摘要：本文通过杭州临安市某工程实例，对其所在区域的场地条件、周边环境和工程地质情况进行了具体分析，介绍了旋挖灌注混凝土咬合桩+钢筋混凝土内支撑支护结构在卵石混岩地层深基坑围护中的应用，为该类型基坑工程设计和施工积累一定的实践经验。
关键词：基坑工程；支护结构；旋挖灌注咬合桩
引言
随着城市化建设的快速发展，城市用地越来越紧张，高层建筑越来越多。随之而来的是基础越挖越深，地下空间的开发和利用也越来越普遍。地面建筑物密集，地下各类管线纵横交错，因此，基坑开挖对周边环境的影响也越来越复杂。特别是卵石混岩地层的基坑工程，如何减小基坑降水对周边环境的影响，有效地控制围护体的变形，已引起工程界的广泛关注。本文通过杭州临安市某工程实例，介绍卵石混岩地层深基坑工程采用旋挖灌注咬合桩+钢筋混凝土内支撑结构的应用实践。
1工程概况
拟建工程位于杭州临安市钱王大街与小王子路交叉口西南侧，水电局家属院北侧。项目主要由2幢31层（建筑高度99.90m，典型剖面见图2）的高层商住楼及周边2层商业裙房组成，总用地面积5518.21m2，总建筑面积47465.8m2，高层建筑为框剪结构，整个场地设有二层地下室，基础采用筏板基础，主楼筏板厚1600mm，裙房底板厚600mm（外墙边设2.0m宽1000mm厚的加强板带），裙房底板设置抗浮锚杆。
基坑平面尺寸102m×53m，平面近似呈矩形，基坑设计开挖深度为10.50m、10.00m，电梯井部位开挖深度12.00m。
1.2基坑周边环境情况
基坑北侧为钱王大街，地下室基坑开挖边线距离用地红线1.02m，用地红线外约2.7m宽人行道下埋有电缆管沟（埋深约1.5m），道路机动车道下埋有D600雨水管线（埋深约2.0m）。
基坑东侧为小王子路，地下室基坑开挖边线距离用地红线仅0.90m，用地红线外有宽7.0m人行道，距离用地红线外3.5m处埋有电缆管沟（埋深约1.5m），道路机动车道下埋有D600雨水、D400污水管线。
基坑南侧为市水电家属院，地下室基坑开挖边线距离用地红线约3.82m，该侧东南部有6层住宅楼（砖混结构，天然浅基础，基础底标高38.00），地下室边线距离建筑物基础边约4.07m。
基坑西侧为水杉路及居民住宅区，该侧地下室开挖边线仅贴用地红线，用地红线外有宽4.0m的人行道，该侧地下室基坑开挖边线距离居民住宅楼约为11.81m，水杉路下埋有D400雨水管线（埋深约1.2m）。
1.3工程地质条件
（1）土层分布
根据场地地质勘察报告，基坑开挖深度及其影响范围内的土层分布如下：
①层杂填土：黄灰、灰褐色，稍湿，松散。主要由卵砾石及强～中风化泥岩、凝灰岩碎块及少量生活垃圾，含量20～30%左右的粘性土组成。地表面0.20米为混凝土地坪，场地内均有分布。层厚0.80～3.20米。
③层卵石：灰褐，黄灰色，中密～密实，卵石粒径20～60mm不等，含量70～80％，（局部为漂石粒径大于200mm），砾砂10～15%，粘性土10～15%。卵石呈次圆～圆状，成分主要为熔结凝灰岩、石英岩、砂岩等，卵石呈坚硬状。场地内均有分布，层厚3.50～6.80米。
⑩-c层中风化含泥碳质白云岩：浅灰、青灰色，较硬，粉晶质结构，厚层状构造。属较软岩～较硬岩，岩体较破碎～破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ～Ⅴ级。钻取岩芯呈短柱状、碎块状，锤击声清脆，不易击碎，干钻难以进尺。主要分布在场地南侧，往北侧逐渐缺失尖灭。层厚3.30～9.70米。
-b层强风化含泥质粉晶灰岩：深灰、灰黑色，原岩结构构造已破坏，风化成碎块状及砾砂状，钻取岩芯呈砂粒状部分呈块状，少量短柱状，碎块多数可折断。层厚1.0～2.40米。
