方孝明，王維成

（廣東省基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 廣州510620）

0 引言

由《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程：JGJ 120—2012》［1］、《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T 15-20—2016》［2］可知，基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)綜合考慮下列因素：①基坑深度；②土的性狀及地下水條件；③基坑周邊環(huán)境對(duì)基坑變形的承受能力及支護(hù)結(jié)構(gòu)失效的后果；④主體地下結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式及其施工方法、基坑平面尺寸及形狀；⑤支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝的可行性；⑥施工場(chǎng)地條件及施工季節(jié)；⑦經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)保性能和施工工期。

由上述7大條件可知，若遇到復(fù)雜的條件，要制定出一個(gè)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案并不容易，不同的深基坑工程，因?yàn)樵O(shè)計(jì)條件的差異，制定出的方案也差別較大［3-5］。本文依托東莞某深基坑支護(hù)工程，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、基坑深度等設(shè)計(jì)條件進(jìn)行深入分析，結(jié)合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、工期等因素，討論基底分布有軟弱土夾層時(shí)，如何分步驟制定出一個(gè)“安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、保護(hù)環(huán)境”的基坑支護(hù)方案。

1 項(xiàng)目概況

東莞某深基坑工程?hào)|側(cè)為村莊，南、西、北三側(cè)均為市政道路，項(xiàng)目設(shè)2層地下室，占地面積約57 500 m2，周長(zhǎng)1 020 m，基坑開(kāi)挖深度4.6～11.1 m。本項(xiàng)目具有以下特點(diǎn)：

⑴場(chǎng)地由上至下巖土層分布為：素填土〈1〉、淤泥質(zhì)土〈2-1〉、黏土〈2-2〉、細(xì)砂〈2-3〉、含砂粉質(zhì)粘土〈3〉、砂質(zhì)粘性土〈4〉，基巖為風(fēng)化的花崗巖；

⑵基坑開(kāi)挖影響范圍存在細(xì)砂層，透水性較好，為場(chǎng)地的主要含水層，屬于潛水；

⑶部分區(qū)段基坑土方開(kāi)挖范圍主要分布素填土及淤泥質(zhì)土層，工程性質(zhì)較差；

⑷項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)基樁采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（PHC500-125-AB）；

⑸基坑開(kāi)挖深度較大，工期緊、任務(wù)重，建設(shè)單位對(duì)成本控制十分嚴(yán)格。

本次討論的對(duì)象是項(xiàng)目南側(cè)長(zhǎng)度約180 m的基坑支護(hù)，如圖1所示（討論區(qū)段）。

圖1 討論區(qū)段位置Fig.1 The Plan of Discussion Section （m）

2 主要支護(hù)設(shè)計(jì)條件

2.1 周邊環(huán)境條件

討論區(qū)段東側(cè)為村莊，南側(cè)臨近項(xiàng)目部臨時(shí)活動(dòng)板房，西側(cè)為市政道路。地下室外邊線(xiàn)距用地紅線(xiàn)最近處約14.9 m，紅線(xiàn)距離市政路4.5 m，項(xiàng)目經(jīng)理部用地范圍距離地下室邊線(xiàn)約15.0 m。

2.2 地質(zhì)條件

根據(jù)詳勘報(bào)告，研究區(qū)段場(chǎng)地區(qū)域由上至下巖土層分布為：素填土、淤泥質(zhì)土、細(xì)砂、基巖為風(fēng)化的花崗巖，細(xì)砂層為透水層，其它巖土層為弱透水層，巖土層物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

表1 巖土層物理力學(xué)參數(shù)Tab.1 Physical and Mechanical Parameters of Rock and Soil Layer

2.3 基坑深度

基坑深度為8.40 m。

2.4 其它條件

市政道路與基坑間分布有排水及電力管線(xiàn)（路燈）。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案制定及討論

