某大厦基坑支护设计与施工分析

胡 曦 刚

（武汉京冶地基基础工程有限责任公司 湖北 武汉 430081） 摘要：介绍某大厦的支护形式：重力式挡土墙、喷锚及树根桩的设计、施工及边坡变形监测。

关键词：深基坑支护、重力式挡土墙、喷锚、树根桩 1 工程概况

该大厦位于武汉市青山区，主楼19层，地下1层，建筑高度64.4m，裙楼6层，占地面积1069m2，建筑面积16376m2，主楼为框剪结构。

该工程基坑呈长方形，外形56×26.6m，基坑面积约1500m2，基坑开挖深度为5.3m。拟建场地临和平大道，人行道下有电缆，上下水，煤气管道和人防设施，这些设施离基坑边3～10m不等，基坑东北角为人防入口，人防设施埋深在自然地面以下2m～5m。距基坑东南角基坑外2m处有一幢四层楼房，该楼为20世纪50年代所建的办公楼，条形基础，埋深2.0m，天然地基。基坑南侧为一幢7层综合住宅楼，该楼为桩基础，且距基坑仅4.5m。具体情况见图1。

喷锚网φ150树根桩重力式挡土墙4F 办公楼7F 居民住宅楼图1 某大厦周边环境图（单位：mm） 该工程所在场地处于长江一级阶地，除表层有较浅的人工填土外，下部主要为近10m厚的粉质粘土，局部有薄层的软流塑状的淤泥，地质情况见表1

表1 工程所在场地地质情况

地层 编号 （1） （2-1） （2-2） （3-1） 土层名称 杂填土 粉质粘土 粉质粘土 平均厚度 重度γ 天然含水（m） （KN/m3） 量（%） 0.8 2.3 7.45 5.35 2.3 19.5 18.0 18.7 18.3 18.0 18.5 19.0 33.6 38.2 26.3 粘聚力C （KPa） 5 18 14 5 0 0 内摩擦角 25 12 9 18 28 30 粉砂与粉质 粘土互层 粉砂夹 （3-2） 粉质粘土 （4） 粉细砂 2 基坑支护设计方案及实施

针对本工程地质条件差，周边环境条件极其复杂，需严格控制基坑变形这一特点。经多种方案比较，从安全与经济角度考虑，最后采用的方案是：（1）基坑东西侧空间较为开阔，周边无建筑物及地下障碍物，仅基坑西侧处有一下水管道，故采用喷锚支护，共布置4层锚杆，锚头标高分别在地面以下1.3m，2.5m，3.7m，4.9m处，第1、2、3层锚杆长度为11.0m，第4层锚杆长度为13.0m，锚杆的倾角均为15°，水平间距1.5m；（2）对基坑南侧采取3.2m厚的重力式挡土墙支护，挡土墙支护采用φ500@400深层搅拌桩，桩长11.0m；③基坑北侧，距基坑5m处有一地下人防通道，该人防工事埋深约5.0m，略浅于基坑开挖深度。在计算中，如要达到基坑边坡稳定需施工3.2m厚的重力式挡土墙（见图1），但人防工事的存在会使主动土压力比正常情况要小，因此，在该段支护采取的是2.5m厚的重力式挡土墙支护，挡土墙采用φ500@400深层搅拌桩，桩长11.0m；（4）局部基坑转角与办公楼相邻仅2m，故采取两排φ150树根桩予以托换加固（见图1）。 3 支护结构施工 3.1重力式挡土墙施工

重力式挡土墙采用φ500@400的深层搅拌桩相互搭接而成，成桩机具选用PH-5双轴型深层搅拌机。

施工工艺参数：

（1）桩径φ500mm，桩间距400mm，水泥掺量55kg/m。 （2）浆液水灰比：水灰比控制在0.45～0.50之内，且水泥浆液比重大于1.75

成桩的垂直度由观测搅拌机上的搅拌轴来控制（偏差≤1%搅拌桩长）。当搅拌头下沉到设计深度时，再次检查并调整机械的垂直度。在成孔钻进过程中，钻头下沉速度由搅拌机上的电流表控制。搅拌机钻头达到设计深度后，开启灰浆泵，喷浆坐底30s。提升钻头，然后再次复搅，使水泥土搅拌均匀。

为加强深层搅拌桩之间的连接，成桩后，在桩顶布置插筋并与桩顶C15砼压板浇筑成整体。 3.2喷锚施工

（1）土方开挖：土方开挖的顺序为先挖出基坑东西两侧喷锚支护段周边6m宽的支护施工工作面，后挖中间及南北重力式挡土墙支护段。周边分4次开挖到底，中间分两层开挖到底。周边每段开挖长度，第一层不超过15m，第二层及以下不超过10m。开挖时在坡壁留出150mm土方由人工修整。

（2）成孔：成孔由人工采用洛阳铲完成。

（3）锚杆钢筋制作及安放：锚筋长度及直径均严格按照设计要

求实施，同时施焊的支撑架必须能确保锚筋的保护层厚度。

（4）注浆：注浆方式采用底部注浆，注浆压力为0.3～0.6MPa，一般每根锚杆均进行3次加压补浆，以确保锚杆的抗拔力。

（5）喷射混凝土面层施工：锚孔注浆结束后，立即初喷30mm厚混凝土面层，然后铺设钢筋网及焊接加强筋。钢筋网之间，锚头钢筋与加强筋之间均为点焊连接。再次喷射50mm厚混凝土面层。

