某临江基坑工程支护方案分析

摘要：以广州市某临江基坑工程支护设计和施工方案为例，采用自钻式土钉作为支护体系，水泥搅拌桩搭接摆喷桩作为止水帷幕。通过对该基坑方案的设计和施工原理进行分析，得出一些有价值的结论，可为类似的基坑工程的支护设计提供经验。

关键词：基坑支护；水泥搅拌桩；土钉；摆喷桩

Abstract: taking guangzhou a riverfront foundation pit engineering design and construction scheme for supporting example, adopting the drill style soil nail as supporting system, cement mixing pile lap set for water curtain grouting pile so far. Through the excavation scheme for the design and construction of the principle for analysis, that some valuable conclusions, but for similar foundation pit engineering support design provides experience.

Keywords: foundation pit supporting; Cement mixing pile; Soil nail; Pendulum jet pile

中图分类号：TV551.4文献标识码：A文章编号：

前言

随着高层建筑的增加和地下空间的开发，城市的基坑工程不断涌现，由于城市空间的稀缺性及复杂性，以及考虑工程经济性与施工便利性等多方面要求，根据拟建工程周边环境选择安全经济的支护结构形式是必要的。

1 工程概况

1.1 工程简介

本工程位于广州市某成熟社区，由10栋17-30层的塔楼和2栋4层的裙楼组成，采用单层地下室。基坑拟开挖面积约25000m²，基坑开挖设计深度6.50m，基坑周长约730m。

1.2 工程地质条件

根据工程地质勘察报告，在基坑开挖影响深度范围内的地基土层分部依次如下：

1.21 杂填土，由碎石、粘土及砂组成；

1.22 淤泥质土，软塑，含少量粉细砂；

1.23 粉砂，饱和，松散，级配一般；

1.24 强风化泥质粉砂岩，半岩半土状，岩质软。

场地内地下水类型为微承压，第①、②层透水性差，属微弱透水层，含水贫乏；第③层是主要含水层，含水量较丰富；第④层为隔水层。赋存于③层的地下水的补给方式为大气降水及砂层的侧向径流补给为主。场地地下水位埋深为1.55～1.95m，在丰水期时，地下水位会上涨1.00m左右。地基各土层的主要物理力学指标如表1所示。

表1 单桥静力触探数据表

2 基坑周围环境分析及方案优选

2.1 基坑的特点及周围环境分析

基坑四周环境情况为:东侧临近14～20层居民楼2栋，约23m；南侧距离市政道路约24m；西南侧临近层居民楼约17m；北侧临近4栋高层居民楼与珠江支流水道，距居民楼约22m，距珠江支流水道约45m。基坑周边环境与基坑平面布置见图1、图2所示。

从基坑周围环境条件、开挖深度和地质条件分析，可得以下几个结论：

2.11 基坑开挖深度虽不大，但基坑开挖面积较大，约25000m²,按建设部《建筑基坑支护技术规范》的规定，基坑安全等级为2级,重要性系数为1.0。

2.12 基坑平面尺寸比较大，整个基坑周长约730m，基本上呈正方形。若分段施工，基坑的空间效应比较显著，对基坑的稳定和变形控制比较有利。

2.13 受用地红线和施工场地的制约，沿基坑周边不具备大面积大范围卸土放坡的条件。

2.14 临近建筑物与基坑有一定的间隔距离，约17～24m，为基坑施工方案的选择提供了有利的条件。

2.15 基坑北侧临近珠江支流水道，水源补给较为充足，基坑开挖影响深度范围内砂土含水量叫丰富，土层厚度大，具有一定的透水性。本工程拟定雨季施工，对基坑止水帷幕的设置具有较高的要求，若基坑出现大面积渗水，除影响基坑内施工正常进行外，更有导致基坑坍塌和临近建筑物及道路产生不均匀沉降的危险。

从上述分析可知，本基坑支护方案的设计除了要保证自身的稳定外，还应严格控制基坑变形与基坑止水效果。

图1 基坑周边环境布置图图2 基坑支护剖面图

2.2 方案优选

2.21 地下连续墙＋钢筋混凝土内撑

具有造价高、工期长、施工工艺较复杂等缺点。

2.22 灌注桩＋钢筋混凝土对撑

该方案能够有效地控制周边的变形，具有较高的安全性，但是造价太高，基坑面积大，对撑的跨度亦较大；且对撑较密的布置不利于土方开挖、施工机械工作及后期基础作业。

3.23 水泥搅拌桩＋土钉墙

该方案经济效果较好，基坑周边与临近建筑物有一定的间距，便于土钉的施工；水泥搅拌桩工艺成熟，在粉砂层中的成桩质量可以得到一定的保证，止水效果良好；但工程场地砂土作为透水层，且埋深达22m以上，而普通水泥搅拌桩按现行的工艺，成桩质量只能保证在18m以内，若按此方案实施，基坑存在管涌的风险。

