某软土基坑支护施工技术探析

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[摘要]基坑支护结构的选择是工程施工中比较常见的问题，同时也是对后续施工的安全保障。本文以丽江市古城区某拟建基坑为研究对象，合理选择了该软土基坑支护的结构选型，也对各结构段进行了分别设计，并给出了合理地施工方案，为相似的基坑支护技术提供参考意见。

[关键词]软土基坑；基坑支护；施工设计

1工程概况

项目场地位于丽江市古城区，拟建场地现状为待建空地，本场地土的类型为中硬场地土，建筑场地类别为Ⅱ类。场地内回填有厚度较大的填土，填土主要由含（混）黏性土砾砂组成，为附近场地基坑开挖弃土。东、南、北侧均为待建空地，交通较为便利。整个场地地形虽略有起伏，但相对较平坦，属稳定场地。场区区域岩土种类较多，分布不均匀；地下水对工程建设影响较小，地表水尚可。场地整体西高东低，北高南低，地形标高范围2387.07～2391.21m，地形坡度小于3°，高差约4.14m。基坑形状近似“凸”字形，长约123.54m，宽约86.90m，基坑开挖线长为458.10m，基坑开挖的面积为10689.68m2。地下室顶板标高为2389.90m(-1.60m),地下室底板标高为2386.00m(-5.50m),地下室净空高度3.9m，基础厚度为1.10m，基坑开挖标高为2384.90m(-6.60m)，根据地形地貌特征，拟开挖的基坑深度4.921～6.31m。图1为基坑平面图。场地钻孔内揭露60.0m深度范围内的土层按成因分为第四系全新统人工填土层（Q4ml）和第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）。依据钻探揭露情况，勘察钻孔揭露深度范围内的土层，按岩土体成因、结构、物理力学性质特征可划分为5个大层，3个亚层，根据土体成因、结构、物理力学性质自上而下分述如下。1）素填土灰褐、灰黑色，稍湿，松散。主要成分为含黏性土砾砂，主要为附近场地施工弃土，回填时间约3～5年，底部约0.3～0.5m为耕植土。层顶埋深0.0m，层顶高程2386.73～2393.91m，层厚度0.8～6.1m，平均厚度2.92m。2）粉土灰黄、褐黄、褐灰色，稍湿～湿，密实，局部中密。摇震反应速度中等，韧性、干强度低，切面粗糙无光泽。局部夹深褐色软塑状粉质黏土薄层。层顶埋深0.8～7.5m，层顶高程2382.64～2390.91m，层厚度0.5～9.7m，平均厚度2.92m。3）泥炭质土黑色，湿，软塑～流塑状态，土质不均匀，局部渐变为有机质土，土体结构松散，含较多半炭化腐木，局部成泥炭，具高压缩性。该层顶板埋深1.5～11.3m，层顶高程2378.52～2388.30m，层厚度0.5～11.0m，平均厚度3.53m。4）粉土灰褐、灰白色，稍湿～湿，密实，局部中密。摇震反应速度中等，韧性、干强度低，切面粗糙无光泽，局部夹褐灰色可塑状粉质黏土薄层。该层顶板埋深1.5～20.1m，层顶高程2369.74～2388.20m，层厚度1.0～16.0m，平均厚度5.65m。5）圆砾灰褐色，饱和，中密。骨架颗粒母岩成分主要为强～中等风化灰岩，圆形～亚圆形。该层顶板埋深4.1～23.4m，层顶高程2365.50～2383.79m，层厚度0.6～14.8m，平均厚度4.54m。

