李明坤
（中铁三局建安公司华北分公司，山西太原 030001）
论砂层地基的深基坑支护设计与施工
李明坤
（中铁三局建安公司华北分公司，山西太原 030001）
结合具体工程实例，对砂层地基的深基坑支护设计与施工进行了探讨分析，根据现场情况及业主要求，确定采用桩锚+止水帷幕+内支撑支护设计方案，并作了具体阐述，对该地区类似工程项目积累了一定经验。
砂层地基，深基坑，止水帷幕，沉降观测
0 引言
随着现代城市的迅速发展，深基坑支护工程已得到越来越多的应用。本文通过在具有典型地层特征的汾河砂层地区，同时距离已有建筑物很近的深基坑设计及施工中，结合本地区技术成熟的基坑支护技术，综合设计运用，合理施工，最终取得圆满成功的一个案例，为太原汾河地区类似工程优化设计和合理施工提供一个借鉴和示范作用。
1 工程概况
1.1 工程概况
拟建1号，2号高层住宅楼位于太原滨河东路与双塔西街交汇处的住宅小区内，场地的原有建筑已经拆除。新建2栋高层总建筑面积26 327.54 m2，地下2层，地上32层，钢筋混凝土剪力墙结构，基坑开挖深度为7.2m。周边环境具体见图1。由于实际基坑开挖的上边线与已有建筑物的距离近，同时由于临近建筑物全部为老式的砖混结构，墙体强度比一般的砖混结构要低很多，致使业主对这几栋楼房的安全性要求很严，不允许楼体出现变形情况，这种设计没有先例经验，如何确保基坑稳定及邻近建筑物安全成为最大难点。
1.2 场地工程地质条件
根据拟建场地典型地质剖面示意图，场地所处地貌单元为汾河东岸Ⅰ级阶地，土层分布情况主要以砂层为主。
首层地下水类型为孔隙潜水，以细砂层为主要含水层，实测稳定水位为地下埋深2.0 m。
2 基坑支护方案
结合现场场地情况及业主对临近建筑物的安全性能要求，经过多次专家论证，最终确定采用桩锚+止水帷幕+内支撑支护设计方案。
2.1 基坑支护设计技术方案
2.1.1 东侧基坑支护设计
图1 建筑基础外边线与已有建筑物位置关系图
图2 基坑东侧锚索区剖面图
基坑东侧采用φ1 000 mm@1 400 mm灌注桩作为护坡桩，桩长15 m，桩顶在已有地面下1.0 m，灌注桩之间插打φ800 mm@ 1 400 mm高压旋喷桩，桩长15 m，在已有建筑物的楼间加设预应力锚索，锚索采用4根φ15.2的1 860级钢绞线，长度为24 m，水平间距1.4 m，锚固段长16.0 m，端头设置在桩顶冠梁上;止水帷幕采用两排深层搅拌桩，桩间搭接200 mm，自现有地面以下长度为18 m，为控制基顶变形，在冠梁位置处设置两道内支撑，支撑体系采用φ710 mm×14 mm钢管。具体设置见图2，图3。
图3 基坑内支撑剖面图
2.1.2 南侧基坑支护设计
南侧基坑距离建筑物较远，设计采用φ800 mm@1 400 mm灌注桩作为护坡桩，桩长15 m，桩顶在已有地面下1.0 m，止水帷幕采用三排深层搅拌桩，桩间搭接200 mm，桩顶自现有地面2 m，长度为16 m。具体设置见图4。
图4 基坑南侧剖面图
2.1.3 西侧及北侧基坑支护设计
西侧和北侧采用φ800 mm@1 400 mm灌注桩作为护坡桩，桩长15 m，桩顶在已有地面下1.0m，锚索采用4根φ15.2的1 860级钢绞线，长度为16 m，水平间距1.4 m，锚固段长12.0 m，端头设置在桩顶冠梁上;止水帷幕采用三排深层搅拌桩，桩间搭接200 mm，桩顶自现有地面2 m，长度为16 m。具体设置见图5。
2.2 地下水控制设计
场地地下水位在－2.0 m左右，四周止水帷幕采用深层三排搅拌桩，东侧受场地影响，采用两排深层搅拌桩+桩间高压旋喷桩的止水方式，基坑内采用管井降水，降水井井径400mm，根据浅井多布的原则，井间距7.0 m～8.0 m，井深14.0 m（从地面算起）。同时沿基坑四周设置回灌井和观察井，坑外水位降低时，可及时进行回灌处理。
图5 基坑西侧、北侧剖面图
3 基坑支护施工简述
3.1 深层搅拌桩施工
根据设计要求的支护关系，先施工深层搅拌桩止水帷幕，再施工支护灌注桩。
深层搅拌桩施工采用二喷四搅施工工艺，深层搅拌水泥土墙采取搭接法施工。
3.2 支护灌注桩施工
支护灌注桩采用回转钻进、水下灌注混凝土的施工工艺。施工完成7 d后，进行桩头开挖清理，在锚索成孔注浆完成后，进行桩顶冠梁施工。
3.3 高压旋喷桩施工
基坑东侧在灌注桩桩间需要插打高压旋喷桩进行加固和止水。高压旋喷桩采用二重管发，施工时，轴线与支护桩位轴线要重合，与支护桩应保证良好搭接，搭接长度应不小于400 mm。
3.4 锚索施工
灌注桩及高压旋喷桩施工完成后，进行锚索施工，锚索施工工艺采用全套管跟进施工，二次高压注浆的施工工艺。
