蔡 烽

（溫州設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，浙江 溫州 325003）

0 引言

隨著地下空間建設(shè)的快速發(fā)展，作為核心問(wèn)題之一的基坑工程已愈顯突出，在城市地上空間有限的情況下，地下空間的開(kāi)拓導(dǎo)致基坑越挖越深。溫州甌江口屬于政府投資規(guī)劃的新區(qū)，因當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)剛剛起步且基坑工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)較少，基坑出現(xiàn)大面積坍塌的情況層出不窮。而類似溫州甌江口這種軟土地區(qū)，土體具有強(qiáng)度低、飽和性大、流塑性強(qiáng)的特點(diǎn)，基坑的設(shè)計(jì)和施工難度均較大，如何在類似溫州甌江口這種軟土地區(qū)給出基坑設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)意見(jiàn)迫在眉睫。

1 工程概況

1.1 工程特點(diǎn)

溫州甌江口新區(qū)基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)的土層基本為欠固結(jié)的淤泥質(zhì)軟土，該軟土不同于溫州大部分城區(qū)內(nèi)的土質(zhì)，強(qiáng)度更低，飽和性更大，流塑性更強(qiáng)，主要由海底的吹填土構(gòu)成，基本屬于溫州地區(qū)最差的土質(zhì)。由于土質(zhì)條件極差，且基于本工程基坑挖深大、面積廣、工期緊、經(jīng)濟(jì)性要求高的特點(diǎn)，若按照溫州城區(qū)普通淤泥質(zhì)土的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，勢(shì)必導(dǎo)致基坑事故的發(fā)生。同時(shí)基于對(duì)工程造價(jià)、施工工期、地質(zhì)條件、場(chǎng)地周邊環(huán)境、機(jī)械施工等諸多因素考慮，采用重力式擋墻、雙排樁、鉆孔灌注樁加內(nèi)撐、加筋水泥土樁錨、放坡、拉森鋼板樁等多種支護(hù)體系相結(jié)合，順利地完成了地下室結(jié)構(gòu)的施工。本基坑工程施工時(shí)間為 2018 年 5 月～11 月，歷時(shí) 6 個(gè)月。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，基坑邊的土體沉降和水平位移均較小，未出現(xiàn)險(xiǎn)情，該設(shè)計(jì)方案得到了業(yè)主和施工單位的一致好評(píng)。

溫州甌江口 C-03 a 地塊建造商品房項(xiàng)目地下室建筑面積 49 680 m2，基坑圍護(hù)周長(zhǎng) 1 200 m，屬于大型基坑，基坑總平面圖如圖 1 所示。本工程 ±0.000 相當(dāng)于黃海高程 4.950 m，現(xiàn)自然地坪為黃海高程 3.300 m，即相對(duì)標(biāo)高為 -1.650 m；本工程地下室 1 層，地下室底板頂標(biāo)高 -4.75 m，底板厚度 400 mm，墊層為 250 mm C15 素混凝土墊層，設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度為 3 750 mm。主樓筏板厚 800 mm，設(shè)計(jì)開(kāi)挖深度 4 150 mm，工程樁采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁。根據(jù)國(guó)標(biāo)［1］和省標(biāo)［2］，靠近雁鳴路和甌石路基坑等級(jí)為一級(jí)，重要性系數(shù)為 1.1；靠近靈蓉河和已建售樓處基坑等級(jí)為二級(jí)基坑，重要性系數(shù)為 1.0，設(shè)計(jì)使用年限為 1 年。本工程基坑開(kāi)挖分三期實(shí)施，土方挖運(yùn)順序由西向東推進(jìn)（見(jiàn)圖 1）。

圖1 基坑總平面圖

1.2 周邊環(huán)境

溫州甌江口 C-03 a 地塊建造商品房項(xiàng)目位于溫州市靈昆鎮(zhèn)甌江口新區(qū)，場(chǎng)地北側(cè)為已建的甌石路，場(chǎng)地西側(cè)為已建的雁鳴路，已建道路中存在較多的給水管線、雨水管線、污水管線、電力管線等市政管線，且有大型的載重車輛通過(guò)；場(chǎng)地南側(cè)為在建的靈蓉河，場(chǎng)地東側(cè)為已建售樓處，售樓處為 1 層框架結(jié)構(gòu)并采用管樁基礎(chǔ)。該地塊一側(cè)鄰河、一側(cè)鄰已建房屋、兩側(cè)鄰路，總體周邊環(huán)境較為復(fù)雜。

2 工程地質(zhì)

