张金芳
浙江华东工程安全技术有限公司 浙江 杭州 310000
摘要：在城市内部，由于管线多，施工场地狭窄，且存在软土地基等诸多不利施工条件，虽然设计人员根据地质勘察资料和使用要求一般都进行过较详细的计算，但由于工程地质的复杂性和离散性、土层取样的扰动和试验误差、设计计算方法假定和荷载取值误差、挖土和支撑等施工条件的改变、突发和偶然情况的发生等，支护结构的设计内力与结构的实际工作状况往往难以准确一致。所以，我们必须加强软土地质的基坑支护施工控制。下面就结合作者实际工作经验，简要的分析软土地质的基坑支护施工，以供借鉴。
关键词：软土地质；基坑支护；施工
1工程概况
某高层商住综合楼建筑，地下室1层，地上18层，其中裙楼3层，总建筑面积为25600m2，采用框架-剪力墙结构，基础采用静压高强钢筋混凝土管桩。基坑开挖尺寸为：长61m，宽36~45m，深度4.05m~5.3m，属大面积基坑开挖工程。基坑开挖线距城市主干道路行道仅8m左右，人行道下埋有煤气、通讯、电力及给排水等生活设施管道，施工需确保其安全。
根据本工程地质勘察报告，地下水主要为上层滞水，水位埋深1.5~ 3.6m，水量中等，易受地表水和季节降雨影响。
2基坑支撑结构的选型分析
由于本工程土层软弱，不能采用拉锚式，采用内支撑形式受力更合理；本基坑开挖深度不大，选用一层内支撑可满足要求。钢支撑具有安装、拆除方便，可以施加预应力，并可根据围护桩变形监测，调整预应力限制围护墙变形发展的优点；但也有整体刚度相对较弱、容易失稳、施工技术难度高、投资大等缺点。钢筋混凝土支撑可根据基坑平面形状优化布置成直线、曲线等形式；随着挖土的加深，根据监测数据，方便地变化构件截面和配筋，以适应其内力的变化要求；施工工艺简单，整体刚度大、安全可靠。钢筋混凝土内支撑比较适合本工程实际情况。
3基坑支护结构方案设计
经多方案对比分析后，本工程采用静压沉管灌注桩做围护挡墙结合一层内撑式钢筋混凝土支撑的基坑开挖围护结构。根据《混凝土结构设计规范》规定，经计算取灌注桩桩径700mm，设计桩长13.8m(不计预制桩尖)；灌注桩混凝土强度等级C25，最大粗骨料粒径小于40mm，坍落度80~100mm，预制桩尖砼采用C35。水平内支撑采用钢筋砼网格梁形式，在网格相交处设置临时立柱，立柱在底板以下为700静压沉管灌注桩，底板以上为钢格构柱，共计6根；压顶圈梁及内支撑为现浇钢筋混凝土，混凝土强度等级采用C25。围护桩中心间距约为1000mm，共计212根，基本密排，有利于基坑内挖土时起一定隔水作用。
4基坑开挖及支护施工
4.1围护结构施工
围护桩采用跳打施打，隔两根打一根，后打桩应待先打桩身砼强度达到设计强度的70％后方可施打。桩身砼的充盈系数不小于1.1，砼超灌标高应不低于设计桩顶标高500mm，凿去多余部分后确保桩顶砼强度达到设计强度要求。围护桩总根数212根，动测38根，占18％，动测结果：I类桩31根，占81.6％；II类桩7根，占18.4％。符合质量要求，可以进行下一工序基坑开挖。
4.2基坑开挖施工
本工程基坑土方开挖结合基坑支护设计平面布置采用分区段分层盆式开挖方式。平面开挖如下图3示分为两个区：开挖顺序从I区到Ⅱ区，I区、Ⅱ区均从东向西推进开挖。
第一阶段：这一层土方开挖的主要目的是为了施工水平支撑梁，以利尽早形成稳定的围护体系，并为第二层的土方开挖创造条件。这一阶段土方开挖深度约为1.6m，然后放出支撑梁位置大样，用人工挖出支撑梁及垫层。边坡夯实后用2.5cm厚水泥砂浆罩面，之后施工100mm厚的C15砼垫层，安装支撑梁钢筋并支模，浇捣支撑梁砼。
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第二阶段：待水平支撑施工完毕，砼达到设计强度时，用机械继续向下开挖，基坑底留500mm厚的土层，用人工修挖。周边5m压坡段采用分批间隔开挖，每批开挖5m宽，挖好即浇筑C15毛石砼垫层封底，封底垫层紧抵围护桩，且标高控制在底板高度范围内，底板边至围护桩内边线间均浇筑C15毛石砼垫层，但与基础工程桩四周隔离100mm，以免基础桩受损坏。
4.3基坑排水措施
采用盲沟疏导、集水井汇水的抽水方法，配合土方开挖进行。
5基坑支护施工过程中的动态监测
5.1基坑观测点布置
