广东省地质工程公司
摘要：本文结合沿海软土地区某实际矩形深基坑支护工程，针对沿海地区软土地质情况，采用了一大两小三个圆环内支撑+旋挖混凝土灌注桩的支护形式对拟建地下室基坑进行支护，该支护结构在基坑工程中取得了成功的应用，证明了其适用性、安全性和经济性，对类似软土地区深基坑支护工程具有较强的参考价值。
关键词：非等径三圆环支撑 混凝土灌注桩 沿海 软土 矩形 深基坑
引言
随着城市地下空间的开发，沿海软土地区深基坑的开挖深度越来越深，占地面积越来越大，支护的设计及施工难度也随之加大。沿海地区软土由于具有厚度大、强度低、含水量高、自稳性差等工程特点，故其中不乏桩锚基坑支护失败的例子，传统对撑型内支撑的设计方式虽然具有一定的安全性，但给基坑土方开挖和地下结构的施工带来极大不便，随着基坑面积的增大，过大的长细比也会使对撑的安全性打一定的折扣，环形内支撑因其受力的合理性及经济性得到越来越广泛的应用，但从目前应用来看，环形内支撑多为单个圆环形式，仅适用于形状近似正方形或近圆形的基坑，其适用性受到一定的制约。本文介绍了非等径三圆环支撑在沿海软土地区深基坑中的施工实例，对三圆环内支撑施工技术措施进行了探讨，为解决实际工程中相应问题提供了施工依据和解决方法。
1 工程概况
本工程位于珠海市香洲区横琴镇环岛路与琴政路交汇处西北侧，场区东面为环岛路，南面为琴政路，南侧约50m远处为正在施工的半地下室建筑物，其开挖深度约2m，西侧为横琴边防检查站及空地，北面为空地，陆路交通便利，拟建项目为综合商业楼工程，拟建商场1栋（5层）、美食城2栋（3层），框架结构，基础采用钻（冲）孔灌注桩基础。基坑设三层地下室，开挖面积约为28341m2，基坑周长704米，开挖深度13.20～15.50m，基坑呈205m×130m的长方形。
场地东侧靠近环岛路绿化带中存在地下通信电缆、电缆及排污水管等地下管线，场地内无地下管线埋藏，空中无高压线通过。
图1 基坑周边环境示意图
2 工程地质条件
拟建场地表面为新近堆填而成，场地大致平整，根据钻探结果，场地内埋藏的地层主要有人工填土层（Qml）、第四系冲洪积层（Qal+pl），下伏基岩为燕山期（γy）花岗岩。场地内发育的地层按自上而下的顺序依次描述如下：
①人工填土层（Qml）：堆填时间超过5年，按土性分为2层：
①-1碎石素填土：浅灰色、灰黄色，局部灰色，密实程度不均匀，呈松散状态，主要由中风化花岗岩碎石填成，含少量砂土。层厚0.3～3.2米，平均1.8米。
①-2砂性素填土：灰黄色，局部棕红色，呈松散状态，湿～饱和，以粉细砂为主，含少量粘性土，层厚1.3～3.9米，平均2.7米。
②粉质粘土：按土的颗粒级配、塑性指数及物理力学性质分为8层：
②-1淤泥：深灰色，呈流塑状态，具臭味，含少量腐殖质，局部为淤泥质土，层厚8.4～20.9米，平均14.1米。
②-2粉质粘土：灰黄色、棕红色，呈软塑状态，局部流塑或可塑状态，摇震无反应，稍有光泽，干强度中等，局部为粉砂，层厚0.7～9.6米，平均4.0米。
②-3淤泥：深灰色，呈流塑状态，具臭味，含少量腐殖质，局部为淤泥质土，层厚2.2～20.4米，平均8.7米。
②-4粉质粘土：灰黄色、棕红色、灰色，局部灰绿色、浅灰色，呈软塑～可塑状态，摇震无反应，稍有光泽，干强度中等，局部为粘土，层厚1.2～15.4米，平均7.0米。
②-5淤泥质土：深灰色，呈流塑状态，具臭味，含少量腐殖质，局部为淤泥，层厚2.1～17.0米，平均6.1米。
②-6粉质粘土：灰色、灰绿色，局部灰黄色，可塑，局部软塑，摇震无反应，稍有光泽，干强度中等，局部为粘土。
②-7粗砂：灰色，灰白色，呈中密状态，饱和，石英质，含少量粘性土，级配良好，局部为中砂，层厚1.5～11.7米，平均4.8米。
