周邊復雜環境條件下的基坑支護河南天工建設集團 馬超云 高 曉 根據基礎各部位開挖深度的不同以及周邊建筑物距離及荷載等條件的不同，我公司施工某高層綜合病房樓工程的基坑支護分別采取噴錨網支護、復合預應力噴錨網支護結構聯合鋼管灌注樁、鋼管樁注漿固結土體+噴錨（土釘支護）等綜合措施，達到了施工周期短、投資少和保證基坑及周邊建筑安全的目的。 一、工程概況 擬建南陽市中心醫院綜合病房樓位于工農路南陽市中心醫院院內，擬建樓房主樓樓高22層，呈“L”型，東西與南北同長，均為60米，寬28.5米，西北部裙樓為近長方形，南北長42米，東西寬28米，東南部裙樓為等邊三角形，邊長27米，樓高4層，下部均設二層地下室，擬采用箱筏基礎，框剪結構?；A開挖深度暫定10m。 該基坑周邊比較復雜，基坑東側距網吧、民房(高1-3層，磚混結構，基礎埋深1.0 -1.5米)最近處0.18米，距圍墻1.28米，距一層小瓦房1.98米；西坡距直線加速器房（高2層，磚混結構，鋼筋砼基礎埋深1.5米左右）2.18米；南側距南邊外科病房樓（四層，磚混結構）AC軸6.0-13.0米；北側地下車道外墻邊線距施工通道3.0m左右，施工通道外側為場區施工砂石堆場，北側西端距婦幼保健院樓(樓高8層，框架結構)26米。二、地質概況根據巖土工程勘察報告，結合施工設計要求，地基土層自上而下至基底可分為八地質層：（一）雜填土(Qml):深褐色，松散，稍濕，以磚塊、砂、煤渣、石子等建筑垃圾及少量粘性土為主，含植物根系，該層厚1.0-1.8米。在整個場地均有分布，與下伏地層呈突變接觸關系。（二）素填土(Qml):深褐色，可塑，稍濕，多孔隙，以粉質粘土為主，粉土次之，底部含少量砂質，該層層底埋深3.0-4.0米，層厚1.40-2.50米。在整個場地均有分布，與下伏地層呈突變接觸關系。（三）中粗砂(Q3al+pl):黃褐色，濕-飽水，稍密-松散狀，含泥質，砂成分為長石、石英等，該層層底埋深8.7-9.3米，層厚4.9-6.1米，在整個場地均有分布，與下伏地層呈突變接觸關系。（四）粉質粘土 (Q3al+pl ):灰黑色，可塑-軟塑狀，濕，含腐植質，具腥臭味，該層層底埋深11.6-12.3米，該層厚2.40-3.30米。在整個場地均有分布，與下伏地層呈突變接觸關系。（五）含卵礫粗砂(Q3al+pl ):灰黃色，飽水，中密一稍密，砂成分為長石、石英等，卵礫石成份為砂巖、石英巖及少量暗色變質巖，含量20%左右，磨園度中等，礫徑一般1.2厘米，最大5厘米。不均勻系數2.9-3.6，平均值3.3。該層層底深18.5-20.0米，該層厚6.4-8.2米。與下伏地層呈突變接觸關系。（六）粉質粘土(Q2al+pl ):黃褐色，可塑，濕，含少量鐵錳質結核，刀切面光滑，顯臘質光澤，節理裂隙發育，裂隙中充填灰白色粘土團塊，呈網狀分布，該層層底埋深21.0-22.8米，層厚1.0-4.1米。在整個場地均有分布，與下伏地層呈突變接觸關系。（七）礫砂(Q2al+pl ):黃褐色，飽水，中密，砂成分為長石、石英等，含少量卵礫石，直徑 2-5厘米，砂質純凈，局部夾粉細砂薄層，不均勻系數3.3-6.5，平均值3.0。級配不良 該層層底埋探26.2-31.7米，厚度3.5-8.9米，在整個場地均有分布，與下伏地層呈突變接觸關系。（八）粘土(Q2al+pl ):灰白、灰綠色，濕，刀切面光滑，顯臘質光澤，含少量鐵錳質結核，夾石英顆粒及長石石英砂巖，半膠結狀，膠結物為高嶺土或粘土，手捏易碎，局部見中粗砂薄層，該層厚度大。三、水文地質情況該場地施工期間測得靜止水位3.53.9米，主要含水層為中粗砂、含卵礫粗紗、礫砂，為孔隙潛水，局部地段具微承壓性。