本基坑工程开挖过程进行信息化监测施工，沿基坑周边埋设6根测斜管，孔深14m，采用北京智力科技有限公司的CX-08A测斜仪监测基坑开挖过程中基坑侧壁土体沿深度变化的水平位移；压顶梁上设10个沉降观测点，在邻近建筑物及长乐路边布设5个沉降观测点，并设置3个基准点，采用高精度水准仪定期对基坑周边邻近的长乐路及建筑物的沉降进行观测和分析。以上两项监测，便于指导基坑开挖过程的施工，对基坑支护结构及邻近建筑物可能发生的危害及时提供实测数据。根据监测数据，及时调整开挖速度和开挖位置，防止因土体位移过大对周边环境造成破坏。
5.2基坑围护结构的监测
1）测斜管水平位移观测：在基坑开挖过程中，在水平支撑施工完毕之前每5天观测1次；在水平支撑施工完毕第二阶段开挖之后每3天观测1次；自7月30日开始观测，至10月30日全部结束，共观测22次。
2）沉降观测：在基坑开挖过程中压顶梁每周观测一次。自7月30日开始观测，至10月30日全部结束，共观测15次。
5.3监测结果分析
基坑支护结构压顶梁沉降的最大值为9.9mm，分别位于P2和P4点，未超过规定值；路面沉降最大值为l0.15mm、10.12mm、10.46mm，分别位于Wl、W4和W5点，未超过规定值，并且路面沉降在施工中后期很快趋
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于稳定，对地下管道没有造成影响。基坑侧壁东面以2#测斜孔为代表，西面以6#撑测斜孔为代表，南面以4#测斜孔为代表，北面以1#测斜孔为代表，得到不同时间各点观测的位移随深度变化图。基坑侧壁最大水平位移发生在南侧4#测斜孔和西侧6#测斜孔，最大水平位移达150mm，位移超过容许范围，但未达到破坏值，基坑仍处于安全状态。
5.4支护结构局部变形原因分析与处理措施
从监测数据看，最大沉降和最大侧移点均位于基坑西侧和南侧，经分析与西侧邻道路路面荷载为动荷载且不稳定；南侧邻城市内部市政河涌，水位受气候改变，侧压变化大有关。此外，施工因素影响主要有以下几方面：
1）虽然设计时提出挖土要分层开挖，不得超挖，但由于施工工期紧，施工单位在个别部位仍有超挖现象，围护桩前未被挖除的土体只有1m宽，大大减弱了周围土坡对围护墙的反压支撑作用。
2）在机械开挖接近坑底时，发生较大强度降水，导致基坑内严重积水，基坑周围土质变软，对围护墙的支撑作用减弱，这时自然环境变化给施工带来的不利影响。
3）挖土时在基坑围护桩外临时堆放土方、建筑材料等未及时外运，导致基坑壁侧压力增大。
根据监测情况及时采取了以下措施：
1）在基坑围护桩外，及时清理建筑材料，挖土减卸土荷（东南侧卸荷区：10m长×2.5m宽×2m深；西北侧卸荷区：13m长×2m宽×1.5m深）。
2）在基坑围护桩内，超挖土方尽快回填，东南侧桩内堆砂包反压。调度发电机供电、抽水，所以沉降及水平位移得到有效控制。
后续监测结果表明：基坑侧壁水平位移和围护桩压顶梁沉降未超过设计要求的允许值，基坑没有发生局部坍塌现象，施工过程一直处于安全状态。
此外，在整个土方开挖和基坑支护施工过程中，应加强施工过程的现场管理，始终坚持科学的态度，加强信息化动态管理，根据监测信息反馈，随时调整设计与施工方案，确保基坑工程施工质量与安全。
结束语
综上所述，内撑式灌注桩围护结构具有结构受力合理、安全可靠、封闭止水、节省费用、施工工艺简便等优点。施工过程中土层位移随着开挖深度的增大而增大，各阶段水平位移与深度变化有较大不同，开挖第一阶段，水平位移随着深度变化曲线呈近似线性关系，第二阶段曲线变化规律近似呈“弓形”，土体位移沿基坑周边的分布并不均匀，水平位移最大值在开挖面附近。因此，应建立完整的施工监测系统，对支护结构本身的变形、邻近建筑物、周边道路进行监测，掌握周边动态，及时反馈信息，便于及时处理、协调施工。
参考文献
[1]JGJ120-991999.建筑基坑支护技术规程[S].
[2]CECS96-97.基坑土钉支护技术规程[S].
论文作者:张金芳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/11
标签：基坑论文; 位移论文; 水平论文; 结构论文; 土方论文; 工程论文; 强度论文; 《防护工程》2018年第30期论文;