2.1 土質(zhì)情況

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，基坑開(kāi)挖深度影響范圍內(nèi)的土層由上而下依次為：①0雜填土，②1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，②’1淤泥質(zhì)黏土夾粉細(xì)砂，②2淤泥。土層性狀①0雜填土：軟塑/流塑，該層場(chǎng)地內(nèi)均有分布，層厚 0.40～4.40 m 不等；②1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：流塑，高壓縮性，該層場(chǎng)地內(nèi)均有分布，層厚 1.70～5.90 m；②’1淤泥夾粉砂：流塑，高壓縮性，該層場(chǎng)地內(nèi)均有分布，層厚5.00～9.10m；②2淤泥：流塑，高壓縮性，該層場(chǎng)地內(nèi)均有分布，層厚10.90～14.10 m。典型地質(zhì)剖面圖和巖土主要力學(xué)參數(shù)如表 1 所示。

表1 巖土主要力學(xué)參數(shù)

2.2 地下水情況

勘察場(chǎng)地地下水淺部為孔隙潛水，下部為承壓水。孔隙潛水賦水介質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥等，水量貧乏，水逕流條件差，受大氣降水及河流補(bǔ)給，以向鄰區(qū)排泄和蒸發(fā)為主；其賦水為黏土、淤泥，呈弱透水性，弱含水?？辈炱陂g測(cè)得鉆孔的地下水位地表下0.30～1.30 m。孔隙承壓水主要賦存于卵石層中，水位埋深 12.0 m 左右，承壓地下水對(duì)本工程施工影響較小可不予考慮。

3 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案

本章通過(guò)對(duì)基坑設(shè)計(jì)方案和后期基坑完成后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析各基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案的技術(shù)要點(diǎn)及其合理性，得出適用于甌江口軟土地區(qū)基坑圍護(hù)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

3.1 基坑方案及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

本工程基坑開(kāi)挖深度深 3 750～4 150 mm，底板墊層采用 250 mm C 15 素混凝土滿鋪，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用重力式擋墻、雙排樁、鉆孔灌注樁加內(nèi)撐、加筋水泥土樁錨、放坡、拉森鋼板樁等復(fù)合支護(hù)形式，主動(dòng)區(qū)采用單軸水泥攪拌樁止水帷幕，被動(dòng)區(qū)采用水泥攪拌樁加固。

本工程基坑監(jiān)測(cè)內(nèi)容［3］包括：坑外土體沉降及水平位移監(jiān)測(cè)、深層土體水平位移監(jiān)測(cè)（測(cè)斜孔）、錨索內(nèi)力監(jiān)測(cè)、圍護(hù)樁頂水平位移監(jiān)測(cè)、支撐軸力監(jiān)測(cè)、立柱沉降監(jiān)測(cè)。現(xiàn)主要介紹深層土體水平位移監(jiān)測(cè)，本基坑工程周長(zhǎng) 1 200 m，一共布置了 60 個(gè)測(cè)斜孔。在基坑開(kāi)挖至地下室施工完畢整個(gè)過(guò)程中，不同支護(hù)形式對(duì)應(yīng)最大累計(jì)變形量如表 2 所示。

表2 不同支護(hù)形式對(duì)應(yīng)最大累計(jì)變形量

從表 2 中可以看出，位移累計(jì)量從大到小的順序?yàn)椋杭咏钏嗤翗跺^＞放坡＞重力式擋墻＞鉆孔樁加內(nèi)支撐＞拉森鋼板樁加內(nèi)支撐＞雙排樁。

3.2 具體方案及技術(shù)要點(diǎn)分析

3.2.1 鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐支護(hù)

北側(cè)靠近已建道路甌石路，基坑開(kāi)挖 4.150 m，局部地下室側(cè)壁距離紅線較近處，大部分支護(hù)形式會(huì)出紅線，故無(wú)法采用加筋水泥土樁錨。因其局部地下室在角部位置，且該處緊鄰道路有施工重車經(jīng)過(guò)，需要采用以控制道路位移為主的剛度較大的支護(hù)方式，可采用鉆孔灌注樁 φ600 mm 間距 900 mm 加內(nèi)支撐的角撐支護(hù)形式，主動(dòng)區(qū)采用單軸水泥攪拌止水同時(shí)采用水泥攪拌樁加固，如圖 2 所示。

圖2 鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐

從最后深層土體累計(jì)位移變形量 37.90 mm 來(lái)看，鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐的角撐支護(hù)形式對(duì)于甌江口這種極差的土質(zhì)且考慮重車荷載的情況下，可較好地控制坑邊的位移和變形，宜優(yōu)先采用。

3.2.2 加筋水泥土樁錨支護(hù)

東側(cè)為采用管樁基礎(chǔ)的已建售樓處，基坑開(kāi)挖深度4.150 m，該售樓處處于紅線外，且距離基坑邊約 25 m，東側(cè)至售樓處之間有重車行駛的施工通道，故有條件采用加筋水泥土樁錨的支護(hù)形式，主動(dòng)區(qū)和被動(dòng)區(qū)均采用單軸水泥攪拌樁止水和加固，如圖 3 所示。

