1、深基坑复合土钉墙支护及全滤管深井降水技术一、工程应用深基坑支护概况华中科技大学同济校区基础教学楼（二期）工程占地面积3552m2，东西走向，西端距新落成的基础教学楼（一期）13m。主楼平面形状呈矩形，长宽尺寸92.040.0m，地上16层，设有一层地下室。本工程基坑开挖长100.0m，宽44.0m，周长290.0m，面积约4400m2，基坑开挖深度达-9.0m，基坑施工时间为半年。二、环境及地质条件条件建筑物施工场地较平坦，环境情况如下：1、建筑物西侧为新落成的基础教学实验楼（一期），基础型式为静压预制桩基础，水平距离13m；2、南侧为法学系教学楼，基础型式为桩基础，水平距离约20m；3、东侧2、距两层砼建筑物（浅基）直线距离约10.5m；4、北侧相对开阔，主要两幛低层砖混结构教学楼（浅基），水平距离13.515.0m。5、拟建场地范围无电信、电力、供水等地下管网。三、场区水文地质条件场地土层自上而下以此为素填土、粘土、粉土夹粉砂、淤泥质粉质粘土、粉砂与粉土互层、粉砂。地下水可分为上层滞水和孔隙承压水，前者主要分布于素填土中，补给来源主要为大气降水及其他类型的地表水源。该层土中的地下水水量不大，一般对基坑开挖影响不大；粉土加粉砂中存有层间水，接受上层滞水长期下渗补给，该层间水在基坑开挖暴露情况下，易发生涌水涌砂现象，引发基坑失稳，必须予以慎重对待；孔隙承压水主要分布于下部砂类土中，与长3、江汉江水力有一定的水力联系，水头高度年变幅在2米左右，该承压水不会产生基坑突涌现场，即基坑抗突涌稳定性满足要求。地区地下水对混凝土无腐蚀性。四、基坑支护方案的选择1、基坑特点（1）组成坑壁和坑底的土层主要为软弱土，坑壁分布有粉土夹粉砂层，坑底为淤泥质粉质粘土。所以支护设计时必须充分重视砂类土（易涌水涌砂）及淤泥质土（属灵敏性土）的工程特性。（2）基坑四周的道路和已有建筑物均应是支护设计应注意的对象。虽然环境约束条件较为宽松（无紧临基坑的建筑物），但由于本基坑土质的特殊性，基坑设计和施工仍不可掉以轻心。2、支护方案选择为寻找最佳支护方案，我们结合本工程的特点，对武汉最常用的护坡形式做了比较分析：4、支护型式的可行性分析表 项 目方 案工期造价技术特征适应性分析桩锚支护体系长高此法可用于不同深度的基坑边坡，支护体系不占用基坑边坡范围内的空间。此法造价高，工期长，且会给今后地下室进出口施工带来一定困难，故不用此法。自然放坡短低此法适于基坑边坡周边开阔、相邻建（构）筑物距离较远，无地下管线或地下管不重要，可迁移改道的场地。本工程采用此法开挖仍有一定的困难。主要是放坡需很缓，占用道路和施工作业面，同时土方开挖量和随后的地下室外墙回填量大。悬臂式桩排长高悬臂高度不宜超地6m，对深度大于6m的基坑边坡可结合上部放坡使用。坑低下软土层厚度很大时不宜采用。造价相对较高，工期长故不用此法。喷 锚短较低此法5、适用于填土、粘性土，支护深度一般在6m左右。武汉地区亦有较多超地6m的实例。因该法造价相对较低，土方开挖与喷砼施工可穿插进行，工期短，施工工艺比较简单，质量易可得到有效控制。根据现场土质、造价、工期等进行综合考虑选择粉喷桩+喷锚护壁方法进行支护。由于本基坑坑壁分布有粉土夹粉砂以及坑底淤泥质土，在设计上需考虑到其对基坑安全的不利影响，故在坑壁四周设置一圈粉喷桩帷幕。