冠梁施工完成具备一定强度后，进行锚索锁定。张拉设备采用穿心式液压千斤顶，逐级加载直至设计拉力，在压力表稳定后锁定。
3.5 内支撑施工
在基坑第一层土方开挖前，把内支撑安设完成。钢支撑在加工车间提前制作完成，安装前运至施工现场进行拼装，整体拼装完成后与冠梁内的预埋件焊接连接。
4 基坑监测
本基坑工程监测的主要项目为基顶水平位移监测、基坑周边地表及邻近建筑物沉降监测和基坑周边及邻近建筑物地下水位监测。整个监测工作从开挖前一个星期开始，直到基坑全部回填时止，历时近三个月，取得了大量的监测数据。
4.1 基顶水平位移监测
开挖前在基顶冠梁上布置16个观测点，其中东侧布置9个，其余三侧布置7个。
部分观测点监测结果见表1，表2。
表1 随开挖深度各点监测记录表mm
表2 随时间各点监测记录表mm
监测数据结果表明，在基坑开挖初期，由于卸载作用，基坑水平变形相对较大，但在锚索及内支撑的作用下，基坑总体变形控制在10 mm以内，与设计计算结果基本相符。
4.2 基坑周边及邻近建筑物沉降观测及地下水位观测
在基坑周边及邻近建筑物上共布设19个沉降观测点，其中在地面上设置7个，3号楼2个、4号楼4个、5号楼4个、物业楼2个。水位观测井和回灌井共18眼。部分监测结果记录见表3，表4。
表3 沉降点监测记录表mm
表4 水位监测记录表m
在基坑内降水到14 d的时候，邻近建筑物开始出现沉降，分析原因是降水导致基坑外水位下降引起地面及建筑物出现不均匀沉降，在出现沉降后，采取回灌措施，降低了沉降速度，在基坑开挖完成后，根据监测记录说明，基坑周边及建筑物沉降趋于稳定，未发生地面开裂和墙面开裂等现象，保证了基坑及建筑物安全。
5 结语
1）综合考虑基坑技术安全、临近建筑物安全、施工工期和工程环境条件等因素，设计采用桩锚+止水帷幕+内支撑的支护设计方案，灌注桩间加高压旋喷桩或深层搅拌桩来加固桩间土，与灌注桩形成一个整体，既起到止水帷幕的作用，同时防止水土流失，最终与灌注桩一起形成板桩的效果，实践证明采用的支护方案可行。
2）监测数据显示，基坑最大水平位移与开挖深度和时间紧密相连，现场监测结果和设计计算结果说明，预应力锚索和内支撑的约束作用对基坑的水平变形起到至关重要的作用，同时，在实际的基坑开挖工程中，内支撑的安装时间对水平的位移等影响也起到重要的作用。
3）在基坑支护止水帷幕施工过程中和基坑开挖中暴露出的基坑侧壁渗水等情况说明，在全砂层地层中且止水帷幕要求较深（超过8 m）的施工中，深层搅拌桩的施工工艺应慎用，在没有足够的施工经验下，宜选用三轴搅拌桩进行止水帷幕的施工。
4）如何利用现场监测数据对基坑支护设计参数进行调整，从而达到优化基坑支护设计需要进行进一步研究。
On support design for deep foundation pit of sand-layer foundation and its construction
LIM ing-kun
（North China Branch of Jian’an Company，China Railway 3rd Bureau，Taiyuan 030001，China）
Combiningwith the factual projects as the example，the paper explores and analyzes the design for the deep foundation pitof sand-layer foundations and its construction，according to site situation and owner demand，identifies the adoption of design scheme of the pile anchor+waterproof curtain+internal supportdesign scheme，and has the factual illustration，so as to accumulate certain experience for similar engineering programs of the region.
sand-layer foundation，deep foundation pit，waterproof curtain，settlement observatory
TU753
A
10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.067
1009-6825（2012）19-0063-03
2012-04-19
李明坤（1970-），男，工程师
