浅谈超深、超大基坑支护方式及地下室工程

浅谈超深、超大基坑支护方式及地下室工程

胡琼静

中建二局第三建筑工程有限公司湖北省武汉市430000

摘要：随着城市建设的快速发展，房建工程基坑开挖深度、基坑面积和复杂性也不断增加，这在一定程度上给基坑工程支护技术的设计、施工提出了更高的要求。本文结合自己参建的各种基坑工程谈谈各种支护方式在开挖过程中的易发生的问题、应对措施及一些个人看法。

关键词：基坑支护；SMW工法桩；单排桩；预应力锚索；降水；超深、超大基坑

近年来，为了缓解用地紧张问题，高层建筑逐渐增多。由于高层建筑上部荷载较大，为了维持结构稳定和利用地下空间，因此，基础埋深较大，基坑支护就成为了工程设计、施工中极为关键的环节。它是确保主体工程基础部分顺利实施的关键，它直接影响到工程的经济效益、工程进度、施工质量安全等方面，因此，对基坑支护方式的选择一定要科学、合理，而支护技术的施工质量也要严格控制，这样才能确保深基坑工程的顺利进行。

1、工程设计概况

某某工程，留一级平台短放坡开挖，总深度17.8米，第一道支护结构为SMW工法桩，同时兼止水帷幕，高度-1.2米。第二道支护结构为单排钻孔灌注桩加锁口梁，高度-13米。两道支护结构之间有4.5米宽平台喷射砼及1：1.5挂网喷射砼护坡，坡面处有5.3米宽水泥土深层搅拌桩土体加固。工法桩悬臂4.7米，钻孔灌注桩悬臂6米。本工程采用坑内管井降水，支护结构截面如下图：

由上图可看出，该工程为基坑内无支撑的敞口式基坑。由于基坑面积较大，约3万平米，若设计成多道支撑梁的支护形式，将有大量的支撑梁要施工和拆除，经济和工期效益不太理想，再加上施工场地有一定的放坡条件，所以设计成无支撑基坑。为了减小钻孔灌注桩所承受的土压力，在坡面偏下的位置进行了深层搅拌桩水泥土进行加固。

2、出现的问题及应对措施

在土方开挖过程中，随着挖土深度的增加，大约挖到-10米时，SMW工法桩出现较大且不均匀的水平位移，局部已出现裂缝，已经超过报警值。我们立即停止向下挖深，经过与设计方沟通，在工法桩顶端增设了钢筋混凝土锁口梁，由于锁口梁中每3米就有一根工字型钢，梁中有些钢筋不能连续，所以梁中两个侧面能连续的钢筋必须100%保证连接质量。工法桩锁口梁施工完成后，继续向下挖土，水平位移还是有，但日平均位移已小很多了。

土方继续开挖，当挖至-14米左右时，工法桩累计位移超过100mm，我们考虑到基坑安全，再一次停止了挖土。在进行坡面修坡时，发现三轴水泥土搅拌成桩效果不理想，看不出水泥土桩的痕迹。分析原因，一是水泥用量不够，地下水的影响导致水泥浆太稀；二是注浆标高不符合设计要求，这时土体加固效果不理想，土压力没有因为土体加固而减小。再一次与设计方沟通，决定在灌注桩锁梁处外侧，水平向下倾斜15度，每四根桩的桩间进行钻孔，孔深18米，安装预应力钢绞线、注浆、张拉锚索施工。预应力锚索施工完成后，继续向下挖土，伴随着降水深度的增加，发现基坑上部，工法桩外侧的施工便道发生了路面明显沉陷，导致砼断裂。这种情况的出现，基本可以断定是由于降水过快导致的外侧土体的不均匀沉降。查阅基坑沉降观测资料，发现工法桩型钢最大沉降达150mm之多。发现问题之后，为了防止沉降加大，我们又一次停止向下挖土，减小降水下降速度，并在工法桩外侧4米范围内进行1.5深的挖土卸载，待沉降稳定后才继续挖土到设计坑底标高。

3、基坑降水施工、支护形式及问题分析

从上图可看出工法桩、止水帷幕、灌注桩下端都处在透水性好的砂性土层中，随着坑内降水的加深，整个基坑及外侧一定范围内，地下水位线呈现漏斗形、锅底形。基坑外侧50米开外的土体，都发生了不均匀沉降而使路面遭到破坏。基坑外侧布置的施工测量控制点发生了严重的水平位移和沉降，使测量控制点不能用而作废，若未及时发现，将导致结构放线错误，而造成严重的经济损失。工法桩最终累积位移达到160mm之多，可见水泥土插型钢的工法桩实乃柔性支护结构，不设计内支撑或锚索时抵抗土压力十分有限。上图中，若将工法桩改为灌注桩并适当增加桩长，土体的水平位移应该不会那么大。之所以设计成工法桩，我想主要还是出于成本的考虑。其实，在基坑回填后，拔除工字钢时，18米的工字钢只有小部分拔出来了，大部分50的工字钢还是留在了地下，也浪费了不少型材。在没有拔除经验或试验数据不足的情况下，工法桩的型钢多久才能拔出来往往是个未知数。

4、设计超大、超深基坑、地下室工程弊端

首先说说基坑降水导致城市路面沉降破坏。如武汉市发展大道姑嫂树路至竹叶山路段，由于道路附近有深基坑降水导致路面沉降，发展大道上面是二环线高架桥，每个桥墩下面的承台有一部分在发展大道内侧的行车道上，承台下面是入岩的端承桩基础，路面沉降而入岩的桩基承台部分不沉降或少沉降，直接导致了发展大道在每个桥墩处的内侧车道上有一部分凸出路面多达50mm～80mm，这些凸起，很大地影响行车的舒适性及安全性。同样的例子在武汉市的解放大道古田一路至古田二路段也出现，只不过上面的高架桥是轨道交通一号线。时至今日这两处的道路还都未进行修复处理。

再说说设计超大、超深地下室。武汉某商业体工程，基坑面积7万多平方米，3层地下室，挖深13米，90多万立方米的地下碴土去向何处？填江、填湖还是覆盖绿化植被？不能用于种植、不能作回填土原材料，放到任何地方都会对坏境造成破坏，这个问题需要考虑。超大地下室的施工及运营也有一些不好的因素，施工阶段地下室的施工难度大，照明不利，空气难以流通；运营阶段，由于地下室过大，人群密集时，紧急情况下的人员疏散也将成问题，存在安全隐患。