中车建设工程有限公司 北京 100078
摘要：本文依托北京地区民建领域某项目深基坑桩锚支护体系案例，分析了含水粉质、砂质地层深基坑的桩锚体系施工过程中常见的问题以及应对措施，以期对类似地质条件的工程项目设计和施工提供参考。
关键词：粉质，砂质，桩锚支护，桩间土脱落
0前言
北京地区粉、砂质地层较为常见，经常形成富含地下水的粉质黏土、粘质粉土、粉土、砂土相间的地层构造。桩锚支护体系在北京地区有很广泛的使用，遇到含水的砂质地层尤其是粉细砂、粉土地层，容易出现桩间土脱落、排水不畅、变形较大等情形。桩锚支护体系较地连墙经济实用，但阻水效果大不如地连墙。对于一般的含水地层，通过有效的降水设计和施工控制措施，可以使桩锚支护结构在含水粉质、砂质地层中起到良好的作用，同时大大降低工程造价。以下通过北京地区某民建领域深基坑案例对含水砂质、粉质地层中桩锚支护体系的应用进行探索和实践。
1 工程概况
该工程项目位于北京市某主路东侧某院区内，北侧为大型医院，距离基坑降水井位置约27.0 m，东侧小区5~8层居民楼，距离11.0~19.0 m。场区内西侧有待拆除6层高的框架剪力墙结构楼房，基坑周边环境见图1。基坑开挖范围南北长约150 m，东西长约90 m，基坑深度约为19 m，采用桩锚支护结合管井降水支护体系。
2 工程地质条件
拟建场地现状为厂院，地势较平坦，勘察揭露70.0 m深度范围内的地层为：表层为填土层，其下为一般第四纪冲洪积成因的粉土、粘性土、砂土。其中粘质粉土、中砂、细砂、粉砂、粉质黏土为基坑侧壁范围内主要土层。影响本工程基坑施工的是第一层上层滞水、第二层潜水和第三层微承压水，其中潜水层为影响基坑支护施工的主要含水层。潜水主要在③2、④中砂、④1细砂、④2粉砂。
3 基坑支护设计方案简介
本工程基坑开挖深度为18.00~19.50 m，采取上部2.0 m砖砌挡土墙+下部桩锚支护形式。典型支护设计剖面和平面图见图图1 。本工程地下水补给充分，砂层渗透系数较大，含水量较多，降深达10 m。在基坑开挖线外1.5 m设置降水井。降水井直径600 mm，井深24.0 m，间距8.0 m，共71口。基坑四周设置排水明沟，明沟内设置碎石过滤层，并下泵抽水；含水层坡面布置排水管，排水管端部设置反滤包，在水量较多的区域加密布置。
图1 典型支护剖面图和基坑支护平面图
4 基坑支护施工过程中重点、难点介绍
本工程采取旋挖钻机成孔+泥浆护壁工艺施工护坡桩，反循环钻机+泥浆护壁工艺施工降水井，利用履带式全液压锚固钻机+套管护壁工艺施工锚杆；以下分别从桩间土脱落、沙涌治理、降水遗留问题治理分别展开介绍。
4.1 桩间土脱落、沙涌等问题的治理
本工程进展到第三步土方，也即-8.0~-15.0 m标高段的侧壁开挖与支护时，遭遇比较严重的桩间土塌落、涌砂现象，形成一系列高约0.5~1.5 m宽约0.9 m的桩间孔洞，有的深达1.0 m。该步土方主要位于粉砂③2和中砂④层，两层均为潜水所在层，为富水地层，一般的管井降水方式难以达到完全将其降至坑底的效果，因此该处砂层剥开之后依然成富水状态，容易塌落、流失。另外，通过对现场的降水井进行巡视检查，发现有部分降水井存在水泵停止工作、管井堵死等现象，也一定程度上造成了降水不力。以下分别介绍补救方案和预防措施。（1）补救方案：坡面土层塌落较快，为了抑制其进一步塌落，项目部采取了码放砂袋、加密横向压筋、简易“T”型土钉加固、加密泄水管等措施。桩间塌落孔洞处填实封闭后，其顶部可能还有部分潜蚀孔洞，砂袋之间或是砂袋与原状土之间会存在孔隙，为了保证孔隙能够得到有效填充，采取了注浆工艺进行加固。（2）预防措施：现场采取了加快施工速度、分段、分小层开挖的方式进行开挖，将原来一步2.0 m的开挖厚度调整为一步1.0 m进行开挖，让桩间支护的工人紧随侧壁开挖、修坡工人之后，做到开挖与支护紧密衔接、随挖随支、不留间隙。原设计方案终采用HPB300Ф8@250 mm钢筋网进行支护，考虑到该层砂层需要及时封闭，编网速度太慢，改为采取成品钢丝网进行等强替换。
4.2降水效果欠佳原因分析以及遗留问题的处理