3.1 方案制定總體思路

根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)條件，坑外具備一定的放坡空間，需要關(guān)注的重點(diǎn)是放坡過(guò)程中，要保證各開(kāi)挖工況下邊坡的臨時(shí)穩(wěn)定，重難點(diǎn)是基底附近分布的軟土層。從項(xiàng)目實(shí)際出發(fā)，按照安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)原則，初定“放坡+垂直支護(hù)”設(shè)計(jì)思路。

3.2 放坡方案制定與討論

3.2.1 初定放坡高度和坡率

地下室外邊線(xiàn)距離用地紅線(xiàn)最近為14.9 m，基坑開(kāi)挖深度為8.4 m，地面首層土為約6.3 m厚的填土。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，討論區(qū)段宜盡量放坡，既保證了放坡工況下邊坡的穩(wěn)定，又可減小下部支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平荷載。淤泥質(zhì)土層不宜采用放坡方案，故放坡深度初定為5.0 m，坡率初定為1∶1.5。初定方案詳如圖2?所示。

3.2.2 邊坡整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)場(chǎng)地設(shè)計(jì)條件，放坡部分安全等級(jí)按三級(jí)考慮，臨時(shí)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.15［6］。經(jīng)核算，放坡方案中的第二級(jí)放坡的邊坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)不能滿(mǎn)足文獻(xiàn)［6］要求，故需對(duì)初定方案進(jìn)行調(diào)整。

3.2.3 放坡方案修正

根據(jù)場(chǎng)地設(shè)計(jì)條件，對(duì)直接放坡方案進(jìn)行修正的方法是在二級(jí)放坡坡面增加土釘，修正后方案如圖2?所示。

圖2 討論區(qū)段放坡部分初定及修正后方案Fig.2 The Preliminary and Modified Scheme of Slope Section（mm）

修正后方案按土釘墻方案進(jìn)行驗(yàn)算，邊坡安全等級(jí)取三級(jí)，整體穩(wěn)定安全系數(shù)取1.25［6］。經(jīng)核算，放坡土釘墻支護(hù)各項(xiàng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算能滿(mǎn)足文獻(xiàn)［6］要求。

3.3 垂直支護(hù)方案制定與討論

討論區(qū)段基坑開(kāi)挖深度為8.4 m，放坡坡腳以下需再開(kāi)挖3.4 m，且本工況下開(kāi)挖土層為填土層和淤泥質(zhì)土層，基底為淤泥質(zhì)土層。根據(jù)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)條件，垂直支護(hù)方案中樁型可選擇鉆孔灌注樁和預(yù)應(yīng)力管樁［7］，兩種樁的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析如表2所示。

表2 支護(hù)樁選型對(duì)比分析Tab.2 Comparison and Analysis for Type Selection of Retaining Piles

預(yù)應(yīng)力管樁的抗彎較其抗壓（拔）性能要弱較多，經(jīng)驗(yàn)算，懸臂式方案其抗彎性能不能滿(mǎn)足要求，需要增加外拉錨，同時(shí)也需要用外拉錨控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移。參考《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：JGJ/T 406-2017》［8］，以常用的PHC500-125樁為例，其樁身抗彎力學(xué)性能如表3所示。

表3 PHC500-125樁樁身抗彎力學(xué)性能Tab.3 Mechanical Properties of PHC500-125 Pile

根據(jù)表2對(duì)比分析，由于垂直開(kāi)挖深度僅有3.4 m，又因本項(xiàng)目工程樁采用預(yù)應(yīng)力管樁，且工程樁與支護(hù)結(jié)構(gòu)、土方開(kāi)挖為同一單位完成，地下室承臺(tái)及后續(xù)土建施工為另一單位完成，在工期比較緊張的情況下，考慮到不同單位的交叉作業(yè)制約，綜合考慮，擋土結(jié)構(gòu)采用與工程樁一致的預(yù)應(yīng)力管樁，型號(hào)為PHC500-125-AB，樁間距根據(jù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算確定。