-c层中风化含泥质粉晶灰岩：深灰、灰黑色，原岩结构构造清晰，风化裂隙发育，裂隙面有铁锰质渲染，粉晶质结构，厚层状构造，钻取岩芯呈短柱状、碎块状，锤击声清脆，不易击碎，干钻难以进尺，局部地段呈透镜体状分布出现在
-b层内，无统一分布规律及埋藏深度。
（2）水文条件
场地内对本工程有影响的地下水主要为浅部孔隙潜水，赋存地层上部①、③层填土及卵石中，在勘察期间测得各钻孔静止水位在1.50～2.20m之间，地下水位埋藏较浅，主要受大气降水、地表泾流及水网的入渗补给而变化，动态变化一般，其水位年变幅在1.00m～2.00m左右。下部基岩裂隙水主要由上部潜水补给，水量贫乏，联通性差，其对基坑开挖施工影响较小。
2基坑支护方案的选择
2.1基坑工程的难点
综合场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度和周围环境条件，本工程基坑围护难点如下：
（1）基坑开挖深度范围内的地基土主要为杂填土、卵石、强-中风岩，基坑坑底大部分位于强-中风化岩层，该土层物理力学性质较好；基坑上部卵石层透水性较好，基坑开挖需采取可靠的降止水措施。
（2）基坑周边可利用的空间极为有限，东侧地下室外墙紧贴围护桩边，基坑无放坡空间，需垂直开挖。
（3）基坑南侧开挖边线距离周边居民楼基础较近，最小距离仅4.07m，基坑开挖需对周边建筑物基础进行保护，减小基坑开挖对已有建筑物基础的不利影响，确保建筑物正常使用安全（根据基坑监测规范[3]要求，建筑物累计沉降量小于15mm）。
（4）基坑北、东侧、西侧基坑开挖边紧贴周边市政道路，道路下埋有市政管线，基坑开挖时需对道路及地下管线进行保护。
（5）考虑场地周边施工空间较小，根据业主要求，土方开挖和临时施工堆场需利用支撑作为施工栈桥和工作平台。局部支撑杆件需做加强处理。
（6）地下室基坑开挖深度为10.00～10.50m，根据浙江省《建筑基坑工程技术规程》[2]中对基坑的分类，本基坑为Ⅰ级基坑工程，支护结构重要性系数取1.1。
2.2支护结构的选择
（1）支护结构
结合本工程基坑围护的上述特征，本着安全、经济、合理的原则，本工程基坑围护拟采用以下二种支护结构型式：
① 排桩+拉锚支护结构 ② 排桩+内支撑结构
现对上述支护结构说明如下：
① 排桩+拉锚支护结构
排桩+拉锚支护结构受力体系较为明确，应用技术成熟，且对基坑土方开挖影响较小，该支护结构的主要受力杆件锚杆可通过施加预应力来控制围护体的变形，以满足周边环境的变形控制要求。考虑本工程基坑开挖范围大部分为卵石层，且卵石粒径普遍较大，使得常规的锚杆成孔极为困难，需采取特殊成孔工艺，施工难度大，质量难以保证，且投资较大，经济性不佳。
② 排桩+内支撑结构[2]
排桩+内支撑支护结构受力明确，变位小，而且安全度高，尤其适合在开挖深度大，控制变形较为严格的深基坑工程中。一方面钻孔灌注桩刚度大，变形较小，与坑内支撑杆件形成排桩+内支撑支护体系，其整体刚度大，可有效的控制基坑的变形量；另一方面，排桩施工技术较为成熟，施工质量有保证。
综合上述比较分析，结合基坑周边环境情况，本工程基坑围护确定选用排桩+内支撑支护方案，排桩采用旋挖灌注桩。经设计计算，基坑南侧临近已有建筑物部位围护桩采用1000mm直径的旋挖灌注桩，其它部位围护桩采用800mm直径的旋挖灌注桩，考虑基坑底部已开挖至强-中风化基岩面，围护桩桩底要求嵌入基坑底以下3.0m。
（2）支撑体系布置
支撑材料的选择上，设计时对钢支撑与钢筋混凝土支撑进行了比较。由于基坑开挖深度深，支撑受力较大，钢支撑杆件布置较密，且场地空间较小，钢支撑对基坑整个土方开挖影响较大，故采用钢筋混凝土支撑。考虑本基坑平面形状为较规整的矩形（长×宽：102m×53m），支撑平面布置适合采用中间桁架对撑结合四角角撑的布置形式，便于基坑土方开挖、组织分区施工，钢筋混凝土主撑杆件截面尺寸0.9m（宽）×0.8m（高），联系杆0.7m（宽）×0.7m（高）。根据施工现场布置要求，在中间桁架对撑部位设置施工栈桥和临时施工堆场。
