见图2[14]。

3.3.3 降、排水

根据地区经验及相关规范要求，结合工程实际情况，本基坑采用坑内和放坡段坑外管井降水。同时，在坑外设置0.5m高防洪墙和绕基坑四周的截水沟，将坑外雨水等水流补给及时截断并排入界区外排水系统中;坑内设置排水沟和集水井。

4、计算参数及结果

本工程基坑支护结构内力计算方法采用增量法，其安全等级均按二级考虑，边坡安全等级亦均按二级考虑。距离基坑边2米范围内不允许堆载，2米～7米范围内堆载不超过15kPa。设计水位为自然地坪以下1m，开挖深度为5.4～9.1m。

4.1 重力式水泥土墙段

基坑东北侧、东南侧及西部中部主要采用“重力式水泥土墙+坑内搅拌桩加固”。墙体宽度按0.8h（h为基坑开挖深度）考虑，其嵌固深度按1.3h考虑，采用格栅布置。桩顶为200mm厚的C20钢筋混凝土压顶板，双向A8mm@200mm配筋。搅拌桩搭接长度为150mm。其剖面布置见图3。

经计算，重力式水泥土墙的抗倾覆和圆弧滑动稳定安全系数均不小于1.3，抗滑移安全系数不小于1.2，正截面应力均符合规范要求。

4.2 双排灌注桩段

基坑中部东侧采用“双排灌注桩+截水帷幕4。经计算，双排灌注桩嵌固稳定安全系数不小于1.2，嵌固深度按1.2h（h为基坑开挖深度）考虑。

4.3 自然放坡+砼喷面段

基坑西侧大部分采用“自然放坡+坑内搅拌桩加固+混凝土喷面”，坡比按1：1.5考虑，边坡稳定安全系数不大于1.2。

5、支护体系施工技术要点

5.1 施工总体流程

（a）、按时间顺序考虑：灌注桩、水泥土墙搅拌桩及坑内土体加固搅拌桩同时施工;施工结束后10天以内进行降水井、观测井及回灌井施工，10天后进行降水;降水20天后，也即灌注桩、水泥土桩施工28天后进行土方开挖;土方开挖应与降水、混凝土砼面层喷射砼同时进行。

（b）、按平面、空间顺序考虑：灌注桩先于水泥土墙搅拌桩及坑内土体加固搅拌桩施工;水泥土墙搅拌桩先于坑内土体加固搅拌桩。灌注桩从南向北施工水泥土墙搅拌桩及坑内土体加固搅拌桩从两短边向中间施工。土方开挖从两头向中间施工，并分层分段施工，分段长度为30m，分层厚度为3m。土方开挖顺序与水泥土墙搅拌桩及坑内土体加固搅拌桩施工顺序对应，混凝土砼面层喷射砼顺序与土方开挖顺序一致。

5.2 支护体系施工技术要点

5.2.1 重力式水泥土墙

重力式水泥土墙采用单轴水泥土搅拌桩，桩径500mm，桩心距350mm，搭接150mm，采用二喷四搅工艺。水泥采用P.O42.5，桩体水泥掺入量不低于17%（60kg/m），水灰比宜取0.6～0.8。28d无侧限抗压强度大于或等于0.8MPa时方可进行土方开挖。

5.2.2 双排桩灌注桩

支护桩采用钢筋混凝土灌注桩，桩径为0.8米，桩心距均为1.3米，排距为2.4m，桩顶绝对标高均为3.5m;桩长20m。混凝土等级采用C30，钢筋采用HPB300和HRB400。纵向受力钢筋的混凝土保护层为50mm。受力钢筋采用焊接。冠梁沿支护桩顶周圈浇筑，连梁将前后排桩连接起来，形成排桩。冠梁、连梁高度均为600mm，宽度为900，采用C30混凝土。其形式见图3。桩间面板厚度60mm，配置双向φ6.5@200钢筋网片。

