复杂地质深基坑支护技术探讨

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摘要：以福州某工地深基坑支护工程为例，简要阐述了在复杂地质条件，无传统支护结构施工空间的情况下，采用三轴水泥土搅拌桩（内插钢管倒刺）＋锚管土钉墙支护结构，解决基坑开挖难题。监测结构表明，基坑变形满足设计要求，取得了良好的社会效益及经济效益

关键词：深基坑；软土富水地层；三轴水泥土搅拌桩；止水效果；基坑变形；监测

1工程概况

拟建建筑物位于仓山区城门镇清富村，是福建省福州市改造拆迁安置房项目之一。由于征地拆迁及场地限制等原因，本工程分为二期施工，一期场地西南面与待拆迁的砂石厂、沥青搅拌站相临，其中2＃楼相临最近，仅3．5m；北侧约2m为周边村民建筑；东侧约20m为福厦高速、南面紧靠乌龙江。拟建建筑物基坑周长325m，基坑开挖深度约4．6～6．2m，基坑侧壁安全等级为Ⅱ级。

2工程地质条件

2．1工程地质条件

拟建工程场地位于乌龙江北侧，主要为冲淤积平原地貌，工程地质分区属淤积、冲积区。一般上覆0．4～3．8m厚人工填土层，下部主要由黏土及淤泥质土及粉质黏土、砂土构成。基坑开挖地层1．5～9．3m为淤泥质黏土层，10m以下为粉质黏土层，稳定性差。与基坑支护相关的土层由上而下主要组成如表1，物理力学指标见表2。

2．2水文地质条件

拟建场地场区地下水主要为上层滞水、孔隙承压水。地下水丰富，水位高，与乌龙江水位有着密切联系，场地地下水初见水位埋深约在0．5～1．6m，稳定水位埋深约在0．4～3．1m，基坑施工基本在地下水位以下，对工程的降水要求非常高。上层滞水主要存在于杂填土、填中砂中，水位埋深约在0．5～1．6m，其水量受季节性降水及地表生活用水影响，随地形和季节变化而变化，场地距乌龙江较近，补给充沛。场地中部中细砂（含泥）的孔隙承压水富水性好，水量丰富，与乌龙江水系具较强的水力联系，互补关系，季节性变化规律明显，同时受一定的潮汐影响，水量较为丰富，土方开挖易引起流土、流砂、突涌，对工程影响较大。

3基坑支护方案选择

3．1基坑特点及难点

1）位于二期范围内的砂石厂、沥青搅拌站未拆迁，一期基坑开挖后基坑南侧紧挨着沥青搅拌站大型设备和较多材料堆积的砂石厂，且场地高低差为2m，无太多的场地进行基坑放坡，无法进行南侧的基坑施工。2）一期基坑平面形状呈现矩形及条形，地质条件差，地下水位高，地下水丰富。3）基坑周边环境复杂，对基坑变形控制要求严格。

3．2基坑支护结构选择

根据上述基坑特点，综合考虑基坑安全、质量、造价及工期，本工程基坑支护采用三轴水泥土搅拌桩（内插钢管倒刺）＋锚管土钉墙支护结构。1）三轴水泥土搅拌桩即可作为基坑支护结构和基坑侧壁的止水帷幕，内插钢管倒刺，增强基坑的稳定性。2）施工灵活性大，可根据地质条件及基坑变形情况，及时调整钢管间距，有利于对基坑变形及安全的控制。3）通过锚管注浆，有利于土层稳定，可防止流砂发生。

4基坑支护施工

4．1施工工艺流程

测量放线→三轴搅拌桩机定位→三轴水泥土搅拌桩施工→内插钢管→分段分层开挖土方→锚管施工→钢筋网片安装→喷射混凝土施工→基坑变形监测→下层土方开挖→基坑变形监测→土方回填→基坑施工完成

