多种围护结构形式在软土地基基坑工程中的综合应用
【摘要】：文章介绍了水泥土重力式挡墙、水泥搅拌桩复合土钉墙及松木桩复合土钉墙等三种围护结构形式在台州黄岩老城区西北片8号地块基坑工程中的综合应用，主要内容包括工程概况、工程地质条件、：围护体系方案选择、围护体系具体做法、基坑开挖的施工及要求、基坑工程现场监测及应急措施等，可供类似工程参考借鉴。
【关键词】：工程；围护体系；基坑
一、工程概况
拟建的黄岩老城区西北片8号地块工程由黄岩大环房地产开发有限公司投资兴建，深圳市建筑设计研究总院设计。该工程主要由2～17层综合楼及地下室组成，总用地面积6668.6m2，总建筑面积19947.4m2，设一层连通地下车库，基础形式采用钻孔灌注桩基础。
本工程±0.000相当于绝对标高5.1500m，自然地面的绝对标高为4.000m，即相对标高为-1.150m。地下室底板的面标高为-4.150m，地下室底板厚度为400mm，地下室底板底标高为-4.750m（包括100mm素混凝土垫层和100mm碎石垫层，下同），承台底标高分别为-5.350m～-6.350m，基坑边地梁底标高为-4.750m。综合考虑承台、地梁、电梯井的平面位置和间距，取设计基坑底标高为-4.750m、-5.550m和-5.850m，因此基坑设计开挖深度分别为3.6m、4.4m和4.7m。电梯井底标高为-7.650m。
该场地位于台州市黄岩老城区西北片8号地块，西靠环城西路，北邻县前街，东邻高层住宅小区，南为多层住宅小区（详见图1）。
场地原为房屋，现已拆除。基坑东侧距离紫桑巷3.3m（与基坑下坎线距离，下同），紫桑巷东侧为已建高层建筑（桩基础，设一层地下室），与基坑边距离约13m。
基坑南侧偏东处有一古树，与基坑边距离约为8m；南侧的中部有一四层老民宅（浅基础），与基坑边最小距离约为21.2m；基坑南侧偏西处有一5层住宅楼（桩基础），与基坑边最小距离约为8.5m。
基坑西面为环城西路，与基坑边最小距离为4.4m，环城西路上有雨水管和污水管，与基坑边最小距离约为11.2m和9.9m。
基坑北侧为县前街，与基坑边距离约为2.7~4.2m，县前街上有雨水管、污水管和自来水管，与基坑边最小距离约为14.1m、7.6m和4.5m。
二、工程地质条件
根据核工业湖州工程勘察院提供的《黄岩老城区西北片8号地块岩土工程勘察报告》（详勘，2005.12），地基土体可分为9个工程地质层（亚层），基坑开挖影响范围以内的土层分布依次为：
1 杂填土
杂色，主要由建筑垃圾、生活垃圾、凝灰岩块（碎）石及粘性土等人工近期堆填而成，结构松散。该层全场分布，层厚0.30～3.60m。
2 粘土
灰黄色、黄褐色，很湿～饱和，以软可塑状为主，局部软塑或硬塑，含铁锰质氧化斑点。刀切面平直，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。该层在场地分布较广，局部缺失，层厚0.30~1.60m；
3-1 淤泥
灰色，饱和，流塑，含有机质，土质均匀，细腻，具厚层状及鳞片状构造，顶部及底部局部相变为淤泥质粘土，高压缩性。该层全场分布，层厚20.10~26.30m；
4 粘土
灰色，饱和，以软塑状为主，局部软可塑，含铁锰质氧化斑点。刀切面平直，稍有光泽，干强度中等～高，韧性中等～高。具鳞片状构造，底部夹薄层状粉砂，常相变为粉质粘土。该层全场分布，层厚11.10~16.80m。
基坑开挖深度影响范围内各土层主要物理力学性质指标平均值见下表所示。
场地内无大的地表水体，但距拟建场地北侧约200m为西江河。场地浅部为孔隙潜水，含水层由淤泥质粘土、粘性土组成，含水性差，渗透性弱，埋藏浅。主要受大气降水及地表水影响，水位随季节变化明显，一般年变化幅度可达1.0~1.5m以上。勘察期间测得地下水位埋深在0.20~1.20m左右。地下水对混凝土及其中钢筋不具腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。
三、围护体系方案选择
综合场地地理位置、土质条件 、基坑开挖深度和周围环境条件，本基坑围护具有如下特点：
1. 基坑开挖面积较大，基坑东西向长度约140m，南北向宽度约50m。
2. 基坑开挖深度一般：基坑设计开挖深度为3.6~4.7m。
3. 场地地基土质情况差，基坑开挖影响范围内存在较厚的软粘土层，物理力学指标较差，但对于基坑抗管涌稳定比较有利。
4. 与其它老城区基坑开挖项目的条件相比，本工程周邻环境条件尚可。
根据”安全、经济、方便施工”的原则，本基坑采用复合土钉墙和水泥土重力式挡墙是比较合适的。
土钉墙围护结构具有经济性好、施工方便、施工工期短、安全可靠等优点，目前已在软土地基许多基坑工程中取得了成功的经验。该围护结构型式具有如下特点：
1. 基坑开挖作业面宽敞，施工速度快，施工工期短。由于基坑内无支撑等障碍物，基坑开挖时能全面铺开作业，大型施工挖土机具，运输车辆均能直接下坑作业。土钉墙施工与基坑挖土同时进行，交叉作业，边开挖边支护。
2. 围护结构造价低，经济性好。土钉墙是除放坡开挖以外最为经济的一种围护结构型式。
3. 土钉墙施工设备轻便，方法简单，对场地适应性强，无需大型、复杂设备。施工所占场地小，对周围环境干扰少，施工噪音小，无振动，施工文明。
4. 土钉墙围护结构有较好柔性，自重轻，能承受较大变形，并具有良好抗动荷载的能力。
5. 在基坑开挖过程中，可根据现场情况和测试结果，随时调整土钉间距和长度或采取加固措施，保证基坑顺利开挖。
因此本基坑在条件许可的情况下，尽可能采用复合土钉墙围护结构。在软土地基中采用土钉墙围护结构，为防止在基坑开挖过程中出现坑底隆起破坏和整体滑移，需在坡脚打入水泥搅拌桩或松木桩以形成复合土钉墙，有利于提高坡脚土体的承载力和基坑的整体稳定性。其中当基坑开挖深度在4m以下时，采用松木桩复合土钉墙；当基坑开挖深度在4m以上时，采用水泥搅拌桩复合土钉墙。
基坑南侧偏东处临近古树，如采用土钉墙围护结构，在土钉破坏树根后可能导致古树死亡，因此采用水泥土重力式挡墙围护结构。基坑南侧偏西处临近5层住宅楼，该住宅楼虽为桩基础，但如采用土钉墙围护结构，则土钉末端进行住宅楼内部，在基坑开挖期间极易导致住宅楼地面出现裂缝，从而引发纠纷，因此在该区域也采用水泥土重力式挡墙围护结构。
该场地土层渗透性较小，因此可不采取降水措施，但在地表及坑内需采取
排水措施。
四、围护体系具体做法
1. 土钉做法
杂填土中土钉采用Φ48×2.5钢管，施工时应将钢管前端封闭，在管壁上沿长度方向每隔0.5m设Φ8mm圆孔，圆孔从离坑壁1.5m处开始设置，直至管底。其余土钉采用洛阳铲结合水冲法成孔，孔径直径为110mm，土钉钻孔完成后及时安设主筋以防坍孔。
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