1大面积软土地基深基坑综合支护与施工技术

1、大面积软土地基深基坑综合支护与施工技术 王华骐 黄 锐 成卫国（南通四建集团公司 226300） 摘 要 本文结合连云港万润怡景苑三期地下室深基坑施工实例，介绍了在周边高层建筑和交通干道环境下的大面积软土地基深基坑综合支护与施工技术：采用重力式档墙和预应力管桩加水泥土搅拌桩相结合的支护方式，即有效阻挡基坑边缘荷载又形成止水帷幕，坑内不再设置混凝土梁内支撑，仅在局部角部予以加强；配合合理的土方开挖程序，保证了基坑施工的质量、安全和进度。关键词 软土地基 深基坑支护 重力式档墙 预应力管桩 水泥土搅拌桩 一、工程概况 万润怡景苑1号人防地下室工程由江苏万润房地产开发有限公司开发兴建，江苏建科建设监

2、理有限公司监理，化学工业部连云港设计研究院设计，由南通四建集团有限公司施工总承包。该工程地下室为地下一层，建筑面积9174m2，是目前连云港市最大的软土深基坑。其±0.000相对于黄海高程5.2m，自然地坪标为4.751（黄海高程），地下室底板顶标高为-4.6m（相对标高），板厚400mm 、整板承台厚度为1400mm，底标高为-6.0m。大面积开挖深度为5m，局部加深处（电梯井坑）开挖深度为8m，总的土方开挖量约5.5万 m3。周边情况，该地下室北侧为已建三层商场，距围护桩最近处3m；西北侧为主要干道解放路，距围护桩最近处7m；南侧为已建15层住宅2号楼(距围护桩最近处15m)和2

3、层会所，距围护桩最近处5m；南侧为已建15层住宅7号楼，距围护桩最近处2.5m，其围护布置图见图1。本工程基坑土层主要物理力学性能见表 1:层号土层名称平均厚度m重度 rKN/ m 3渗透系数（m/d）内摩擦角 (度)粘聚力 c(Kpa)垂直水平1杂填土0.5118.9/10.0372粘土0.8018.12.50e-51.73e-411.2223淤泥11.6816.52.23e-55.40e-54.664粘土4.0019.917.456表 1 土层的主要物理力学性能二、基坑支护方案设计设计本工程这种在流塑性淤泥质土中的基坑围护结构时，首先要考虑支护结构自身的刚度可以有效控制基坑变形。本工程基坑

4、围护结构由于事先已由投资方进行了部分预应力管桩（500600，桩长13m，桩顶标高为-2.5m）支护桩施工，我公司总包后，决定对其围护结构重新设计，并先后提出了采用内支撑的支护和中心岛施工加基坑支护桩钢斜撑支护等方案。经过多方论证，由于本工程地下室基坑位处软土地基，加上其对边长度，短边为80米，长边为110米，采用内支撑的支护方案不仅施工困难而且成本高，故未采用内支撑支护方案；同时，由于本基坑淤泥层蠕变大，也不宜采用土钉墙或拉锚等支护形式。最后经专家论证选定了如下施工速度快、安全性好、综合性价比高的基坑围护结构方案：即如图1中，基坑边框线中单细实线处采用原有预应力管桩部位加基坑内外水泥搅拌桩加

5、固的围护结构见图2，双细实线处为重力式挡墙水泥搅拌桩围护结构见图3。原基坑淤泥段被水泥搅拌桩加固后的内摩擦角和粘聚力c的设计值分别为10度和30Kpa, 基坑围护结构设计最大水平位移值为74.1mm。 图 1基坑围护布置图图2：预应力管桩加水泥搅拌桩围护结构图3：重力式挡墙水泥搅拌桩围护结构该方案即可有效阻挡基坑边缘荷载又形成止水帷幕，坑内也不再设置混凝土梁内支撑，仅在局部角部予以加强。配合合理的土方开挖程序，可确保基坑施工的质量、安全和进度。无论采用何种桩支护，桩底必须深入土性质较好的第四层粘土地层中，以防止出现支护桩脚滑动、推挤工程桩的恶性事故发生；桩间通过水泥搅拌桩围护结构有效隔离淤泥质

6、土和基坑外来水，防止其在压力差的作用下流动到坑内。经计算和综合分析，本基坑支护方案基本达到了提高支护体系的刚度，减少基坑侧壁变形和防止基坑外来水渗透的目的，对应图2、图3的两种支护结构，经理论计算均满足国家和连云港市软土地基基坑支护技术规定的要求。基坑内外水泥搅拌桩加固方案是：（1）所有加固水泥搅拌桩要求四搅两喷,搅拌桩直径500mm，间距为350 mm,双向搭接150，采用32.5级普通硅酸盐水泥作固化剂（水泥掺量为18%，掺入适量早强剂）；（2）管桩部位：坑外主动土加固采用的深层水泥搅拌桩从桩顶-2.5m到桩底-14.0m，坑内被动土加固采用的深层水泥搅拌桩从桩顶-5.25m到桩底-8.2

7、5m；搅拌桩加固厚度：普通管桩部位内外搅拌桩加固厚度为1.9m，图 1中的出土位置1和2局部坑外主动土加固厚度增加至3.65m；（3）重力式挡墙部位：坑外主动土加固搅拌桩从桩顶-3.0m到桩底-14.0m，坑内被动土加固搅拌桩从桩顶-5.25m到桩底-8.25m；搅拌桩加固厚度：坑内外搅拌桩加固厚度分别为2.1m和3.65m；坑外主动土加固搅拌桩的内外边缘分别按间距1000 mm和500 mm设置深度为6000 mm的48加强钢管。（4）所有桩顶采用等级为C25的现浇混凝土结构压顶圈梁与桩形成整体，确保基坑的稳定；管桩部位压顶圈梁截面为800×600mm，压顶梁顶标高-3.0m；重力

