馬 勇，陳小丹，李 川，朱思軍，鄧義釗

(1.廣東省水利水電科學研究院，廣東 廣州 510635;2. 廣東省巖土工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510635)

1 概述

隨著我國基坑工程的快速發(fā)展，基坑工程也朝著更大更深的方向發(fā)展。常用的基坑支護型式有放坡支護、樁(墻)錨支護、樁(墻)撐支護、土釘墻支護、重力式擋墻支護、雙排樁支護等[1-4]。其中，樁錨支護型式由于可以保證土方開挖與支護結(jié)構(gòu)相互不干擾，并可以有效縮短工期，因此，在深基坑支護中較多采用樁錨支護方案。在常規(guī)的樁錨支護方案中，常規(guī)錨索的錨固體直徑一般為0.15 m，錨索鋼鉸線規(guī)格一般采用7φ5，但對于深基坑支護，按照常規(guī)的錨索設(shè)計，錨索計算長度需要很長，鋼鉸線束數(shù)很多。對于常見的原狀土坡道出土的基坑出土方案[5-6]，坡道收口困難，工期較長，特別對深基坑影響較大。

以廣州某深基坑支護設(shè)計為例，采用了大孔徑錨固體和大直徑鋼鉸線，并采取了在地下室外側(cè)設(shè)置無需收口的出土坡道，極大地方便了基坑出土和地下室結(jié)構(gòu)施工，可為類似基坑支護工程提供設(shè)計參考。

2 工程概況

某綜合發(fā)展項目位于廣州市增城區(qū)，擬建建筑物包括2棟辦公及酒店，2棟住宅。底部均設(shè)置裙樓商業(yè)(1～4層)及其它附屬配套設(shè)施。塔樓基礎(chǔ)型式為灌注樁基礎(chǔ)，裙樓商業(yè)處為天然基礎(chǔ)。本項目用地紅線面積約為35 245 m2，周長約748 m。場地現(xiàn)地面絕對標高平均約為24.5 m，地下室底板墊層底標高為5.35 m，基坑開挖深度為19.15 m。

基坑周邊環(huán)境條件如下：

北側(cè)：臨近在建基坑(其基坑支護型式為樁錨支護)，兩者紅線距離約24.0 m；南側(cè)：已拆遷空地；東側(cè)：臨近規(guī)劃市政道路，距離紅線約3.5 m處有直徑0.6 m的砼結(jié)構(gòu)雨水管，埋深約0.9 m；西側(cè)：臨近規(guī)劃市政道路，地面下埋設(shè)有砼結(jié)構(gòu)雨水管，污水管和電力管，距離紅均超過14.0 m。基坑周邊環(huán)境及平面布置見圖1所示。

本項目基坑支護設(shè)計的難點和重點是：①基坑支護深度將近20 m，屬于超過一定規(guī)模的危大工程，安全風險要求高；②本項目土方開挖量約60萬m3，工期要求緊，對能快速出土要求較高；③周邊環(huán)境復雜，臨近現(xiàn)狀管線和在建項目，周邊變形控制要求較高。

因此，綜合考慮本項目基坑的開挖深度、地質(zhì)條件和周邊環(huán)境等因素，本基坑主要采用支護樁+預應(yīng)力錨支護體系。樁錨支護方案適用性較強，對土方開挖和地下室結(jié)構(gòu)施工影響較小，錨索施加的預應(yīng)力對控制支護結(jié)構(gòu)變形可以起到很好的約束作用。

圖1 基坑周邊環(huán)境及平面布置示意

3 地質(zhì)情況概述

3.1 地層分布

①素填土：褐紅、褐黃、灰黃、灰褐色，稍濕～濕，松散～稍壓實，層厚0.50～6.40 m。

②粉質(zhì)黏土：褐紅、褐黃色，可塑，層厚0.70～15.60 m。

按土的類型及沉積順序，劃分為3個亞層，分述如下：

③1含砂黏土：灰黃、淺灰色，軟可塑，層厚1.60～6.70 m。

③2淤泥質(zhì)土：深灰、灰黑色，飽和，流塑，層厚2.00～5.70 m。

③3中砂：灰黃、深灰、灰色，飽和，稍密，層厚1.10～2.80 m。

4) 第四系殘積層(Qel)

