浅谈高层建筑基坑支护处理技术
关键词：基坑处理，现场分析，卸荷，支护
一、引言
目前深度3m以上的深基坑支护的新技术比较多，有土钉墙、悬臂桩、地下连续墙、内支撑等，但是基坑发生坍塌、边坡失稳等现象还是比较多，特别是一些经专家严格论证的基坑支护方案也发生坍塌事故。本工程在充分地调查基坑内土质以及基坑外建筑物的结构、土质和地下情况的基础上，并查阅了大量的相关工程经验，汲取水利行业中“疏堵结合”的治理理念，采取了放坡、卸荷以及支护相结合的技术，在保证基坑稳定和临近建筑物安全的前提下，不但降低了基坑坍塌的风险，节约了开支，也为地下室施工赢得了宝贵的时间。
二、工程概况
鸳江一都工程位于两江交汇山嘴处，红线面积5200平方米，地下一层，地上30层，总建筑面积约43000平方米，其中地下室面积约4400平方米。本工程地下室板底标高为-4.8m，土面自然标高-1.000～-1.400m；基础为静压φ500高强PHC管桩，约430根，桩深约30m。
由于我公司进入该工程施工时，该工程土方工程已经由建设单位开挖完成，建设单位没有进行基坑支护设计，局部基坑面采用悬臂槽钢进行支护，基坑边坡出现变形比较大，开裂严重。为了确保基坑边坡以及临近建筑物、构筑物的安全，必须首先对基坑边坡采取措施，才能进入下一步施工。
三、基坑特点与方案分析
1、基坑概况。
本工程东西宽约90m，南北宽约63m，红线内场地总面积5200㎡，地下室面积4400㎡，基坑开挖面积约4800㎡，红线内场地基本全部开挖完。施工场地原自然地面标高为-1.000～1.400m，地下室板底标高为-4.800m土方开挖深度约4m。
2、周围环境概况。
场地北面原有建筑离基坑距离约9m（离临时围墙6m），西面建筑物离基坑距离约５～７m，南面和东面紧靠鸳江路人行道，距离约道路约6m。据调查，基坑西面文化馆职工住9层宅楼为人工挖孔桩，基础埋深达20m，其生活污水排水沟暗埋从基坑场地内通过，水量很大；基坑外地下有旧的砖基础，砖基础下有1m后以上砂垫层。基坑外的南面有电力、电信、给排水等市政管线；临近基坑红线有旧的砖基础，砖基础下为约1.5m后的砂垫层。基坑东面为素填土，人行道下没有重要管线。
梧州市每年５月进入汛期，雨水多，气温高。本工程地下室施工３～５月，地下室施工末期进入汛期。
3、地质概况。
根据地质勘察报告和现场勘查，自上而下场地岩土层为：
杂填土，为15年以上人工填土，埋深1.5~6.2m，平均厚度3.54m；
素填土，为15年以上人工填土，埋深0.5~6.2m，平均厚度2.5m
淤泥质粘土，埋深3.5~7.0m，平均厚度1.82m……
地下室基坑开挖主要在杂填土和素填土层。
本工程稳定水位埋深３～4.9m，地下水位变幅受季节变化大，冬季枯水期，为在５～7m之间。实际基坑土方开挖时，地下水主要低于基坑土面约0.5～1m，但水量不大，采用水泵抽水降水即可。基坑土面以上四周生活排水已经通过水泥管组织排往市政排水管网，没有水从土壁渗入基坑。
4、基坑西面原来按照相关资料和部门的要求采用悬臂型钢，无法承受基坑外杂填土的压力，其变形越来越大。
在仔细阅读地质勘查报告并在充分了解、分析基坑周围环境状况的基础上，我们得出如下结论：
⑴、本工程不宜采用土钉墙等结构形式；
⑵、关于地质报告中要求采用悬臂桩的建议，一是本工程基坑没有工作面采用灌注桩；二是如果采用单排砼或型钢悬臂桩，由于地下室基坑以下及基坑外有2～３m厚的淤泥或松土层，很容易将悬臂桩挤压变形从而会带动基坑外建筑物下土体的移动，风险很大；三是由于基坑已经开挖，基坑土质比较差，不具备采用大型设备打型钢的条件。