2基坑支护方案

2.1支护方案比选

基坑支护常见的支护形式有四大类，即结构支护、重力式挡土墙支护、传统土钉墙支护、复合土钉墙支护等，其中结构支护又可分为地下连续墙支护、型钢桩支护、排桩支护等。场区内地下水位埋设较浅，对基坑开挖有影响，方案设计时须考虑雨季降水，基坑汇流的疏导、抽排等问题，还需考虑止水帷幕的设置。根据本基坑的具体特点，选用3种方案进行比较。1）土钉墙支护方案适用于基坑开挖深度不大的基坑项目，周边无重要构筑物，相对空旷区域，市场使用度较高，施工经验丰富，造价低廉，且施工工序较为简单，特别是对后期土方开挖无影响，且可靠性较好，工期短，造价低。2）内支撑支护方案可适用于不同深度的基坑，尤其是基坑形状较为规则的情况，对变形控制效果好，支护结构不存在超红线问题，但施工过程较为烦琐，特别是后期换撑施工，对主体建筑工期有影响，且不利于土方开挖。可靠性好，但工期长，造价较高。3）排桩支护方案可用于不同深度对基坑，市场使用度高，经验成熟，主要为单排桩和双排桩支护，十分适用于基坑周边环境较复杂场地，对后期土方开挖无影响。可靠性好，造价较低，但是工期较长。从安全角度分析，以上3种支护形式均能达到安全支护的效果。从经济角度分析，3种支护方案比较，土钉墙支护方案最经济，其次为排桩支护方案；从施工工期来看，土钉墙支护方案工期最短，在施工工期方面最占优势，内支撑支护方案施工工期最长。根据业主提供的资料、地质勘查报告、场地环境条件，同时根据类似基坑支护工程的设计与施工经验，在遵循“安全可靠、技术先进、工艺可行、造价经济、满足工期要求及充分考虑同甲方及后续工程的衔接”的原则下，在安全、经济、技术、工期方面综合对比后，选用的总体方案为：放坡+土钉墙+止水帷幕+降排水措施；支护桩（∅600）+挂网喷混凝土+止水帷幕+降排水措施。

2.2基坑各支护段设计

基坑形状近似“凸”字形，各段的长度、标高和地质情况不同，因此各段支护形式略有差别。1）基坑AB段采用放坡+钢管锚杆土钉墙支护，坡比为1∶1.25，共设置5排钢管锚杆，锚杆采用直径∅48mm厚度δ=3.0mm的钢管加工，锚杆自上而下各排长分别为12m、12m、12m、9m、9m，倾角15°，间距1.50m，排距1.10m；深搅止水桩，桩长12.00m，桩径∅500mm、间距300mm，搭接200mm。止水桩中线位于放坡顶线外侧500mm处。2）基坑BC段采用∅600mm长螺旋钻孔灌注桩支护，桩长14.00m，桩间距1.20m；深搅止水桩，桩长12.00m，桩径∅500mm、间距300mm，搭接200mm，止水桩中线位于放坡顶线外侧500mm处。3）基坑CD段采用∅600长螺旋钻孔灌注桩支护，桩长12.00m，桩间距1.20m；深搅止水桩设计参数同BC段一致。4）基坑DA段采用放坡+钢管锚杆土钉墙支护，坡比为1∶1，共设置5排钢管锚杆，锚杆设计参数同AB段一致。所有面层挂网喷射强度为C20的混凝土，厚度为100mm。

2.3基坑截排水工艺设计

根据勘察报告提供的地下水位埋深较浅，且基坑开挖段为相对隔水层，基坑开挖过程中有一定的涌水量，考虑基坑历经雨季及场地汇水情况，综合安全、经济合理、工期等因素，采用如下降、截排水。1）降水采用随降随挖方式降水，设置10口降水井，采用随降随挖方式降水，降水井采用长螺旋钻机成孔，深度为进入基坑底以下1.00m。2）截排水基坑开挖坡顶设置净空（300×300）截水沟截水，沿基坑开挖底边线向基坑内侧偏移0.50m设置一道坑底排水沟，沿坑底排水沟设置集水井，坑内积水汇入集水井后统一抽入沉淀池，经沉淀后排入市政污水管道，集水井间距不得大于50m。根据实际开挖后的集水量，适当调整1～4号降、排水平面图中的集水井数量及位置。3）设置泄水孔在基坑开挖坡面上设置泄水孔，泄水孔竖向间距3.00m，水平间距支护桩段两桩设1个泄水孔，土钉墙段水平间距3m。