④砂質(zhì)黏性土：褐紅、褐黃、灰黃、灰白色，可塑～硬塑，揭露厚度0.90～23.10 m。

5) 燕山期花崗巖(γ5)

場地下伏基巖為燕山期花崗巖，按其風化程度可劃分為全風化、強風化、中風化及微風化帶。

場地地下水主要賦存于沖積層孔隙及基巖風化裂隙中，為孔隙水及基巖裂隙水?？紫逗畬又饕捎倌噘|(zhì)土及中砂層組成，其中淤泥質(zhì)土的賦水性較好，但透水性較差，屬微透水層；中砂層的富水性及透水性均較好，屬強透水層，具承壓水特征。裂隙含水層主要由下伏強風化、中風化巖組成，具一定的富水性，但仍屬弱透水層，勘探期間，測得地下穩(wěn)定水位埋深在2.20～6.00 m之間，標高18.06～20.53 m。

典型地質(zhì)縱斷面示意見圖2所示。

3.2 地質(zhì)參數(shù)

根據(jù)地質(zhì)勘察報告并結(jié)合廣東地區(qū)基坑支護設(shè)計中取用參數(shù)的經(jīng)驗，各巖土層計算參數(shù)見表1所示。

4 設(shè)計方案

4.1 基坑支護方案

根據(jù)本工程所處的位置、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件以及基坑開挖深度和周邊環(huán)境，按廣東省標準《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》(DBJ/T 15-20—2016)和中華人民共和國行業(yè)標準《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》(JGJ 120—2012)的規(guī)定，基坑支護結(jié)構(gòu)安全等級為一級，重要性系數(shù)γ0=1.10。

1) 支護方案分析

本項目基坑面積較大，開挖深度較深，但地質(zhì)條件相對較好，周邊環(huán)境一般，常用的支護方案有：支護樁+預應(yīng)力錨索體系[7-8]、支護樁+內(nèi)支撐體系。但如果整個基坑全部采用支護樁+內(nèi)支撐方案，內(nèi)支撐最長將超過100 m，經(jīng)濟性很差，且內(nèi)支撐方案要考慮換撐，對基坑出土和地下室結(jié)構(gòu)施工產(chǎn)生較大影響，且工期也較長。而支護樁+預應(yīng)力錨索方案可以保證土方開挖與支護結(jié)構(gòu)相互不干擾，并可以有效縮短工期，因此，綜合考慮，本項目基坑支護方案主要采用支護樁+預應(yīng)力錨索方案，只在基坑角部局部位置(出土口上部)采用支護樁+內(nèi)支撐方案(基坑平面布置見圖1所示)。

根據(jù)復核計算，本基坑支護設(shè)計采用支護樁+四道預應(yīng)力錨索和支護樁+兩道砼內(nèi)支撐相結(jié)合的支護方案?；又ёo常規(guī)錨索設(shè)計采用錨固體直徑一般為0.15 m，錨索鋼鉸線規(guī)格一般采用7Φ5。結(jié)合計算結(jié)果，如果采用常規(guī)錨索設(shè)計，錨索錨固體長度超過40 m，錨索鋼鉸線最大需要采用6束，考慮到工期及經(jīng)濟性，本基坑支護設(shè)計錨索采用錨固體直徑為0.25 m，錨索鋼鉸線規(guī)格采用7Φ7。因此，根據(jù)計算結(jié)果，采用直徑0.25 m大孔徑錨固體，錨索錨固段的長度可以減短約40%；相比常規(guī)規(guī)格鋼鉸線，采用7Φ7的鋼鉸線，鋼鉸線束數(shù)可以節(jié)省50%的數(shù)量，對施工工期和效率也會產(chǎn)生一定積極的影響。

4.2 基坑止水方案

基坑支護常用的止水方案有水泥攪拌樁、旋噴樁、咬合式排樁等，綜合考慮止水方案的經(jīng)濟性和可靠性等因素，本項目止水方案主要采用三軸攪拌樁的密排止水，三軸攪拌樁采用大功率機械設(shè)備，保證可以穿透全風化花崗巖層。考慮到地層的起伏，當三軸攪拌樁無法達到設(shè)計深度時，采用雙管旋噴樁進行樁間咬合止水，并與三軸攪拌樁搭接一定長度，保證止水帷幕的封閉。