4.2.1 降水效果欠佳原因分析
在降水设施运转达5个月之后，基坑侧壁-10~-15 m导水管依然有线流状水，且该处侧壁一直保持湿润状态，可见该层含水层中地下水未排除完全。主要有以下几个原因。（1）该层地下水补给丰沛，分布范围较广，粉细砂渗透系数较小，一般的管井降水很难达达到良好效果；（2）部分降水井因施工单位未及时硬化地面，雨季雨水挟带泥沙流入井内导致降水井降水效果减弱；（3）部分降水井位于锚杆位置附近，钻孔施工注浆时水泥浆通过土中孔隙向井管渗透影响降水效果；（4）部分降水井位于锚杆施工区域内，在锚杆钻孔施工时被破坏。针对以上问题，可以从以下几个方面进行预防：（1）及时对坑边地面进行硬化；（2）利用管井降水时应加密井间距，由现有的8.0 m左右缩短为6.0 m左右；（3）降水井及锚杆的位置尽量错开，避免锚杆破坏降水管井。
4.2.2 降水后续遗留问题处理
基坑开挖至基底后若不能及时进行基础垫层、底板施工，地下水在土层中形成渗流通道导致垫层渗水，集水坑、电梯井等侧壁及坑底最易出现渗水浸泡情况，为确保干槽作业，现场采取了在集水坑、电梯坑中心设置集水井，下水泵抽水直到基础浇筑完成。具体做法如下：①集水坑中心设置集水井，沿渗水的集水坑侧壁下口线破除混凝土，形成连续的排水沟，并与坑中心位置的集水井连接，形成有效的排水系统后恢复垫层并进行防水层的施工，施工期间一直保持抽水状态，直至防水层和基础底板施工完成。
5 基坑变形监测
选取基坑CX02，CX04、CX10共3个典型监测点进行分析。监测曲线见图2，负值为向坑内发生位移。
图2 深层水平位移监测点位移曲线图
（1）由于基坑上部采取2.0 m砖墙支护，其抗弯刚度较低，且后侧回填土并未达到完全密实状态，导致上部2.0 m范围内的位移较大。CX02处出现反常，该处上部2.0 m范围内的位移并非最大，原因可能是该处墙后回填较密实，且该处接近东北侧阴角位置，有端部约束作用，因此该处整体位移比其他三点小。（2）不考虑上部2.0 m砖墙部分的位移，CX02、CX04和CX10桩身部分的最大位移并非发生在冠梁处，最大位移分别为-4.5 m处的-7.33 mm、-5.5 m处的-11.07 mm和-3.5 m处-8.81 mm。由此可见，冠梁、锚杆以及下部被动区土的约束发挥作用，使桩身位移曲线呈现典型的“中段较大、两头较小”的形状。（3）单从CX02和CX04分析，二者均位于3-3剖面支护段上，3-3剖面的锚杆位置标高分别为-4.0 m、-7.5 m、-11.0 m、-14.5 m，曲线在相应位置附近位移均有骤然减小现象，说明施加预应力时使该处已发生的位移出现回弹，因此预应力锚杆对控制桩身位移发挥了良好作用。
结论
本文通过对北京地区某深基坑桩锚支护体系的设计、施工、监测进行分析、介绍，得知该地区粉细砂层渗透系数较小，利用管井降水的方式难以达到理想的效果，施工管井过程中要严控管井的施工质量；遇到含水粉质、砂质层时，桩间土脱落较严重，应采取应急处理措施，如沙袋结合注浆措施进行补强。粉细砂层部位桩间支护施工要“短进尺高效率”的快速施工，防止粉细砂层塌落，且要及时设置排水导管和明沟，做到管井抽降坑内疏导结合。通过变形分析可知，桩锚支护体系变形有鱼腹型特点，通过合理的设计和施工措施，粉细砂桩锚支护体系变形能得到有效控制。
参考文献：
[1]DBJ1—501-2009北京地区建筑地基基础勘察设计规范
[2]JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程
[3]GB50330-2013建筑边坡工程技术规范
[4]GB50007-2011建筑地基基础设计规范
[5]高大钊《岩土工程勘察与设计-岩土工程疑难问题答疑笔记整理之二》北京：人民交通出版社.2010.11
论文作者:姚峰
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/7/2
标签：基坑论文; 管井论文; 位移论文; 细砂论文; 北京地区论文; 侧壁论文; 体系论文; 《防护工程》2019年第2期论文;