基坑支护降水工程实例分析 作者：胡国明 尹洪堂
来源：《城市建设理论研究》2013年第15期
摘要 ：本文通过对一个基坑支护及降水工程从设计到施工完毕的过程全分析，总结经验。为同类工程地质条或周边环境的工程建设提供帮助
关键词：基坑支护降水;设计;施工;总结经验
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
引言：基坑支护工程因其特殊性，方案设计和施工应紧密结合，动态设计和施工。方案设计人员不光要有岩土工程知识、建筑结构和力学知识还要有施工经验特别是工程所在的施工经验。设计的方案要安全可靠、经济合理、技术可行、施工方便。对施工工艺的适用性及效果要明确，并对施工中遇到的意外情况及时处理。施工单位应严格按照设计图纸施工，施工中发现异常情况应能准确判断并及时与设计人员沟通处理。将事故隐患消除在萌芽状态。
1．工程概况
1.1拟建建筑物情况及周边环境
山东省潍坊市某小区拟建7栋楼房，包括1座19层商业楼、5座15层-31层住宅楼及1座3层商业楼。场区内全部建筑物地下室为3层，其中-1层、-2层为车库，-3层为人防兼车库。设计开挖深度14m。基坑东西最长处201m，南北最宽处122m，周长为634m。采用筏板基础，地基采用CFG桩加固加固后的地基承载力设计值为600kPa。
场区周边环境。南侧坑边距离城市主干道9m。西侧坑边17.5m处有1栋31层高的商住楼，该大厦基底标高为-16.5m，基础形式为CFG桩，3层地下室。场区西北角距坑边4m处有一栋6层住宅楼，在基坑支护施工期间不能拆除。北侧其他部位和东侧为空地。
图一：基坑周围环境示意图
1.2工程地质条件。
场区表层为素填土，其下为第四系上更新统沉积地层，岩性及其厚度在横向上变化不大，场地工程地质条件较好，地层结构简单。①层素填土含较多砖瓦及混凝土块平均厚度1.94m。②层粉质粘土黄褐色，硬塑状态，平均厚度2.11m。③层粉土黄褐色，密实，稍湿平均厚度4.45m。④层粉砂浅黄色，局部为铁锈色，很湿饱和局部含中粗砂平均厚度4.32m。⑤层粉质粘土黄褐色，硬塑-可塑，局部含粗砾砂，平均厚度3.76m。⑥层中粗砂褐黄色，中密-密实，饱和局部为砾砂平均厚度8.31m。⑦层粘土黄褐色，硬塑-可塑平均厚度2.78m。⑧层粗砾砂肉红色密实饱和，平均厚度8.56m。⑨层粘土黄褐色硬塑-可塑，平均厚度5.98m。
场区地下水埋深-9.7m，年变化幅度1-2m，地下水类型为第四系孔隙潜水。
2．支护及降水方案的选择与设计
根据本工程土质条件好，地下水位低，土的渗透系数小等特点设计了如下的支护降水方案。
2.1.支护设计
2.1.1基坑南侧、西侧及西北角因临近重要道路及房屋且距离较近不能放坡只能垂直开挖，因此采用“上部5m预应力锚杆肋梁复合土钉墙，下部9m采用桩锚支护”。
具体方案为上部5m采用1排长10m，直径110mm，竖向间距2.5m，横向间距2.4m的预应力锚杆加固，预应力锁定值50kN，锚固段长度5m。配筋为
2фs15.2钢绞线。肋梁采用尺寸250㎜×250㎜的钢筋混凝土梁。
下部9m桩锚的做法为采用直径600㎜，长13m，桩顶标高-5m，通长配筋的长螺旋钻孔灌注桩。间距1.8m。锚杆采用3道13m-15m长,直径150㎜，锚固段7m-9m，预应力锁定值120kN,配筋为2ф25㎜。
2.1.2场区北侧及东侧支护设计：由于基坑外为建设单位二期用地暂时不使用，可以利用进行放坡支护。采用上部7.5m1：0.7放坡+下部5m1：1.5放坡，上部7.5m采用3排土钉，长2m，横向、竖向间距2.5m。下部5m采用3排花管注浆管长3m-5m，横向间距2m。花管注浆：直径50㎜钢管，注浆材料1：1水泥浆。
2.1.3面层采用厚度8㎝钢筋网，网筋采用Φ6.5㎜间距200㎜的单层双向钢筋。
2. 2.1降水设计
因场区地下水位较低且基坑底主要坐落在第4层粉砂中，粉砂的渗透系数为0.55m/d。基坑周围采用搅拌桩形成的止水帷幕止水；内侧采用“集水明排”方案控制地下水。