4.3 基坑出土方案

本基坑工程將外運約60萬m2渣土，因此，一個方便快捷的出土方案對于節(jié)省工期和造價是非常重要的。

常用的出土方案主要有原狀土坡道出土方式和斜坡式棧橋出土方式。這兩種出土方式各有優(yōu)缺點：原狀土坡道出土方式成本較低，適于地質(zhì)較好的場地，但土方總工期較長，坡道收口困難，特別是深基坑需要多次倒運；斜坡式棧橋出土方式出土效率較高，但成本相對較高，且棧橋?qū)Φ叵率医Y(jié)構(gòu)施工基本沒有用處。

本基坑工程采用在地下室側(cè)墻外設(shè)置出土坡道的出土方案，出土坡道從地面按1:10的坡比延伸到基坑底。該出土坡道不影響地下室結(jié)構(gòu)施工，不存在土方收口的問題，可以極大地提高出土的效率，而且，在地下室結(jié)構(gòu)施工期間，可以利用該出土坡道運送建設(shè)材料至各地下室樓層位置，對地下室結(jié)構(gòu)施工也提供了極大的便利。

4.4 典型支護剖面及計算結(jié)果

根據(jù)上述分析結(jié)果，本項目基坑主要采用支護樁+預應(yīng)力錨索支護形式，典型支護斷面見圖3所示，開挖至基坑底后的變形彎矩包絡(luò)示意見圖4所示；出土口角部位置采用支護樁+砼內(nèi)支撐的支護形式，典型支護斷面示意見圖5所示，計算采用增量法模擬施工過程[9]開挖至基坑底后的變形彎矩包絡(luò)圖示意見圖6所示。

5 監(jiān)測結(jié)果

本項目在基坑開挖施工期間對支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境進行了動態(tài)監(jiān)測，支護結(jié)構(gòu)頂部水平位移和周邊地面沉降見圖7和圖8所示。當基坑開挖至坑底設(shè)計標高時，樁錨支護區(qū)段支護結(jié)構(gòu)的深層水平位移如圖9所示，支護結(jié)構(gòu)的變形控制較為良好，最大水平位移值約為41 mm，最大位移值發(fā)生在坑底附近?；又ёo結(jié)構(gòu)頂部水平位移最大約為38 mm，基坑周邊地面沉降最大約為24 mm，但整體變形均不大。基坑監(jiān)測過程中，西北側(cè)部分監(jiān)測點樁頂水平位移偏大，主要原因是西北角連接段邊坡的施工未嚴格按設(shè)計要求進行削坡處理，導致該位置處的荷載較大，加之該位置處的錨索預應(yīng)力損失偏大，雖進行了二次張拉鎖定，但前期產(chǎn)生的變形已比較可觀了。根據(jù)理論計算，支護樁樁身變形基本呈“鼓肚子”形狀，樁身深層位移監(jiān)測顯示，大部分支護樁的深層水平位移基本與理論計算一致，部分位置的支護樁由于前期錨索預應(yīng)力損失較多，多呈現(xiàn)為類似懸壁樁上大下小的樁身變形，說明預應(yīng)力錨索的約束對控制支護結(jié)構(gòu)變形有重要作用。因此，當錨索預應(yīng)力出現(xiàn)損失時，要及時對其進行再次張拉鎖定，避免支護結(jié)構(gòu)的過大變形。

總體而言，該監(jiān)測結(jié)果與理論計算結(jié)果基本比較相符，且在整個基坑開挖施工過程中，未見基坑滑移和坍塌，實施效果良好。目前，該基坑已基本回填。

6 結(jié)語

1) 采用大孔徑錨固體可以有效減少錨索長度，節(jié)省施工工期；考慮錨固體施工質(zhì)量，大孔徑錨索盡量采用全套管進行成孔作業(yè)。

2) 在地下室側(cè)墻外設(shè)置出土坡道的方案，可以極大地方便基坑出土與后期地下室結(jié)構(gòu)的材料運輸，確保安全、經(jīng)濟、高效地完成出土任務(wù)。

3) 通過理論計算和實測數(shù)據(jù)對比，支護結(jié)構(gòu)變形形態(tài)基本比較相符，實施效果良好，該基坑工程是安全的。