圖3 加筋水泥土樁錨

因加筋水泥土樁錨的支護(hù)成本較低，支護(hù)剛度尚佳，但從最后深層土體累計(jì)位移變形量 66.82 mm 來(lái)看，位移超過(guò)警戒報(bào)警值，支護(hù)效果并不理想。分析其原因，該累計(jì)位移最大點(diǎn)在東側(cè)靠近售樓處的部位，售樓處管樁基礎(chǔ)施工后的擠土效應(yīng)［4］對(duì)土體自身的穩(wěn)定性和擾動(dòng)破壞性較大，加之坑邊施工重車的通行導(dǎo)致基坑位移變形愈演愈烈。

3.2.3 雙排樁結(jié)合水泥攪拌樁支護(hù)

西側(cè)靠近已建道路雁鳴路，基坑開(kāi)挖 3.750 m，該處基坑邊至道路存在一定距離，但基坑邊距離用地紅線較近，且坑邊支護(hù)角度較大，無(wú)法采用加筋水泥土樁錨和鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐的支護(hù)形式，故選擇采用雙排樁結(jié)合水泥攪拌樁支護(hù)，如圖 4 所示。

圖4 雙排樁

雙排樁的支護(hù)成本是較高的，前期考慮業(yè)主對(duì)成本控制的要求，故采取少采用或盡量不采用雙排樁的支護(hù)方案，該處無(wú)施工重車經(jīng)過(guò)，最后深層土體累計(jì)位移變形量為 33.70 mm，支護(hù)效果較理想。

3.2.4 重力式擋墻支護(hù)

東側(cè)靠近已建河道靈蓉河，該處基坑邊距離靈蓉河約 15 m，基坑開(kāi)挖 3.750 m，考慮該側(cè)靠河處荷載較小無(wú)施工重車經(jīng)過(guò)，位移控制要求相對(duì)較低，且在業(yè)主對(duì)經(jīng)濟(jì)性要求高的前提下，采用重力式擋墻和放坡相結(jié)合的支護(hù)形式，如圖 5、圖 6 所示。

圖5 重力式擋墻

圖6 放坡

由于考慮到甌江口地區(qū)土質(zhì)極差，在水泥攪拌樁內(nèi)摻入水泥重量 0.15 % 的 SN201 復(fù)合貼加劑［5］以提高樁身強(qiáng)度，重力式擋墻最終的位移變形量為 42.92 mm，滿足設(shè)計(jì)警戒值和對(duì)該處變形的預(yù)期要求，支護(hù)效果較好。按照當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)，單軸水泥攪拌樁所形成的重力式擋墻支護(hù)剛度較弱且位移是較大的，究其原因主要是水泥攪拌樁內(nèi)摻入水泥重量 0.15 % 的 SN 201 復(fù)合貼加劑，該貼加劑能較好地提高樁身強(qiáng)度并且改善成樁性能。

3.2.5 拉森鋼板樁加鋼內(nèi)支撐支護(hù)

地下室坡道處局部距離紅線較近，開(kāi)挖范圍小且可考慮后施工，支護(hù)采取拉森鋼板樁加鋼內(nèi)支撐的支護(hù)形式，如圖 7 所示。拉森鋼板樁具有施工快、可回收綠色環(huán)保等特點(diǎn)，尤其適用于這種開(kāi)挖小、施工快的工程優(yōu)勢(shì)明顯，深層土體累計(jì)位移最終變形量為 35.81 mm，支護(hù)變形位移控制較好，在甌江口軟土地區(qū)宜可采用。

圖7 拉森鋼板樁

4 結(jié)語(yǔ)

本工程在溫州甌江口地區(qū)土質(zhì)極差的區(qū)域創(chuàng)新采用多種支護(hù)體系相結(jié)合，順利地完成了地下室施工，是一種經(jīng)驗(yàn)積累，為后期甌江口地區(qū)的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)提供如下的參考價(jià)值：

1）溫州地區(qū)地下室底板墊層普遍做法為150 mm 厚片石灌砂，再加 100 mm 厚 C 15 素混凝土，但在甌江口軟土地區(qū)，普遍做法因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系易導(dǎo)致坑底部隆起現(xiàn)象較為嚴(yán)重，宜采用 250 mm 厚 C 15 素混凝土直接滿鋪?zhàn)龇ā?/p>

2）在打設(shè)水泥攪拌樁時(shí)，從溫州老城區(qū)以往的工程實(shí)例來(lái)看，重力式擋墻的深層土體位移一般都很大，而本工程摻入了適量的 SN 201 復(fù)合貼加劑，在提高樁身強(qiáng)度改善成樁性能的同時(shí)，增大了重力式擋墻剛度從而減小坑邊位移，值得借鑒。

3）對(duì)于鄰近有基礎(chǔ)打設(shè)管樁的已建建筑物，或者有重型載重車輛通過(guò)以及以控制位移為主的已建道路的基坑側(cè)，不宜采用重力式擋墻、加筋水泥土樁錨等支護(hù)剛度相對(duì)較弱的支護(hù)形式，宜采用鉆孔樁加內(nèi)支撐的支護(hù)形式，可較好地控制坑邊位移。