8、式挡墙部位压顶混凝土截面为3650×200mm，通过12mm插筋与加固搅拌桩形成整体。 三、基坑土方施工部署 根据本工程特点，工期紧、基坑支护施工有先后造成强度不一至、表层土为杂填土（约2m深）、2m以下为海淤泥等特点。我们在土方施工上作了如下部署：1、基坑开挖必须在水泥搅拌桩强度达到设计值的80%以上方可进行土方开挖，开挖前做好基坑周围地下管线、消防及排水沟等摸底和封堵，并做好基坑监测和应急预案的准备工作（包括压坡沙石袋和防塌方木桩）。基坑开挖应严格控制基坑土方开挖的土坡高度及坡度，防止挖土过程中挤斜工程桩,严禁挖土机直接碾压压顶梁。2、基坑开挖在平面上采取分段分块盆式开挖。根据施

9、工图纸后浇带位置及支护桩强度情况，分段分块进行开挖。从距离工地大门最远外向大门出土口处倒退进行开挖。开挖完一块，赶紧进行下道工序的施工，以免基坑长时间暴露、雨水浸泡。开挖时，靠近基坑四周支护桩内侧约6- 8m宽范围内进行放坡开挖（放坡坡度1：3），形成局部盆式，使得放坡土体对支护形成反向压力，然后根据支护变形情况决定人工开挖时间，避免基坑围护结构压力增加过快，减小基坑变形。3、竖向上采用多机械、人机配合，分层一步到位开挖。根据土质情况在竖向上采用如下开顺序：1m3反铲挖掘机两台，挖除表层2m深的表层土0.m3小挖机四台停在2m深处进行2m以下至设计基坑标高往上m，并将挖出的土由大挖机在后面自然

10、地坪装车运走余下的由人工开挖，并运至小挖机的挖机覆盖范围内，再由小挖机挖除。4、土方开挖，要求挖一块清一块，并及时回填石子，便于基坑排水，在基坑内适当留设一定数量的排水明沟或盲沟，基坑顶也同样留设排水明沟。在基坑开挖到坑底以上30cm处以及承台局部深处应采用人工开挖修整，开挖完毕后应及时浇筑垫层。5、基坑压顶以上的卸载边坡护坡采用钢丝网铺设，上浇60mm厚细石砼，木蟹搓打平整，留设分格缝。四、基坑开挖监测和控制基坑开挖是项风险大的施工项目，在基坑开挖整个过程中应作好全过程监测和控制，实行信息化管理，并及时指导开挖施工，确保基坑开挖的安全。我们在基坑压顶圈梁和周边建筑物上按图1共设置了13处（1

11、#-13#）水平位移观测点和4处沉降观测量点（a#-d#）。1）监测内容 （1）围护体沿深度的侧向位移监测，特别是坑底以下的位移大小和随时间的变化情况； （2）基坑内外的地下水位观测； （3）周围道路，路面沉降，裂缝的产生与发展； （4）坑内水平支撑的轴向力随基坑开挖的变化情况； （5）竖向立柱的垂直位移与侧移； 2）监控要求: （1）基坑支护监测委托有资质的专业单位进行测量，对周围环境的监测应在工程桩及围护桩施工前进行，并将原始数据及现状记录在案,以便以后对照； （2）专人负责，及时将信息反馈各方，便于分析处理；一般情况下开挖期间每天观测一次，如遇险时，应增加观测次数； （3）观测数据及时绘

12、制成相关图表和曲线，根据其发展趋势分析整个基坑稳定情况。如遇有变形过大等情况，应及时通知各部门采取应急补救措施。（4）根据观测数据控制土方开挖的原则：如观测位移观测点的日位移量超过3mm以上时，及时调整土方开挖进度和部位，保证基坑内部土体压力的均匀释放。土方工程开挖完成后的1个月后最后一次基坑位移检测结果表明，最大水平位移观测点的实际位移值均未超过当地质检站规定的最大控制位移量150mm。由于基坑周围建筑基础均有工程桩，4处沉降观测量点检测的最大沉降数据为3mm。1#-13#点的最大水平位移观测记录表见图4。图4：水平位移观测记录表见通过基坑监测数据的分析，我们可以得出如下初步结论：1）本工程

13、软土地基地下室基坑的支护桩，重力式挡墙水泥搅拌桩围护结构部位的变形要比预应力管桩加水泥搅拌桩围护结构部位的变形小，说明后者的基坑支护刚度要强，由于两种支护方式的施工成本接近，重力式挡墙水泥搅拌桩围护结构可以一次性施工完成，在同等条件下应优先选择后者进行软土地基地下室基坑的支护。2）1#、3#、5#、6#、7#和13#观测点的最大水平位移达到100mm以上（主要表现为软土地基基坑上方周围土体随支护桩的整体板块平移）超过设计位移值74.1mm,可能原因是：（1）加固水泥土实际的内摩擦角值和粘聚力c值经现场取样，在淤泥状态最严重的中间段仅达到8度和15 Kpa，未达到其设计值10度和30Kpa；（2）基坑周遍的复杂环境影响：1#、3#和13#观测点在开挖初期由于基坑边缘有开发商景观重物造成基坑变形速度快，移去开发商景观重物后位移稳定；5#、6#和7#观测点在开挖后期由于消防水管破裂漏水造成基坑变形速度加快，后解决消防水管破裂问题后稳定。五、结