主要受大氣降水和地下水側向逕流補給，水位受季節變化，年變幅為12米。四、基坑支護方案 該基坑開挖深度10.5米，局部達12米，四周邊長均超過70米，屬于超大深基坑，場地內地下水位較高，要求的降深又較大(7m左右)并且基坑周邊距建筑物較近。根據實際情況東側東南側需垂直開挖，其余坡面可按1：0.3放坡。經過綜合考慮決定大部分部位采用土釘墻噴錨支護方案?？紤]到基坑降水時土體變形可能對較近的東側民房、西側直線加速器的影響，在這些部位采用高壓注漿鋼管樁進行聯合支護,主要起基坑開挖時局部穩定性的加強和滯水帷幕的作用.基坑東面緊鄰基坑0.5-1.0m處為正在使用的樓房，為溜冰場和網吧,對基坑變形較為敏感，必須確保萬無一失，該側樓是本基坑支護工程的重點和難點，也是本基坑工程的設計控制線和關鍵點，本設計方案將綜合運用各種技術優勢解決上述難題并立求降低工程造價。為了確保基坑東側樓房的安全，防止基坑變形過大或整體失穩，本段垂直邊坡的支護止水設計方案主要考慮了以下幾點。1.事先保護。為確保東側樓房安全，為了盡量減少支護結構上的荷載并減少原有樓房對基坑施工擾動的敏感性，在基坑開挖、支護降水施工前，應用應力傳遞理論，先施工一排斜向注漿微型鋼管樁，通過高壓灌漿，固化軟弱土層，先行施工的斜向注漿微型鋼管樁和隨后施工的高壓注漿鋼管樁形成了超前的“襯砌”屏障，超前支護了開挖面，極大減少了開挖過程中的水土流失和土層變形。2.過程控制法。復合支護結構的普通錨桿改為預應力錨桿，以嚴格控制基坑開挖過程中支護結構的側向位移和軟土的流脹變形，在上下兩排錨桿之間增加一排水平注漿花管，通過“跟蹤注漿”的辦法適時彌補地層損失，以嚴格控制基坑開挖支護引起的地面不均勻沉降。根據計算結果，各剖面依據變形控制目標和工程類比經驗調整后的具體取用設計參數如后所附基坑工程總平面圖和支護結構剖面圖所示。基坑基坑開挖深度為11.5m，普遍采用1：0.3的比例放坡開挖，開挖后的邊坡采用噴錨（土釘）支護；東側緊鄰樓房坡段基坑采用注漿托換+預應力錨桿+高壓注漿鋼管樁的聯合支護模式，鋼管樁樁徑為81mm，預應力錨桿與高壓注漿鋼管樁用腰梁連接，腰梁采用216槽鋼。錨桿設置水平安放角15左右，采用梅花布置，為了控制基坑邊坡變形，如發現錨桿施工引起地面沉降，危及基坑安全，全部采用一次性自進式鋼管錨桿。鋼筋網采用方格網，規格為6.5250250，噴射混凝土為C20細石砼，厚度80mm，水泥采用32.5普通硅酸鹽水泥，水泥：砂：石為1:2:2，噴射砼內粗骨料最大料徑不宜超過15mm，噴射砼中加3%速凝劑，土釘為18-20螺紋鋼筋，加強筋為14，菱形布置，并同土釘頭焊接，土釘用鐵錘打入坡面，桿體不注漿。五、基坑支護方案設計及參數根據場地環境條件和地層情況， 上部3m范圍內采用人工成孔,其余部位不能成孔，需采用48錨管支護，經設計計算所確定的土釘墻，支護參數如下：1）、南坡、北坡、西坡支護參數分別為：（1-1剖面圖）第一排：土釘18L=9m1400 第二排：土釘18L=12m1400 第三排： 錨管48L=12m1400第四排： 錨管48L=12m1400 第五排： 錨管48L=12m1000 第六排： 錨管48L=10m1000 2）、東坡支護參數分別為：（2-2剖面圖）第一排：土釘18L=12m1400 第二排：土釘18L=9m1400 第三排：土釘18L=12m1400第四排：錨管48L=6m1400 第五排：錨管48L=12m1400 第六排：錨管48L=12m1000 第七排：錨管48L=12m1000 第八排：錨管48L=11m1000 3)西坡直線加速器坡面支護及北坡坡道兩側支護西坡(3)-(18)軸挖深約4.8m， 3m平臺過渡后，再開挖近5m，此部位除加鋼管樁外，土釘支護設計同1-1剖；北坡坡道(15%坡度)因過重車，需單獨設計，坡道北側支護設計也按1-1剖，南側土釘加密，垂直和水平間距都按0.8m，錨桿長度均為12m，其余不變。 