2.2.2后因承压水的影响将集水明排改为管井降水。止水帷幕采用2排直径550㎜间距350㎜长12m的搅拌桩。桩顶标高-7.5.m。后因搅拌桩施工困难改为膨润土素桩。
3.施工过程中发现的问题及处理方案
3.1姜石层影响水泥土搅拌桩无法施工的问题处理：土方施工分层厚度2.5m，当基坑开挖至-5m时，进行搅拌桩止水帷幕施工，第1棵桩钻至-7m时钻头碰到硬夹层无法钻进。将钻机移至其他位置又打了4棵试桩钻到-7m左右时都无法钻进。经过分析判断本场地在-7m处有一姜石层（在随后的土方开挖中也得到证实）。经过验算后将下部支护桩及止水帷幕顶标高降至-7.5m同时在上部增加1排锚杆。以避开-7m处姜石层影响。
在挖至-7.5m，钻了3棵试桩在钻至-12m时仍无法钻进。分析判断-12m米处有一层姜石（在随后的土方开挖中也得到证实）。水泥土搅拌桩止水帷幕在本工程中无法实施。
如采用高压旋喷桩代替搅拌桩将有以下弊端（1）④层土为粉细砂引孔后易塌孔。必须泥浆护壁。（2）⑤层土为粉质粘土硬塑结构性强。根据本地区其它工程实践喷出的桩止水效果不好。（3）费用太高。如用高压旋喷桩代替搅拌桩费用将会提高3倍。根据本地区类似工程的止水方案。采用膨润土素桩代替搅拌桩。膨润土素桩的具体做法是采用长螺旋成孔的工艺,用长螺旋钻机钻至设计桩底，提钻同时喷射膨润土泥浆，水灰比为1：1。桩径600㎜桩间距400㎜经监理、建设单位考察其它正在使用本方法做止水帷幕的工程，同时考虑到主体结构设计单位将基底标高调整为-12.5m，此时水位差只有2.8m。采用了本方案后期止水效果良好。
因止水帷幕标高调整，东侧和南侧直立开挖的支护结构调整为“上部7.5m预应力锚杆肋梁复合土钉墙，下部5m采用桩锚支护”。
3.2承压水的影响
当挖至-10m时，坑底土的含水量明显高于勘察报告提供的含水量。挖至-12.5m时，基坑侧壁止水帷幕并没有出现大面积漏水，基坑内有泉眼分布且分布比较均匀每20m左右一个，触摸泉眼内壁发现内壁十分光滑且成圆形，并且有的泉眼中冲出水泥块来。经测量现场复核基本与勘探孔坐标一致。经判断泉眼为勘探孔，由此可以推断⑤层粉质粘土下有承压水存在，且水头压力较大。由于勘探原因将承压水顶板钻穿，水流至基坑底。原来的集水明排方案已经不能有效的排出基坑内积水。
由此将降水方案改为管井降水井深10m，直径50㎝，间距20m，内用4kW的水泵进行抽水。降水效果较好。水位始终保持在-13.5m左右。
降水支护比较成功基坑实现了干封底经过一年的使用基坑侧壁稳定，水位稳定。
图二：基坑支护完工后东侧示意图
图三：基坑支护完工后北侧示意图
4 结论：
4.1勘察单位要保证所提供的地质报告真实准确，勘探孔要按要求及时封堵。本工程中地质报告并未提到-7m及-12m处各有一层姜石。也没有发现在第⑤层土下有承压水且水头压力很大。对勘探孔没有按要求封堵，使之成为承压水溢出通道。
4.2支护工程不同于土建工程,应动态设计及施工。设计和施工应紧密结合根据现场异常情况进行及时分析和调整设计方案。施工单位应有足够的施工经验能对现场异常情况进行准确判断。并及时与设计单位沟通解决。
4.3支护降水工程的设计不应简单的根据工程地质报告套取参数，输入软件，得到计算书。应多调查本地区其它类似工程采用的设计方案、施工效果、施工中遇到的特殊情况及处理措施。再根据本工程特点拿出经济合理安全的设计方案。
4.4设计中不应简单套取软件，毕竟每种软件都有不足的地方。应根据规范规定及土力学基本原理计算。只要满足要求的方可。例如本例中南侧及东侧支护设计时目前的设计软件无法直接计算给出结果。我们可以根据土力学原理。将上面7.5米的预应力锚杆肋梁当作一个7.5深的基坑计算。下面5米的桩锚计算时把上面7.5米的土当作荷载计算。
4.5 施工中应严格按设计施工特别是不能超挖，我们施工中曾遇到超挖而使少量土体滑落的事故。
4.6必须对基坑侧壁进行监测，根据监测数据观测分析基坑侧壁安全状况。也应有专人每天对基坑周围情况及基坑侧壁情况进行巡查，发现异常立即处理。将事故苗头消除在萌芽状态。基坑事故的发生是一个渐变的过程，我们只要及时发现事故苗头，很多工程事故是可以避免的。
