浅谈基坑支护工程的加固方法

2018-03-27马健

西部探矿工程 2018年3期

马健

（广东省水文地质大队，广东广州510510）

1 概述

随着城市基础建设的发展，对地下空间的利用越来越重要，相应的在各种复杂地质条件下的基坑支护工程变的很困难，在开挖施工过程中可能会出现止水桩漏水、支护结构变形破坏、周边道路开裂等现象；为保证基坑稳定性，需采取一些加固方法控制基坑变形破坏，本文依据基坑支护的原理，以广东省某处的基坑工程为例，对预应力锚索、钢管桩等在基坑加固中的应用进行了分析研究。

2 工程概况

广东省某商业项目拟建1～2层地下室，场地西北侧均为市政道路，基坑边线距用地红线约3.3～5.0m，红线外为人行道及绿化带；场地东南侧为空地，基坑边线距用地红线约10.0～15.0m。基坑周长约835m，开挖深度为3.90～8.90m。基坑开挖深度范围主要为①-1素填土层、②-1粉质粘土层、②-2淤泥质土层、③残积粉质粘土层等，各岩土层主要设计参数见表1。

表1 基坑支护设计各岩土层建议参数表

3 基坑原支护方案

基坑支护采用如下支护方案：南侧一层地下室范围采用放坡+挂网喷砼的支护方式，北侧二层地下室范围采用放坡+土钉+搅拌桩止水帷幕+坑内加固土的支护方式，一层与二层地下室过度段采用放坡+挂网喷砼的支护方式。基坑支护平面布置图见图1。

现在主要分析基坑西侧靠近市政道路的2-2剖面的支护型式，此剖面为2层地下室，开挖深度为8.90m，坑顶人行道路基垂直下去0.5m再采用1∶0.5放坡2.60m，上部垂直加放坡的总深度为3.10m，平台宽度1.3m，平台上采用2排搅拌桩为∅550@400做止水帷幕，并插入16号工字钢增加竖向刚度并控制坑顶变形，搅拌桩需穿过淤泥层进入不透水层至少1m，并在坑底设置4.95m宽的∅550@400搅拌桩的坑内加固土，加固土桩长5m，共设置6排的土钉（锚管），具体见表2，剖面具体支护型式见图2。

4 基坑监测变形数据

2-2剖面虽然设计了搅拌桩+土钉+坑内加固的支护型式，但基坑底有近10m厚的淤泥质土层，坑内加固土未穿过淤泥质土层，对控制基坑变形效果较小，虽然土钉部分布置在粉质粘土中，但整体在填土及淤泥质土中能提供的抗拔力有限，并由于基坑底淤泥层太厚，基坑侧面土体可能在外部降雨，雨水渗透冲刷及坡顶道路车辆动荷载等因素下，导致基坑变形开裂；短时间内此基坑支护是相对稳定安全的，但随着基坑开挖到第五排土钉即基坑深度为5.4m时，监测数据显示2-2剖面基坑顶的W31监测点水平位移累积量为25.1mm，已经接近报警值；开挖到基坑底，基坑顶的水平位移量突然激增，位移速度最大到达13.6mm/d，坑顶的水平位移累积量已经超过控制值35mm，到达40.6mm；坑顶D7监测点道路累积沉降量由26.2mm增加到32.3mm，见图4；仅2d时间2-2剖面外市政道路上裂缝宽度局部增大到1cm，延伸长度约30m，基坑紧急采用砂包及填土回填，回填至离坑顶3m处，场地停止施工，基坑监测图见图3。

图1 基坑支护平面布置图

表2 2-2剖面土钉（锚管）设计数据

图2 基坑2-2剖面原支护图

图3 基坑北侧监测图

图4 坑顶水平及垂直位移累积值变化图

5 基坑加固处理方案

根据已有基坑支护方案，分析基坑失稳破坏原因是土钉长度未能穿过淤泥质土层，抗拔力不够，上部车辆动载及雨水冲刷等因素影响，导致基坑坑顶位移变形逐步增大，坑顶道路不均匀沉降而开裂。后根据基坑计算，采用预应力锚索及钢管桩来加固原有设计，在放坡位置增加一道锚管，基坑垂直支护第一道土钉调整角度为12°，长度为30m，尽量全部在粉质粘土层中来增大抗拔力，并增多一道预应力锚索3×7∅5钢绞线，抗拔力标准值150kN，锁定值120kN，长度L=30m，其中自由段6m，锚固段24m，锚索间距@1000mm，锚索与上部土钉错开布置，入完整微风化岩层4～5m，预应力锚索设置在中间部位能够很好地控制基坑的侧向变形，增加支护结构的整体稳定性。最后在基坑顶设置一道∅114×4.5钢管桩，桩长15m，间距@1000mm，与搅拌桩内工字钢一起增加基坑的侧向刚度，控制基坑顶的变形，具体加固后的支护型式见图5。基坑支护工程经加固处理后重新开挖施工，后期基坑监测数据趋于稳定，基坑工程顺利施工完成。