4．2主要工序施工要点

1）三轴水泥土搅拌桩施工：为减少施工对土体的扰动，采用跳打施工，施工顺序为：1幅→3幅→2幅→5幅→4幅。如图1所示。搅拌桩机施工时应保持钻杆匀速下沉与匀速提升搅拌下沉与提升的速度应控制在0．6～1．0m／min，搅拌桩施工过程中应保持桩机底盘的水平和桩架的垂直，成桩施工中，加强垂直度监测和调整频率，确保搅拌桩桩体垂直度不大于1／200，保证成桩质量。2）基坑南侧支护加强：采用四排水泥土搅拌桩。基坑南侧支护形式改为：采用四排A650＠450水泥土搅拌桩作为止水帷幕及重力式挡土墙，面层采用喷锚支护，内排搅拌桩长度为13．5m，穿过中细砂层进入淤泥土层，外面三排均为9．0m，在最内排及外排水泥土搅拌桩中插入A48×3．5的钢管L＝6000＠900。3）内插钢管的制作。锚管采用A48的焊接钢管，壁厚不小于3．5mm，端部采用L90×6角钢长L＝80与钢管焊接进行封堵，在钢管管身开A8的注浆孔（对开孔），管身间距焊接L30×3的角钢倒刺L＝60。施工过程中要注意：①钢管采用QZJ－100D潜孔钻机，强力击入支护土体中，倾斜角允许偏差小于5（°）时，将注浆管插入管底，进行低压注浆，注浆压力控制在1～2MPa，注浆水灰比严格按照设计规定的0．5纯水泥浆，外掺水泥用量的0．05％的三乙醇胺早强剂；③混合料应搅拌均匀，随拌随用，存放时间不应超过2h；④锚管焊接角钢倒刺，应保证焊缝饱满，无外观缺陷，角钢与钢管的焊缝处应进行满焊，保证焊接的质量满足规范及设计要求。4）锚管施工。锚管应分层分段、自上而下施工，分段长度为0～15m，分层厚度为每层锚杆以下0．2m。5）土方开挖。土方采取分层、分段开挖，每层开挖深度为0．75m，严格按照“先撑后挖，严禁超挖”的原则进行。6）钢筋网片安装。锁定筋与加强筋之间采用单面搭接焊连接，焊缝必须饱满。钢筋网片与加强筋之间通过点焊连接。7）喷射混凝土施工。在锚管施工完成后，喷射第一层面层混凝土，安装完成钢筋网片后，喷射第二层面层混凝土。喷射混凝土顺序自下而上，喷头与受喷面垂直，保持0．6～1．0m距离，喷射混凝土的回弹率不应大于15％。经试验确定C20喷射混凝土配合比如表3所示。

5基坑实施效果评价

根据施工过程中对基坑的变形监测结果，基坑水平位移最大值在30mm以内，支护结构的沉降变形值在45mm以内，周边地面沉降值在40mm以内，基坑变形速率最大时段发生在基坑开挖过程中，在基坑完成后，其变形逐渐趋于稳定。本工程在基坑施工期间及其后续的工程施工期间，未因基坑变形影响周边道路车辆的安全通畅及周边建筑的安全，避免了与附近居民产生纠纷，达到了设计预期的效果，取得了良好的社会效益与经济效益，为后续工作开展奠定了坚实基础，也树立了公司良好的信誉。由于支护变形速率没有出现增大及不收敛趋势，变形基坑周边稳定，未产生异常现象，判定支护结构处于安全状态。

6结语

本项目一期工程已成功施工完成，对探索真正适合复杂条件下的基坑支护技术进行了大胆的尝试，为深基坑技术的发展提供参考，也为同样类型的基坑条件下施工提供参考。

参考文献：

［1］王自忠，杨世相，王晓曙，等．复杂条件下某工程基坑支护技术［J］．施工技术，2013，43（10）：135－136．

［2］原华，李运华，朱鸿庆．水泥土搅拌桩加注浆止水技术在某基坑工程中的应用［J］．施工技术，2012，42（10）：102－103．

［3］千智光．浅谈三轴水泥搅拌桩施工技术及质量保证措施［J］．地基处理，2010，26（1）：28－30

作者：滕祖星 单位：福建省建筑设计研究院有限公司