5.2.3 自然放坡+砼喷面

喷射砼支护工程施工的特点是边挖边支，分层分段开挖、支护。其施工顺序为定位放线基坑开挖修整边坡钢筋锚入埋设喷射砼厚度控制标志、第一层砼喷射铺设钢筋网第二层砼喷射。插筋采用C16钢筋，垂直间距为1.5m，长度为1m。喷射砼终凝2h后，应浇水养护。

5.3 土方开挖施工技术要点

（a）、在开挖过程中应遵循分区、分段、对称、平衡原则，每次开挖深度不得超过1.5m。

（b）、严禁将土堆放至坑边，应随挖随运。

（c）、开挖至基坑底面标高以上30cm处，改用人工开挖至基底，严禁超挖。挖土到位后应及时浇筑垫层，严禁地基土暴露时间时间过长。

（d）、土方开挖至离支护结构30cm处，应改用人工开挖至支护结构表面，期间，应注意挖土机械不得损坏支护结构等。

6、基坑监测方案

6.1 监测项目

（a）、墙顶、压顶板及冠梁水平、垂直位移：沿顶部每隔约20m布设一水平、竖向位移监测点。

（b）、基坑周边道路、污水管线、高压线塔等2倍深度范围内待保护的建构筑物等水平、竖向位移监测点。

6.2 监测报警值

7、结语

施工人员应熟练领会设计的目的和意图，严把施工关，因为施工是检验设计成功与否的唯一标准。同时，该设计的有效和成功实施，也将为我单位在沿海地区长江漫滩地质大面积、深浅相间深基坑的设计和施工过程中积累宝贵经验。“重力式水泥土墙+自然放坡+双排灌注桩+坑内加固”复合支护方式及格栅式水泥土墙作为支护结构和加固土体的应用，真正做到了技术可行、经济合理，大大缩短工期，为业主赢得更多后续施工的机动时间和降低了工程造价。对于长江漫滩地质大面积、深浅相间深基坑的设计与施工，应特别注意以下三点：

（a）、本工程基坑支护方案在专家论证过程中，经泰州地区岩土专家建议，泰州地区土质较差，水位较高，设计中的c值和φ值不宜太高;其次施工过程中，应重视降水，一旦水降下去，基坑开挖就简单多了。

（b）、本工程在施工总体流程中对施工顺序进行了纲领性叙述，施工中应严格执行，重视过程控制。

（c）、大量工程实践表面，多数基坑工程事故是有征兆的。基坑工程施工和使用期间及时发现异常现象和事故征兆并采取有效措施是防止事故发生的重要手段[4]。所以，必须重视有资质的第三方对基坑进行的有效监测。做到“预防为主，防治结合，综合治理”。

参考文献

[1] 《岩土工程勘察报告（详勘）》（20132044-2：南京勘察工程有限公司，2014.4）.

[2] 底板平面图、剖面图及桩位图等相关图纸.

[3] 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

[4] 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

[5] 《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）

[6] 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

[7] 《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

[8] 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

[9] 《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）

[10]《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ311-2013）

[11] 谢石连，丁其锋，卢玉南.钻孔灌注桩在软土地区深大基坑围护工程中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2010（5）：59-63.

[12] 刘杰，孙志亮，付宝亮.重力式水泥搅拌桩挡土墙稳定性的分析研究[J].四川建筑科学研究，2006（5）：102-105.

[13] 程曦，高建光.格构式重力挡土墙在基坑支护中的应用[J].土工基础，2004（1）：9-11.

[14] 深基坑工程设计施工手册编委会. 深基坑工程设计施工手册/龚晓南主编，高有潮副主编.第一版.北京：中国建筑工业出版社，1998.

作者简介：

李银华（1985-），男，汉族，云南禄丰人，中化二建集团山西华晋岩土工程勘察有限公司，本科学历，研究方向：岩土工程治理，邮编030021。