六、 高壓注漿鋼管樁設計及施工（1）注漿方案的設計本工程設計使用范圍：整個東側基坑外，西側（6）（8）軸基坑外，端頭分別向外延伸3米，鋼管樁間距700mm,鋼管管徑DN80mm，鉆孔直徑不小于100 mm，樁長15米。水泥漿漿液配制：采用P.O42.5MPa普通硅酸鹽水泥，水灰比由8：1開始，逐漸變濃到1：0.71：0.5。外加速凝劑，摻入比例為水泥用量的3-5%。（2）凝膠時間為防止漿液在水中流串過遠，并滿足漿液在孔口滲透至砂層的時間要求，漿液凝膠時間控制為35min。 （3）注漿壓力及吸漿量注漿壓力與漿材的性質、土層的情況及其埋深、注漿次序、注漿速度及注漿量等難以確定的因素有關，故宜通過現場試驗確定。本工程注漿的壓力控制為13.0MPa之間。為防止漿液流串過遠造成浪費，對礫砂層其吸漿量應控制在2030升/分鐘左右。 （4）漿孔布置漿液擴散半徑R的確定。漿液擴散半徑可按經驗公式進行估算，但由于地質條件的復雜多變，理論公式計算常常偏差很大，一般應通過現場注漿試驗確定。初步確定R=0.8m。注漿鋼套管出漿孔間距500mm梅花形續布置。 （5）注漿施工采用2臺潛孔鉆機或50工程鉆機鉆孔，2臺型號為2TGZ-60 /210的注漿泵注漿。按規定的配比制備漿液，凝膠時間控制在35 min左右，達不到要求時可適當對漿液配比進行調整。安裝注漿內管連接高壓注漿管，用注漿泵將水泥漿壓入注漿管內進行注漿,至規定注漿高度。注漿次序遵循隔孔灌注、逐次加密的原則。七、土釘墻施工土釘墻支護要與基坑開挖緊密配合，各道工序實行平行作業，依次有序地進行。土方開挖應分層開挖、分層支護，自上而下進行施工，注意在基坑邊和基底保留300 mm厚的土，由人工修整坑壁和坑底。1）、土釘墻支護施工順序放線開挖第一層土方修坡預噴砼制作安裝錨桿（錨管）注漿封閉孔掛鋼筋網焊接水平加強筋噴砼養護開挖下一層土方重復以上工序至最后一層工作面觀測2）、定位 錨桿采用人工成孔，錨管采用空氣錘直接錘入。按設計的孔位布置進行測量畫線，標出準確的孔位，然后按設計要求的孔長、孔的俯角和孔徑進行打孔，嚴格注意質量，不合格者重打。3）、土釘制作安裝 錨桿采用18鋼筋制作，為保證土釘與注漿體之間有足夠的握裹力，土釘鋼筋應設定位支架，支架為36.5鋼筋成圓弧型與土釘焊接，沿長方向每隔3米設置一個。錨管的管體采用普通鋼管，其外徑為48mm。錨管內端部應加工成錐形頭，沿管壁呈螺旋線型布孔，出漿孔孔徑一般取8-10mm，間距約40cm，靠近錨管外端部1.0-1.5m處不設孔眼；按照設計規定的錨管的長度、直徑、加工合格的錨管，用空氣錘直接打入。4）、注漿 在安裝好錨管的管體內注入0.45-0.5純水泥漿，注漿壓力不低于0.4MPa，注漿需二次加壓注漿，注漿時應待孔內返出純水泥漿后立刻將孔口封堵，方可停止注漿。5）、掛網 在修好的邊坡坡面上，按各坡面設計要求，鋪上一層6.5250250鋼筋網，網筋之間用扎絲間隔綁扎，鋼筋搭接要牢。6）、加強筋的焊接待注漿、綁扎網片施工完成后，用16螺紋鋼將水平錨管頭部及豎向錨管頭部連接起來，焊在桿體上，各焊接點必須牢固。7）、噴砼 在上述工序完成后，即可噴射砼，厚度按設計要求噴100mm，噴射作業應分段分片進行，同一分段噴射順序應自上