（3）降止水措施
由于基坑开挖范围有一层较厚的卵石层，基坑开挖时需控制该层土中地下水的运动，考虑基坑周边分布有较多地下管线和砖混建筑物，降水对地下管线和建筑物沉降影响较大，为此，本基坑采用止水措施。经对常用注浆止水、高压旋喷桩止水和素砼咬合桩止水等比较，结合场地地层条件，考虑采用C20素混凝土桩与钢筋混凝土桩咬合止水措施。
3基坑监测成果[4]与分析
该工程于2015年5月10日开始围护桩基施工以来，为确保施工安全和土方开挖的顺利进行，在整个基坑施工过程中进行了全过程监测，实行动态管理和信息化施工。本基坑工程共布置9个深层土体水平位移监测孔；9个水位观测孔；8组轴力监测点；周边建筑物、道路上均布置了沉降监测点。监测点布置见图1，整个监测过程持续到2015年12月31基坑回填完成。
依据设计计算及《建筑基坑工程监测技术规范》[3]要求，本基坑监测预警值确定如下：土体深层水平位移预警值为35mm，日位移连续三天超过3mm或当日位移超过5mm；周边地面沉降25mm，建筑物沉降15mm；水位变化为500mm/d；支撑轴力的报警值：轴力大于4500kN。各主要监测数据见图1、2。
深度（m）深度（m）深度（m）深度（m）
图1 围护桩后土体深层侧向变形曲线
单位（kN）
图2钢筋砼支撑轴力变化曲线
从监测数据图1来看，基坑周边土体位移均在设计预警值内。最大水平位移在基坑北侧，为27mm，该侧基坑变形较大的原因主要是基坑外为市政主干道，道路车辆较频繁，车辆动荷载长期作用所致。另外，从监测数据图可看出，土体侧向位移主要位于上部卵石和强风化岩面，下部中风化基岩部位土体侧向位移很小，其主要原因可能与岩体侧压力与常规土压力有较大区别，岩体侧压力主要受节理面控制，受基坑开挖的空间尺寸影响，本基坑开挖平面尺寸较小，不足以使坑底岩体节理面产生破坏，因此，基坑下部岩体侧压力很小。
基坑开挖过程中素混凝土咬合桩的止水效果较好，未出现漏水现象，监测基坑周边地表最大沉降量为13mm。
基坑周边建筑物沉降监测结果反映，建筑物最大沉降量为6mm，差异沉降为2mm，未对建筑物结构产生影响。
支撑轴力实测最大值随开挖深度及时间变化曲线见图2。可以看出，钢筋混凝土支撑的轴力值随开挖深度的加大而逐渐增大，并略有起伏。最大支撑轴力实测值为设计值的50.2%～66.9%，支撑杆件尚有一定的优化潜力。
4结语
（1）卵石混岩地层中深基坑支护工程应结合周边环境情况采取有效的降止水方案，周边环境对沉降较为敏感地区基坑支护可考虑采用钢筋混凝土咬合桩的止水方案。
（2）对土岩混合地层中的基坑工程，岩体侧压力的计算理论有待进一步研究。
参考文献：（References）：
[1] 行业标准.建筑基坑支护技术规程（GJ120-2012）[S].北京，2012。
[2] 浙江省标准.建筑基坑工程技术规程（DB33/T1096-2014）[S].浙江，2014。
[3] 国家标准.建筑基坑工程监测技术规程（GB50497-2009）[S].北京，2009。
[4] 中节能建设工程设计院有限公司，基坑监测资料[R].2015。
作者简介：
李厚雄（1979－），男，本科，注册岩土工程师
论文作者:李厚雄
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：基坑论文; 卵石论文; 工程论文; 结构论文; 建筑物论文; 深度论文; 钢筋混凝土论文; 《基层建设》2019年第13期论文;