⑶、本工程工期紧，按水利局的要求，必须在5月份在汛期到来前完成地下室结构施工，如果采用灌注桩等支护形式，光基坑处理就要2个月，时间不允许。
⑷、本工程的基坑边坡与建筑物的距离满足分级放坡要求，基坑变形对周围建筑物的结构安全不存在影响，而且地下室施工时间短，约2个月左右。
五、基坑边坡支护方案
根据基坑现场环境的调查、分析结果，在既确保安全，又要满足进度要求、经济可靠的情况下，我们参考了大量的相关的技术资料，综合采用了放坡、悬臂型钢、砂袋微型桩和卸荷等基坑支护方案。
1、放坡。
根据地址勘察报告提供的数据和现场勘查，靠近鸳江路的基坑东面为素填土，已有15年以上，土质基本固化，土质比较密实。而且东面靠近鸳江路，没有建筑物，基坑的变形对道路造成的影响很小，为此采用放坡方式。
基坑实际深度约3.8m，放坡2.3m，坡面用50厚的钢网细石混凝土进行保护，坡顶用100mm厚的混凝土硬化。
2、砂袋+松型桩。
基坑南边靠近鸳江桥和道路，基坑紧靠人行道，人行道下面有约2m的砂垫层，而且沿基坑旁有一旧砖基础和圈梁，采用砂袋+松型桩支护方案。
3、卸荷+型钢。
基坑西面靠近文化馆职工楼，距离约7米。根据甲方提供的历史资料，基坑外有两道旧砖基础，砖基础下有50cm砂垫层，砖基础上面是1～３ｍ的杂填松土。采用分级卸荷＋槽钢支护的方案。
4、松木桩+钢管土钉。
基坑北面离建筑物９ｍ，基坑土质分两层，上面是约1.5～2m的杂填土层，下面是已经基本固化的素填土层。基坑高度约4.2m，采用卸荷+松木桩+钢管土钉的支护方案。
六、结论语
本工程基坑处理的方案是在充分的基坑土质、环境调查的基础上，经周密的论证，汲取水利行业“疏导结合”的治理理念，采用以卸荷为主导的非常规基坑支护处理方案，整个基坑处理的工期仅为15天，处理费用不到18万元，安全地度过了南方2至5月的雨季季节，不但确保了该工程在汛期到来之前完成地下室施工赢得了时间，而且与采用采取土钉墙或悬臂桩等支护形式相比，本方案的费用仅为常规方案的20%，取得了很好的经济效益。经4个月施工期间的观察，该方案比较成功。
附件1
放坡计算：根据地质报告，基坑侧壁为杂填土，已有15年以上，已经基本固化，其参数如下：γ=19.5，φ=12°，C=10KN/m
当坡角θ=60°时，土坡保持稳定的允许高度：
2×10×sin60cos12
H==5.2m
19.5×sin2（60-12/2）
本工程实际深度约4m，满足要求。
当土坡放坡角度为60°时，其放坡宽度为2m即可满足要求，本工程实际取2.3m。
附件2：钢管土钉计算
（1）每根木桩采用2根6m长的φ48×3的钢管，打入5.5m，每排间距1m，打入角θ=15°。根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008以及地址勘察资料，表5.4.6-2素填土抗拔系数为0.5，摩擦力特征值为15KPa。
钢管抗拔力T=3.14×0.048（5.5×0.5×15）=6.2KN/M
取安全系数K=1.5，钢管抗拔力T=4KN/M，与实际经验符合。
则2根5.5m钢管抗拔力T=2×5.5×4=44KN
（2）钢管所承受的土压力，按底部最大情况进行简化计算，不考虑木桩的支护能力：cos15=0.969，H=2.5m，γ=19.5，φ=12°，C=10KN/m：
Ka=tg2(450-Ψ/2)=tg2(450-120/2)=0.65
则Ti=（19.5×1.5＋0.65）×1×1/0.969=31KN＜44KN
满足要求。