（6）布设泄水管：在支护面上，每隔6m左右设一根长度为1m的泄水管，将支护壁附近的地下水及时排出，以减少对支护结构的压力。

3.3树根桩施工

树根桩成孔采用XY-150型地质钻机，泥浆正循环排渣，钢筋笼制作按相应施工规范执行。钢筋笼吊放时需做到缓缓放下，并保证钢筋在孔内层中。

注浆管材料为2.0m一节的自来水管组成，下注浆管后，向孔内倒入5～10mm的瓜米石并清洗。注浆选用配比如下的水泥浆液：水泥∶水玻璃∶水=1∶0.005∶0.9。水泥浆液性能指标为：比重1.1；粘度≥36″；注浆时控制流量恒定为15L/min；注浆压力0.2～0.5MPa。

4 施工遇到的问题及处理

4.1树根桩直径修改

基坑东南角邻近办公楼的周边建筑物，在施工前期准备工作阶段例行的受损情况检查中发现了多处微小裂缝。为保证该大楼的绝对安全，不影响其正常使用，将第一排树根桩的直径由φ150改为φ300，事后基坑开挖施工中对该处支护结构位移观测，最大位移值15mm，沉降仅为3mm，且办公楼无任何裂缝。 4.2锚杆直径修改

在施工过程中，发现绝大部分土层地质情况要比地质报告中所描述的要好，因此，在经过反复验算确保安全的前提下，将喷锚支护段锚杆直径由150mm减为100mm。并在施工中加强监测密度，从最终开挖监测结果分析，此举避免了材料的浪费。 4.3局部补打竖向花管

在基坑开挖过程中，基坑西北角处土方挖至第2层锚杆锚头处时，发现有地质报告中未提及的软～流塑状的淤泥。由于该土层所处范围不大，故在该段喷锚支护段第2～4层锚头处补打4m长的竖向注浆花管，有效地遏止了该处土层的继续垮塌。 4.4电线杆加固

基坑东北角处有一电线杆处于重力式挡土墙施工范围内，由于受设备尺寸影响有3m长支护段无法施工深层搅拌桩，故采用两排φ150

的树根桩进行支护。

5 围护结构位移监测结果及分析

该基坑工程监测工作主要为支护结构的水平位移、地面沉降。支护结构水平位移监测点布置在深层搅拌桩桩顶和喷锚支护上坑口线。监测点间距15m，共15个监测点。

监测工作从2001年3月中旬开挖第一层土方开始，持续了5个月。现将基坑4个方向及东南角最具代表性的5个监测点的水平位移监测结果见表2：

表2 5个监测点的水平位移监测结果

监测点位置 基坑东边 基坑南边 基坑西边 基坑北边 基坑东南角 支护形式 喷锚 重力式挡墙 喷锚 重力式挡墙 重力式挡墙+树根桩 计算位移值/mm 实测最终位移值/mm 实测值/计算值 36 32 52 6 23 10 25 15 0.64 0.78 0.29 6 体会与探讨

（1） 该大厦基坑支护结构设计与施工都是成功的，尤其是基坑东南角，采用树根桩对原有办公楼进行托换是成功的，使得该办公楼在基坑开挖及地下室施工过程中未出现任何裂缝，确保了工程安全。

（2） 对于基坑外侧存在的地下建（构）筑物，特别是人防设施，

对基坑主动土压力的影响。在该工程中，地下人防设施的对于减少基坑主动土压力，提高支护结构的稳定性起到积极的作用[1]，但类似情况缺乏理论研究和分析。这方面的工作将是今后研究的方向。

（3） 施工过程中必须坚持信息化管理，不仅一定要有专业技术人员在现场指导施工，对施工中出现的问题随时进行调整，还要坚持监测系统和施工配合作业[2]。根据现场情况及时分析原因调整设计，如：锚杆长度、孔径、间距、增加竖向花管等。

（4） 土方开挖的每一施工工况严格按照设计要求进行，严禁超挖，尽量减少基坑边坡暴露的时间[3]。

（5） 基坑降水应控制到位即可，在不影响施工的情况下不宜降水过深。 参考文献：

[1]刘建航、候学渊，基坑工程手册[M]，北京：中国建筑工业出版社，1997。

[2]金问鲁、顾尧章，地基基础实用设计施工手册 [M]，北京：中国建筑工业出版社，1995。

[3]中国建筑科学研究院，建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）[S]，北京：中国建筑工业出版社，1999。

The Design and Construction of A Foundation Pit of A Mansion

HU Xi-gang

（Jingye Subgrade and Foundation Eng.Resp.Co.Ltd., Wuhan

430080,China）

Abstract The design,construction and monitoring of slope stability.The type of gravity retaining wall,jet anchor and root pile for Zhonggin Mansion in Wuhan are presented in this paper.

Key words deep foundation pit bracing gravity retainning wall,jet anchor,root pile