3基坑支护关键技术

3.1长螺旋钻孔灌注桩施工技术

长螺旋灌注桩的施工是先使用大扭矩动力头带动的长螺旋中空钻杆快速干钻成孔，采用高压泵送混凝土浇灌，再插钢筋笼成桩。钢筋笼制作前必须平直，不得有局部弯曲，钢筋表面不得有油污和锈蚀。主筋与加强箍筋之间以点焊牢固，主筋与箍筋之间绑扎牢固，钢筋搭接采用搭接焊，搭接长度:双面焊≥5d，单面焊≥10d，d为钢筋直径。施工时采用隔桩跳打施工，避免窜孔。混凝土强度等级采用C30，配合比严格按照试验室设计结果进行；混凝土保护层厚度50mm；混凝土坍落度180～220mm，并具有较好的和易性、流动性。长螺旋桩配筋应严格按照JGJ18-2012《钢筋焊接及验收规程》和设计图纸（见长螺旋配筋图）执行。长螺旋桩桩底0.5m不设钢筋笼。桩顶主筋锚入钢筋混凝土冠粱0.9h(h为冠梁高度)。长螺旋灌注桩与其截面示意图如图2所示，各剖面桩身配筋参数如表1所示。

3.2喷射混凝土面层施工技术

支护施工按照土方开挖→修壁→挂网→喷射混凝土→土方开挖的流程进行。基坑支护施工随基坑土方开挖交叉同步进行。土方开挖要求分部分层对称开挖，支护工作面挖出后，及时支护。坑壁经人工修整好后挂上∅6.5@150×150双向钢筋网片，∅14加强筋间距与土钉设置间距相对应，并与土钉焊接；钢筋网片在基坑坑口周边翻边宽1.0m；并用短钢筋(L=1500@1500)插入土层固定，最后喷上C20细石混凝土，厚100mm，水泥使用P.S32.5普通硅酸盐水泥，并根据实际情况可掺入适量的速凝剂。图3为放坡挂网喷混凝土网片大样图及柱间土护面图。

3.3冠梁施工技术

桩身混凝土强度在大于设计强度的80%以上后方进行冠梁施工，冠梁施工前挖除桩顶部分淤泥及浮浆，采用风镐凿除桩顶浮浆至冠梁设计底标高且露出新鲜混凝土，出露钢筋应平直，在浇注混凝土之前必须清理干净残渣、浮土和积水。土方开挖至冠梁设计标高及时进行冠梁施工。根据设计图纸制作冠梁钢筋（图4），钢筋表面洁净、无损伤、无油渍和铁锈、漆渍等，纵筋的连接用搭焊，接头应错开，同一断面的接头面积不应超过30%，且间隔布置。模板施工前，要求场地干净、平整、模板下口及连接处的混凝土或砌体，要求边角整齐、表面平直，必要时可能先进行人工修整；冠梁、腰梁模板采用构造简单，拆装方便，具有足够强度、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇的混凝土的重量和侧压力，模板接缝应严密，不得漏浆，模板及其支撑体系应联结整体，安装和浇筑混凝土时，需检查漏浆与变形情况。浇筑的混凝土强度等级应按设计要求，浇筑混凝土时，采用振捣棒密实，浇筑层的厚度不得超过插入式振捣器作用部分长度的1.2倍值，梁顶部抹平；待混凝土达到一定强度（2.5MPa）后再进行拆模。

3.4深搅止水桩施工技术

单排搅拌桩帷幕的搭接宽度在搅拌深度不大于10m时，不应小于150mm；当搅拌深度为10～15m时，不应小于200mm；当搅拌深度大于15m时，不应小于250mm；搅拌桩水泥浆液的水灰比宜取0.5～0.55。搅拌桩的水泥掺量宜取土的天然质量的15%～20%。

4注意事项

1）为防止长螺旋钻孔灌注桩导管堵塞，需保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和坍落度符合要求。同时在每次拆卸导管时都必须清洗干净，避免灌注管路过大变形和弯折。2）为防止偏桩，施工前需清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜，且桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查和复核。

5结语

通过对丽江的某个软土地区基坑支护方案进行比选的研究分析，根据场地周边环境及工程地质条件对该基坑的不同地段进行了分别支护设计，针对该软土基坑特点设计出合理的支护结构，保证了施工安全，对类似工程的设计和施工具有一定的参考意义。

作者:王志鑫 单位:昆明理工大学国土资源工程学院