软土地基深基坑支护设计优化与施工
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【摘要】：结合某住宅工程深基坑支护工程，介绍了在软土地区为了施工便利而采用排桩（钻孔灌注桩）+混凝土抛撑，以及中心岛开挖的支护形式和施工方法，认为该支撑体系具有足够的强度、刚度和稳定性，并取得了良好的经济效益。
【关键词】：深基坑；中心岛开挖；排桩；抛撑
【 abstract 】 : combined with a housing project deep foundation pit engineering, this paper introduces in soft soil area construction is convenient to the row pile (bored piles) + concrete supporting cast, and the center of the excavation and supporting the island form construction method, think the support system have the enough strength, stiffness and stability, and achieved good economic benefit.
【 keywords 】 : deep foundation pit; Center island excavation; Row pile; Supporting cast
中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
某住宅工程位于绍兴县柯桥中心区，项目总用地面积37996㎡，建设用地面积14102㎡，建筑占地面积12006㎡，总建筑面积93495㎡，地下一层，由4幢酒店式公寓、16幢2～4层的商业及会所组成，地下设有南北各一个一层整体地下室（分别为1# 地下室建筑面积12171㎡、2#地下室建筑面积15166㎡）。目前2#地下室已施工完毕以进入主体结构的施工。
结构±0.000相当于绝对标高5.800m,场地内自然地面相对标高为-0.940～-0.475m，一般为-0.60，基坑大面挖深为5.2m，局部电梯井深坑挖深-8.55m，属深基坑。
1.1周边环境
该场地地貌属杭州湾南岸萧山—绍兴平原地貌，场地北侧紧邻群贤路，东侧紧邻湖西路，西侧为金柯桥大道，1#地下室和2#地下室之间为湖面。基坑周边道路交通繁忙，对交通组织要求高，另周边还分布有多条公共事业市政管线，其中，煤气、高压电力等重要管线距离基坑最近处仅2m。
1.2工程地质水文情况
本基坑开挖深度范围土层主要为粉质粘土、粘质粉土、淤泥质土，基坑影响的（1）～（3）号土层土质为松散～中软土层，基坑开挖时坑壁易失稳。本场地地下水位埋藏较浅，地下水埋深为0.6～1.50m。
2基坑原设计方案
1#基坑北侧及东侧、2#基坑南侧及东侧基坑支护设计拟采用SMW工法+钢管抛撑支护形式，西侧有较宽阔的绿化带，采用土钉墙支护。坑中坑采取水泥土重力式挡墙支护。
SMW工法采用三轴搅拌桩机，单钻头直径650mm，三轴桩中心距2x450mm，搅拌桩内插入500×200×10×16型钢。抛撑采用φ426×12、609×12钢管。
土钉采用48×3.0钢管，钢管从离坑壁2m处沿管长设φ8@500注浆孔，坡面采用钢筋网片Φ6.5@200×200喷100厚C20混凝土护坡。
目前2#地下室已施工完毕正在进行主体结构的施工，考虑到2#地下室SMW工法桩+钢管抛撑的支护形式施工过程中基坑变形较大，特将1#地下室由SMW工法桩+钢管抛撑的支护形式设计变更为钻孔灌注桩+钢筋混凝土抛撑的支护形式。
3基坑围护设计优化
在支撑体系中，围檩的刚度对整个支撑结构的刚度影响很大，但目前普遍存在对型钢围檩制作不规范、认识不足的现象，造成了一些因围檩失稳引起的基坑事故。因此设计、施工单位都必须高度重视这个问题。
考虑到基坑变形控制要求较高及2#地下室SMW工法桩+钢管抛撑的支护形式施工过程中出现基坑变形较大等因素，根据掌握的基坑施工经验，选用混凝土抛撑能有效地控制基坑变形，对基坑施工的安全性能起到重大作用。
对原有SMW工法桩+钢管抛撑的支护形式基坑剖面设计为排桩（钻孔灌注桩）+混凝土抛撑的支护形式，土钉墙支护设计剖面不变。特将1#基坑东侧、北侧采用φ700@1100钻孔灌注桩作为排桩结合500×800钢筋混凝土抛撑的支护形式。
4基坑施工
按照“时空效应”理论，以“分层、分块、对称、平衡、限时”的原则，依次开挖，将“大坑化为小坑”进行挖土施工，待中心岛土方开挖完毕，立即施工该区域内的钢筋混凝土底板及抛撑，各分块严格按挖土方案工序流水施工，每块的无抛撑暴露时间严格控制，从挖土开始到支撑浇捣，控制在48h内完成。