3.24 水泥搅拌桩＋高压摆喷桩＋土钉＋局部放坡

该方案经济效果较好，高压摆喷桩在20～25m深度范围内施工质量有保证，止水效果较好，可以弥补水泥搅拌桩施工深度不足的缺陷，使止水帷幕延伸至不透水层(强风化泥质粉砂岩)，确保了止水的效果。

3 基坑支护方案的说明

结合地理位置条件、土质条件、开挖深度和周围条件，最终决定采用水泥搅拌桩与高压摆喷桩形成止水帷幕，土钉作为支护体系的基坑支护方案。

3.1 水泥搅拌桩

止水帷幕上层采用双排水泥搅拌桩，施工桩长约13～15m，桩径0.5m，桩中心距0.35m，采用4搅4喷的施工工艺，水泥掺入比15%。该止水帷幕施工方法工艺成熟，止水效果良好，造价较低。

3.2 高压摆喷桩

止水帷幕下层采用高压摆喷桩，施工深度约13～24m，施工桩长约5～11m。高压喷射注浆采用三重注浆管，以32MPa左右的高压水喷射冲切土体，形成较大空隙，再由压力为2～5Mpa的浆液填充，喷嘴在水平角为25度的范围内做往复摆喷和提升运动。摆喷墙喷射直径为1.4m，孔距为1.15m。该止水帷幕施工方法以旋喷桩的工艺为基础，工艺成熟，止水效果优良，造价较水泥搅拌桩高。但该工艺弥补的水泥搅拌桩施工深度的不足，但由于工程量不大，止水帷幕整体仍有很高的经济性。

3.3 自钻式土钉

自钻式土钉杆体采用φ48×3.5及φ50×4钢管，倾角10°，局部区域倾角15°，注浆采用慢灌注浆工艺，注浆压力0.3～0.5MPa，注浆水灰比为0.50的42.5R水泥净浆。喷锚面板网筋交叉点采用绑扎固定，加强钢筋交叉点采用电焊固定，网筋接长采用绑扎，钢筋接长采用焊接。土钉作为支护体系在基坑工程中运用较为普遍，施工质量可以得到有效的保证。

4 基坑工程施工说明

支护方案采用水泥搅拌桩＋高压摆喷桩＋土钉＋局部放坡的支护形式，土方开挖的施工单位根据支护施工土质和基坑施工工况进行详细的土方开挖施工组织设计，根据支撑形式和周围运输道路情况合理安排挖土路线和设计下坑坡道，并注意严格遵循分块、分层的土方开挖原则。基坑开挖应在降水、坑内加固、面层混凝土和水泥注浆体强度达到设计要求后再进行。

基坑施工时，应注意以下问题：

4.1 基坑支护工程施工前，编制合理、快捷的施工组织设计；

4.2 基坑开挖过程中，应严格控制基坑支护结构周边地面堆载, 基坑周边1m范围内严禁堆载，1m到一倍基坑深度范围堆载不大于15kPa。

4.3 基坑开挖前，应完成地面排水系统；

4.4 基坑开挖到设计深度后，要做好基坑底面的排水沟、集水井，集水井内的积水要及时排除；

4.5 基坑开挖后，应立即进行地下工程施工；

4.6 基坑开挖过程中要注意土层变化。

5 施工监测

为确保地下室施工的安全可靠和开挖的顺利进行，基坑施工全过程需进行全过程动态监测信息化施工。

监测项目有以下几项：

5.1 施工开挖期间观测周期为3天，(雨天施工每天观测1次)，其余情况可延至5～10天；支护结构完成后，变形未稳定前，每7天观测1次，变形相对稳定后可每15～30天观测1次。

5.2 每隔20～30m置一个观测点，若变形监测出现异常情况，及时知会各方进行讨论处理。

5.3 基坑变形位移的警报值为40mm，变形速率警报值为:开挖施工期间连续每天变形速率大于10mm/d，地下室施工期间连续每天变形速率大于5mm/d。

6 结论

本工程的设计方案可有效地解决本基坑的安全性问题，以水泥搅拌桩搭接高压摆喷桩作为止水帷幕，克服了水泥搅拌桩施工深度不足的缺陷，保证了止水帷幕的止水效果。比其它可选方案工程造价节约，节省了投资成本及施工工期，同时对周围环境影响较小；因此本工程的支护方案有较好的实践意义与推广价值，可为广大基坑工程工作者提供借鉴的经验。