摘要：在软土地层的深基坑支护工程中，若施工稍有不慎，不仅危及基坑本身安全，还将会殃及周围的建筑物、道路和各种地下设施，造成巨大的损失。因此探讨软土地区深基坑支护设计及施工技术就显得十分重要。本文针对软土地区的工程特性和深基坑支护的基本要求，通过结合工程实例，介绍了基坑支护设计考虑的几个重点，以及支护设计方案，重点阐述了压灌桩围护结构与锚索的施工技术，可为今后的此类工程提供参考与借鉴作用。
关键词：软土地区；深基坑；支护设计；重点；技术
引言
随着建筑行业的不断发展，高层建筑和大型建筑在大量涌现，深基坑工程越来越多。在建筑工程中，深基坑工程得到了广泛的利用与发展。所谓基坑工程，就是为了保护建筑基坑的开挖、地下主体结构的施工安全和周边环境不被或少被破坏而采取的支档措施。在软土地区深基坑的施工中，因软土具有天然含水率高、低强度、高压缩性和弱透水性等特点，在该类地层中施工的锚索往往承载力较低，且徐变较大。由此可见，深基坑支护设计及施工技术是软土地区深基坑施工的关键技术，能够有效地保障建筑基坑整体加固保护作用。基于此，下文结合工程实例，对深基坑支护设计方案及施工技术进行了探讨。
图2 ab/bc区段设计剖面.png)
1 工程概况
某工程设2层地下室，采用静压桩基础。基坑开挖深度为5.8～8.5m。基坑面积约为70000m2，基坑周长约为1038m。
2 基坑支护设计考虑的几个重点
（1）基坑面积大，周边有市政道路和建筑物，施工安全是本工程重点。本工程基坑开挖深度为5.8～8.5m，面积为70315m2，为一超大型深基坑，基坑四周有重要的地下管线和架空高压电线，东边有昌宏路市政主干道，西北角有中闸中心小学（目前沉降较大，已超规范限值，且采用天然基础）、某村（2～5层砖混结构，天然基础），基坑开挖必须有足够保护上述建（构）筑物安全的措施。
（2）坑底开挖面基本处于③2层泥炭质土。③2层泥炭质土力学性质特别差，承载力低，孔隙大、含水量高、有机质含量也高，对基坑、基础施工带来难度。沉降变形影响的范围较大。
（3）基坑内有多层泥炭质土。场地土层总体以黏性土、泥炭质土和粉土为主，呈现典型的多韵律交替沉积特征，软塑状黏土（间夹淤泥或淤泥质土）和泥炭质土分布厚度较大，土层力学强度均较差，普通搅拌桩成桩质量差，锚索主要锚固于土层，土层极限摩阻力低，保证锚索设计轴力较困难。
（4）锚索的徐变性较为显著，应有应对的措施。
（5）自来水管侧的混凝土套管处支墩反力达2760kN，距离基坑边仅12m，要求基坑开挖时它的位移量不超过4.4mm。
（6）复杂的地质条件对基坑土方开挖带来难度。土方需分层分段对称开挖，不能一挖到底，以控制基坑变形和防止先施工管桩偏移破坏。
（7）挤土效应明显。整个基坑的土质都较软，在施工工程桩或者基坑支护桩时的挤土效应对周边环境影响较大，特别是危害到距离基坑西南角较近且采用天然基础的某村村屋及中闸中心小学的安全。
3 设计方案
根据本工程基坑开挖深度、地质条件和周边环境条件，将基坑分为8个区段进行支护设计。
（1）ab、bc区靠近小清河污水管及中闸中心小学，为一级基坑，开挖深度为7.7m，支护采用φ800mm@1200mm压灌桩加3道预应力锚索。为避免围护桩施工对周边的扰动，围护外侧设置了1排泄压孔（图2）。
（2）cd、de区距离昌宏路有15～17m，为二级基坑，开挖深度为4.9～6.4m，围护结构外围有较宽的场地，采用双排桩悬臂支护形式，刚度大、变形小，避免采用锚索形式（图3）。
图3 cd、de区段设计剖面.png)
（3）ef区位于基坑东南阳角处，周边无建（构）筑物，二级基坑，开挖深度浅（5m），因此支护采用了放坡加φ600mm@900mm压灌桩加1道预应力锚索。
（4）fg区距离自来水管10m左右，为二级基坑，开挖深度为7～8m，支护采用φ600mm@900mm压灌桩加3道预应力锚索。
（5）gh区距离自来水管20～27m，靠近某村村屋，为一级基坑，开挖深度为5.4～7.0m，支护采用φ800mm@1200mm压力灌注桩再加2或3道预应力锚索。为避免围护桩施工对周边的扰动，围护外侧设置了1排泄压孔。
6）ha区位于基坑西北角，距离采用天然基础的某村村屋及沉降较大、已超规范限值的中闸中心小学较近，为一级基坑，开挖深度为7～9m，采用排距为2400mm的双排桩加3道预应力锚索支护，桩间距为φ800mm@1200mm。为避免围护桩施工对周边的扰动，围护外侧设置了1排泄压孔。
针对锚索徐变性强的特点以及锚索徐变试验结果：当锚索拉力超过250kN时，徐变效应明显，当锚索拉力超过300kN时，锚索的徐变率将大于10mm/对数周期。因此，本设计方案将锚索锁定值控制在100kN以内，锚固段尽量穿越泥炭质土层并锚固在承载力较高的土层里面。
基底为软塑或流塑性承载力极低的泥炭质土，在考虑支护桩的嵌固深度时，应将这一层土体的厚度作为基坑深度的一部分而不是嵌固部分，因此整个支护桩的嵌固深度要适当加深。