②-8砾砂：灰黄色、灰白色，局部灰色，呈中密～密实状态，饱和，石英质，含少量粘性土，级配良好，局部为中砂、粗砂或圆砾，层厚11.4～43.1米，平均29.9米。
④花岗岩：浅灰色，局部灰黄色，细粒结构，块状构造。根据风化程度不同可分为强风化、中风化和微风化三带。
④-1强风化层：裂隙发育，散体状结构，层厚0.5～3.5米，平均1.9米。岩石坚硬程度为极软岩～软岩。
④-2中风化层：主要矿物成分为石英、长石及黑云母，细粒结构，块状构造，裂隙较发育，揭露厚度0.5～6.9米，层厚不详。岩石坚硬程度为软岩~较软岩。
各勘探孔孔内静止水位埋深0.10～1.65米。地下水主要为赋存于第四系土层中的潜水，受大气降水及地表水补给，水位变化因气候、季节而异，丰水季节，地下水位明显上升，第四系各地层多处于饱水状态。此外，在花岗岩各风化带裂隙中尚赋存有少量基岩裂隙水，主要受上层地下水补给，其赋存水量及导水性均存在各向异性的特征。
3 基坑支护设计概况
3.1 支护结构选型
基坑支护结构上部放坡2m，下部采用φ1200@1400钻（冲）孔灌注桩+三道钢筋砼支撑梁，桩间设置φ600双管旋喷桩，局部区段在桩后采用φ600水泥土搅拌桩做止水帷幕。灌注桩总桩数482根，内支撑主撑为一大两小共三个圆环形内支撑，其中大环撑直径约125m，小环撑直径约65m，立柱支撑桩采用格构式钢桩与钻（冲）孔灌注桩组合桩。
3.2 支撑体系选型
基坑内支撑体系采用三道钢筋砼支撑，结构设计尺寸见表1。
表1 基坑内支撑结构设计尺寸
3.3 出土坡道选型
由于本项目基坑面积大，土方开挖量大，原设计出土坡道采用常用的填土坡道，坡率1：6，后期在考虑工期及环梁内支撑整体受力因素的基础上，更改为上部设置钢栈桥，下部采用填土坡道的出土坡道方案，栈桥宽12m，桥面为工字钢及钢板，下部设置贝雷片，栈桥支撑采用φ529*8钢管桩，间距约6m。
4 基坑支护工程施工
由于本项目基坑面积大，土方开挖量约38万立方，各部位支撑梁可随本层土方的开挖穿插进行，但由于基坑内支撑体系采用三道圆环支撑，按设计要求须等上层梁混凝土强度达到90%后，才能进行下层土方的开挖施工，故土方开挖顺序为先开挖周边网格及小圆环内土方，随即进行支撑梁施工，在支撑梁养护期内开挖大圆环内土方，栈桥随大圆环内土方开挖进度跟进修筑，每层开挖顺序类似，从四周向大圆环处退土，土方开挖运输方向见图2。
图2 基坑土方开挖运输方向示意图
基坑整体施工流程如下：基坑周边支护桩、支撑桩及止水桩施工->表层土方开挖->第一道内支撑梁施工->第二层土方开挖->第二道内支撑梁施工->第三层土方开挖->第三道内支撑梁施工->土方开挖至基坑底->地下室承台、底板施工->地下室逐层施工及拆除相应位置内支撑->地下室周边土方回填->地下室结构完成。
图3 基坑支护结构施工效果图
5 工程重点、难点及解决方案
5.1、土方开挖重点难点分析
由于本次工程基坑开挖深度大，且在-3.50m以下有三道钢筋混凝土支撑影响，土方挖运困难，土方挖运进度是影响整个工程进展的关键工序。土方挖运影响因素较多，结合本工程的实际情况分析，其影响因素主要有以下几点：
（1）天气影响。
广东雨水多，从珠海类似基坑工程施工情况来看，每下一天雨；几乎会影响三天土方外运。
（2）土质因素影响。
本基坑开挖深度范围内，主要为素填土和淤泥，表层素填土挖除后，余下的基本是淤泥，由于场区淤泥含水量十分大，淤泥基本呈软逆甚至流塑状，因此，挖土机械及运输车辆均很难在坑内行走。
（3）土方队伍的实力。
土方队伍的实力可以影响土方挖运进度，如果选择不当，会严重影响工程进展。
（4）弃土场影响，如果没有稳定长期的弃土场，对基坑土方开挖影响至关重要。