3.4 樁間擋土止水方案制定

由圖3可知，場(chǎng)地首層填土以下依次為2.7 m厚的淤泥質(zhì)土軟土層、2.6 m厚的細(xì)砂強(qiáng)透水層，需要做好樁間截水和擋土，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，選定比較經(jīng)濟(jì)的水泥土攪拌樁，詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)可參考《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范：JGJ 79—2012》［9］、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T 15-38—2019》［10］執(zhí)行。

3.5 詳細(xì)支護(hù)設(shè)計(jì)方案

依據(jù)3.1～3.3節(jié)分析和驗(yàn)算，最終確定了“放坡+土釘+預(yù)應(yīng)力管樁+錨索”這一綜合方案，支護(hù)平面及剖面如圖3所示。

圖3 支護(hù)平面及剖面Fig.3 Supporting Plan and Profile View（mm）

垂直支護(hù)主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

⑴水泥土攪拌樁：φ550 mm@400 mm攪拌樁，有效樁長(zhǎng)8.0 m；

⑵預(yù)應(yīng)力管樁：PHC500-AB-125，有效樁長(zhǎng)8.7 m；

⑶1道預(yù)應(yīng)力錨索：2根1×7φ15.2mm，長(zhǎng)度18.0 m，其中自由段6.0 m。

經(jīng)驗(yàn)算，支護(hù)剖面的各項(xiàng)穩(wěn)定性驗(yàn)算滿(mǎn)足文獻(xiàn)［6］要求，支護(hù)樁的內(nèi)力及錨索的受力滿(mǎn)足要求。

3.6 支護(hù)方案實(shí)施實(shí)景

“放坡+土釘+預(yù)應(yīng)力管樁+錨索”支護(hù)方案在工程實(shí)踐中取得良好的效果，支護(hù)方案實(shí)施實(shí)景如圖4所示。

圖4 支護(hù)方案實(shí)施Fig.4 Implementation of Supportng Scheme

4 支護(hù)設(shè)計(jì)方案主要控制要點(diǎn)總結(jié)

⑴場(chǎng)地首層為6.26 m厚的填土層，采用放坡方案，放坡高度5.0 m，1∶1.5兩級(jí)放坡，放坡平臺(tái)取2.5 m，第二級(jí)放坡增加土釘以確保邊坡的整體穩(wěn)定；

⑵垂直開(kāi)挖深度3.4 m范圍主要為填土和淤泥質(zhì)土，采用PHC500-AB-125、中心間距1.0 m的管樁，樁頂設(shè)1道預(yù)應(yīng)力錨索（2根1×7φ15.2 mm），間距1.5 m；

⑶管樁冠梁設(shè)置于淤泥質(zhì)土層上部力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較好土層，保證冠梁施工時(shí)邊坡的臨時(shí)穩(wěn)定；

⑷流塑性的淤泥質(zhì)土易從樁間擠出、強(qiáng)透水性的細(xì)砂易形成流水流砂，在管樁后側(cè)應(yīng)設(shè)置1排φ550 mm@400 mm水泥土攪拌樁；

⑸支護(hù)結(jié)構(gòu)管樁與工程管樁采用相同規(guī)格，因地制宜，經(jīng)濟(jì)合理，縮短了工期，節(jié)省了造價(jià)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文討論區(qū)段基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案主要特色體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

⑴在場(chǎng)地存在填土、淤泥質(zhì)土、砂層等不利地質(zhì)條件下，基坑采用了“放坡+土釘+預(yù)應(yīng)力管樁+錨索”綜合支護(hù)方案，設(shè)計(jì)方案安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。

⑵因地制宜地成功將預(yù)應(yīng)力管樁作為支護(hù)的水平向受力構(gòu)件應(yīng)用在基坑開(kāi)挖范圍存在較厚軟土夾層的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，縮短了工期，節(jié)省了造價(jià)，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，成效顯著。

⑶與灌注樁相比較，采用成品管樁可大大減少了對(duì)環(huán)境的污染，且綜合兼顧經(jīng)濟(jì)性與安全性，節(jié)約社會(huì)資源，踐行綠色設(shè)計(jì)理念。