自来水混凝土套管处的支墩用φ800mm@1200mm长螺旋压灌桩加预应力锚索进行加固。
针对本工程施工的挤土效应，在小清河污水管外2m处做2排φ400mm@1200mm的泄压孔，泄压孔从西侧小清河污水管开始往北侧延伸，直至北侧中闸中心小学边；目的是防止挤土效应对某村村屋及中闸中心小学造成危害。
通过以上的分区细化设计，本支护方案适应了本场区的地层特点，兼顾了安全性和经济性。
4 施工技术
4.1 压灌桩围护结构施工技术
本项目的围护桩采用长螺旋压灌桩施工工艺，该工艺的特点是采用长螺旋钻进成孔，并通过钻杆泵入流态混凝土至孔底反压置换土体至地面，再通过振动装置将钢筋笼振入混凝土中。对于泥炭土地层，在成孔、混凝土置换、插入钢筋笼这3个工序中均会造成混凝土较大的扩散系数，过大的扩散系数将会对后期桩的施工造成严重影响，即后期桩卡钻、断钻杆、无法钻到设计深度等一系列问题，通过前期的试验、分析，压灌桩混凝土扩散系数与泥炭土的厚度成正相关性，根据本项目泥炭质土厚度在1～6m分析，混凝土扩散系数应在1.4～2.0。实际施工过程中，混凝土扩散系数普遍偏大，最大达到3.2，造成后续桩无法施工。
针对这些问题，项目部在施工过程中也不断进行了改进和尝试，主要采取了以下措施。
（1）为防止串孔造成混凝土扩散系数过大，影响后期桩的施工，对于泥炭质土层厚度＜2.2m的，采用“隔三打一”的施工顺序，对于泥炭质土层厚度在2.2～2.8m之间的，采用“隔五打一”的施工顺序。对于泥炭质土层厚度≥2.8m的区段，如gh区段、h-a-b-c区段，采取“隔七打一”甚至“隔九打一”的施工顺序。
（2）对于在先期桩施工过程中，出现了大于21m3的桩，则应在8～16h内回打其相邻的桩，确保后期桩能成孔至设计深度。以此顺序施工，直到单桩混凝土小于21m3时，方可将其作为边桩。
（3）根据地层情况控制好钻进速度，当碰到③4b粉土层时，钻进速度快很容易卡钻，导致反钻提升重复钻进，增加扩孔量；当③4b粉土层厚度较大时，甚至有可能抱死钻杆。
（4）确保混凝土的埋管高度≥2m，避免泵送的混凝土直接冲击孔壁，增加扩孔量。
（5）降低坍落度，到达现场的混凝土坍落度控制在16～18cm，降低其在泥炭质土层的扩散能力。
（6）加强对混凝土操作人员的技术交底，控制混凝土的埋管深度和提升速度，避免埋管过少甚至管口脱离混凝土面。
（7）下笼过程中，应先由钢筋笼在自重作用下下沉，直到不能下沉方可采用振动下沉方式。
通过以上技术措施的实施，压灌桩施工过程顺利，混凝土扩散系数基本控制在1.3～1.9以内（图4）。
4.2 锚索施工技术
由于泥炭质土孔隙大、含水量高、有机质含量也高，同时粉土层厚度大，成孔过程中容易坍孔，故在施工技术上采取了以下施工要点，确保锚索的施工质量。
（1）采用套管超前钻进护壁成孔工艺，使套管内形成一个封闭体，将锚索成孔与外部泥炭质土层、粉土层、地下承压水分隔，平衡外部水土压力，有效解决锚索成孔过程中孔壁坍塌的难题。
（2）改进锚索施工工艺流程，能较好地适应软弱地层中锚索的施工。工艺流程为：套管钻进成孔至设计深度→清孔→分节拔出内钻杆→下注浆管→第1次注浆→下放锚索→分节拔出外套管（每拔出3节套管补1次浆，补浆至浆液从孔口流出）→孔口封堵→二次注浆→腰梁施工→张拉锁定。
（3）孔口封堵。在完成第1次注浆并拔出套管后，应立即向孔口填塞膨胀止水沙袋，同时用钻机辅助推入，由于膨胀止水沙袋吸水迅速膨胀，故能达到快速封堵水泥浆和孔口的目的。
（4）二次注浆工艺要求：在第1次注浆后3～6h内（依气候等因素而定），实施第2次注浆，采用劈裂注浆方法，水泥用量为5～8包，保压2～3MPa，稳压5min。
（5）锚索张拉锁定。水泥浆体养护14d后可按设计要求对钢绞线进行张拉锁定。
图4 压灌桩施工效果.png)
5 结语
综上所述，深基坑支护虽为一种临时性辅助结构物，但对保证主体工程顺利进行和周围建筑物的安全影响极大。深基坑工程支护方案设计，应综合考虑工程基坑开挖深度、地质条件和周边环境条件等因素。本工程基坑开挖深度5.8～8.5m，基坑支护结构设计主要采用分为8个区段进行分区细化的支护设计，适应了本场区的地层特点，兼顾了安全性和经济性。同时通过实施压灌桩围护结构和锚索的施工技术，基坑的安全和变形得到了很好的控制，有效解决了软土地区中深基坑支护设计与施工的难题，保证了工程稳定性及工程整体的质量。
参考文献：
[1] 周予启，刘卫未.软土地区超大深基坑中心岛支护方案设计与施工[J].施工技术.2013
[2] 杨志伟，王新.软土地区某临水条形深基坑支护设计分析[J].施工技术.2014
[3] 林力.软土地区深基坑支护设计与施工技术探讨[J].建筑知识：学术刊.2013
论文作者:谢荣畅
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/10/13
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