（5）支护结构的影响。
本基坑设置了三道钢筋混凝土支撑，支撑梁、支撑钢构柱等对土方开挖的影响十分大。
（6）土方开挖和支护结构施工配合。
（7）基坑降排水措施影响。
5.2、土方开挖施工对策
针对本工程基坑深度大、土方挖运的难度较大等特点，为了保证本工程土方挖运能顺利进行，拟采用以下主要措施：
（1）雨季施工措施，本工程基坑开挖跨越雨季，因此，项目需制定详细的雨季施工措施，施工过程中，认真落实各项雨季措施，投入足够的设备与人员，保证场区干爽、道路畅通，将降雨对土方开挖的影响降至最低。
（2）土方挖运期间，场区准备充足的石渣、砖渣，根据挖土的进度及时修筑出土坡道及主运输道路。坑内分层分区挖设降水井，将坑内的地下水位降至土方开挖面以下1m，淤泥层中的水疏干后，其承载力会有较大的提高，有利于土方挖运工作。在场区内准备一定数量的厚钢板，当局部十分泥泞时，用钢板铺路，确保土方能及时外运。
（3）本基坑需挖除的土方多达38万立方，且大部分土方均为淤泥，不适合场地回填，因此，弃土场选择是影响土方开挖进度的关键因素，选择稳定长期的弃土场不仅能缩短运距、降低运输成本，而且能保证土方堆放的场所，确保基坑土方能及时运出。
（4）为了提高土方挖运的效率，拟增加挖土设备的投入，采用多台挖掘机传递转堆的方式作业。
（5）合理安排施工，使基坑支护结构施工与基坑土方开挖紧密配合，充分利用时间与空间，避免土方开挖与支护结构施工相互影响，保证每层土方开挖的有效作业时间。
（6）内部组织管理，鉴于本工程土方挖运的重要性，拟指定一名项目副经理负责土方挖运工作，全面负责土方挖运的协调与管理。
5.3、内支撑重点难点分析
冠梁、腰梁及内支撑梁虽然施工难度不大，但其施工快慢会影响土方开挖进度。
环撑的施工缝预留需配合土方开挖的时间，还需符合实际情况。原设计出土坡道处的第二层腰梁及内支撑梁，被土方掩埋，在施工时有一定的难度，需着重分析。
5.4、内支撑施工对策
（1）为避免坡道下支撑梁施工时反复修筑坡道耽误工期，出土口坡道处第二道支撑梁（-8.500m）以上修筑栈桥作为出土坡道，施工第二、三道支撑时，可直接挖除栈桥下土方。-8.500m以下坡道采用砖渣换填。
（2）腰梁与支撑梁施工，主要控制好基底垫层平整度及基底承载力，如梁底下有软弱土层，分情况采用以下措施进行处理：
A、铺设模板法：对于开挖后场地情况较好的部位，可在垫层底铺设木方加设木模板处理。
B、加厚砼垫层法：对于开挖后场地情况较软的部位，砼垫层可由100mm加厚至150mm。
C、换填水泥拌合土法：对于开挖后场地情况很软的部位，可换填20～30cm厚水泥拌合土（水泥、土按1：8重量比例掺水泥）。
D、砖渣换填法：如果淤泥非常软，可换填砖渣，处理厚度暂定50cm。
（3）要保证各梁的施工进度，关键在于投入足够的作业人员，为此，项目部落实专业班组，可保证投入各梁施工的专业工人高峰期不少于120人。
（4）为了提高支撑梁混凝土的早期强度，缩短混凝土龄期，所有冠梁、腰梁及支撑梁均采用早强型混凝土。
6 结语
在沿海软土地区采用非等径一大两小三个圆环的内支撑方案，即能充分发挥混凝土内支撑的抗压性能，提高了基坑开挖出土效率，取得了良好的社会经济效益，该支护结构在基坑工程中取得了成功的应用，证明了其适用性、安全性和经济性，对类似软土地区深基坑支护工程具有较强的参考价值。
论文作者:陈尚丰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/7/18
标签：土方论文; 基坑论文; 坡道论文; 圆环论文; 局部论文; 淤泥论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第17期论文;