4.1施工流程
场地平整→测量放线→放坡开挖土方至压顶梁→坡面加固以及压顶梁施工→压顶梁养护达到设计强度→中心岛土方分块分层开挖至坑底标高→中心岛底板及抛撑施工→中心岛底板及抛撑养护达到设计强度→开挖抛撑下三角土。
4.2 施工要点
根据基坑支护设计方案及底板后浇带设置情况，整个基坑土方开挖按三个阶段、7个区块进行施工。
5.4.1第一阶段土方开挖
本阶段共分二次开挖，考虑到第二次土方要留设中心岛，第一次土方开挖采用开槽退挖，开挖标高-1.050m～-2.800m，开槽宽度8.0m左右为压顶梁施工提供操作面，每个区段内土方开挖完毕立即施工混凝土护坡及压顶梁；第二次开挖中心岛土方至-2.800标高，为大面开挖。
5.4.2第二阶段土方开挖
本阶段为中心岛土方开挖（共分两次开挖），当压顶梁混凝土达到设计强度80%以上时开始开挖中心岛土方。保留三角土区域土方及穿越2、5、6区块的临时道路，其余分两次开挖至坑底。挖至设计标高后及时跟进施工底板。
5.4.3第三阶段土方开挖
本阶段为三角土开挖。待钢筋混凝土抛撑施工完毕并达强度到80%后，开挖钢筋混凝土抛撑下方的三角留土，所有三角留土通过多台挖机驳运至中间出土通道装土外运，底板上出土道路铺路基板并避开框架柱及墙板插筋。周边三角土区域底板应分块浇筑，减小围护位移。
5.4.4混凝土抛撑施工
（1）对坑边留置土开槽进行抛撑施工，控制坡度和标高，先根据混凝土抛撑坡向标高开挖沟槽，标出混凝土抛撑的中心灰线，再进行抛撑处的土方开挖及垫层施工。
（2）抛撑钢筋放样、绑扎等施工应精确，切实做好抛撑钢筋的绑扎及支模，确保基坑支护结构的整体稳定，其抛撑定位时，须全部避开格构柱、结构柱，以便地下室结构顺利施工。
（3）在中心岛底板及与底板相接处（中心岛底板外边）抛撑牛腿支墩混凝土浇筑完成，养护至设计强度75%后，进行抛撑混凝土的浇筑。
5基坑监测
5.1监测项目
基坑监测主要项目：
（1）深层土体水平位移监测：在基坑靠近围护结构的位置，共设置6只深层土体水平位移监测孔，测斜孔深度为22m。
（2）支撑轴力观测：在基坑支撑体系的抛撑布设6组轴力监测点，主要观测支撑体系在深基坑开挖过程中的支撑应力随时间和工况的变化情况。
（3）围护结构顶及道路人行道水平垂直位移观测：在基坑四周大道靠近基坑的人行道上级围护结构顶设若干个观测点，以监测其随基坑开挖变化的情况。
5.2监测工期频率及警戒值
（1）监测工期：从开挖前一周进场埋设测点至斜抛撑拆除，且监测数据稳定或结构做到±0.000。
（2）监测频率：按围护设计方案，根据挖土的进展速度及基坑的变形情况来定。基坑开挖阶段每天监测1次，在基坑开挖接近坑底，如遇超警戒值或变化速度的异常情况应加强观测次数，必要时每天2次或更多。拆撑期间加密监测频率。
（3）监测警戒值：土体测斜孔最大水平位移和沉降警戒值为40mm，水平位移和沉降速度警戒值一般取大于3mm/d。
4.3监测数据
表1 深层土体水平位移监测情况
表2 支撑轴力监测情况
表1、表2的监测数据显示：水平位移随着挖土施工进度增长较快，日平均变化率约为+1.0mm，特别是CX2、CX4、CX5等孔在开挖三角土期间日增量的最大值为10mm，水平位移总量超过设计警戒值，但水平位移速率一直未超过。分析其原因主要是混凝土抛撑、中心岛底板、压顶梁达到设计强度需要时间，从而增加了总的水平位移量。支撑轴力在基坑开挖过程中监测一直相对稳定，未超过设计值要求值。
6结语
采用排桩（钻孔灌注桩）+混凝土抛撑支护形式，结合中心岛开挖的施工方法，在本工程中取得了良好的效果，也带来了较好的经济效益；而且还方便了施工，节省了工期，更节约了施工成本。
【参考文献】
［1］GB5O010-2010，混凝土结构设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2010.
［2］唐孟雄，陈如桂，陈伟. 深基坑工程变形控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.
［3］JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国标准出版社，1999.
［4］龚晓南，高有潮. 深基坑工程设计施工手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1998.
【第一作者简介】
王伟，男，1983年4月出生，2005年毕业于黑龙江大学房屋建筑工程专业，2009年本科毕业于中国地质大学土木工程专业，工程师，现工作于浙江中成建工集团有限公司。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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