一则防止粉土夹粉砂层在开挖暴露后涌水涌砂，危及基坑安全；二则粉喷桩插入坑底淤泥质土中一定深度，可起到固化土质和防止“踢脚”现象发生，同时对坑底抗隆起亦起到一定的作用。综合诸多因素，本基坑安全等级可定为二级。但因场区有深度软土，北侧和东6、侧北段已有建筑物采用天然地基，且间距较小，支护设计按一级考虑。五、道路硬化与地表水、地下水处理1、道路硬化与地表水处理基坑坡顶地表水的截排对边坡稳定至关重要，因此基坑顶部四周必须进行地面硬化，并设置截排水沟。基坑周边地面硬化采用C20素砼、厚100mm，宽3.0m左右。为便于地表水汇集，基坑边歧上边线与排水沟之间修成反向坡。坑顶排水沟设在硬化层外侧，沟宽0.25m，沟深0.30.4m。在排水沟出水处，设111m3沉淀一个。排水沟与沉淀池沟壁和井壁采用喷射砼固化。2、坡面渗水处理基坑工程施工阶段，边坡坡面设泄水孔泄水。边坡坡面泄水孔间距23m左右，填土层与下部粘性土接面处应适当加密，泄水孔1007、，管材采用塑料管。泄水孔工法：在坡面水平打一深200mm左右的小孔，并在置入一定量的粗砂。将泄水管底部用纱布包裹后，插入孔内。出口向下微倾。孔口用泥土固定。应特别引起注意的是：本工程坑壁主要为软弱土及薄层粉土粉砂组成。因而在土层层面（特别是填土与下部粘性的接面和坑壁为粉土夹粉砂段）处应增设泄水孔。泄水孔要求只出水不出砂，以减小支护面板板后的水压力。此外，对基坑开挖过程中边坡出现的长期渗水现象也应引起特别重视，要求查明渗水原因，进行处理，如无法堵期渗水来源，则应设专门泄水通道泄水。3、坑底排水基坑坑底设排水沟和集水井。坑内排水沟设在施工作业面内，宽0.25m，距地下室基础边线0.4m。沟底比坑底8、低0.20.3m，积水井比坑底低0.5m。沟壁和井壁采用C20喷射砼固化。积水井设于基坑4角，共4个，配置4台小型水泵抽水。六、基坑边坡检测要求基坑工程必须采用“信息法”施工，其开挖和维护过程进行监测，发现问题及时处理，以确保边坡和周边建（构）筑物的安全。基坑边坡监测要求如下：坡体位移：坡顶每20m设一点，用经纬仪观测基坑边坡土体位移。根据各阶段观测成果绘制位移（L）-距离（H）关系展开曲线图。每次观测应记录其位移量、累计位移量、位移速率。对场区四周临基坑的建筑物及基坑边坡土体均应进行沉降观测，观测精度二等水准。监测周期：从基坑边坡开挖开始，至基坑边坡回填止。开挖卸荷阶段观测间隔3天，运行维护9、阶段观测间隔7天。观测结果应及时反馈给设计、施工人员和监理单位。在监测过程中，如出现异常，则应连续观测。如连续观测出现边坡变形增加、周边建筑沉降持续发展等异常现象时，则应引起足够重视，进行边坡加固处理。七、应急措施与边坡的维护1、应急措施基坑工程施工中发现边坡上体有严重变形，或坑顶有连续裂缝且变形有加速趋势时，则为整体滑移失稳的前兆，应立即采取紧急处理措施。当变形较小时，可用土包或其它材料反压坡脚或叠置护坡，应同时尽可能在坡顶减载或削坡。当变形较大、坡体变形无法控制时，可采用反铲挖土回填反压坡脚，保持稳定之后再作妥善处理。当坑壁渗水时，应及时增设泄水孔。2、基坑边坡的维护基坑边坡开挖后，土体与10、地下水的自然平衡状态会发生巨大的变化，对环境或多或少造成不可避免的影响，基坑边坡自身的稳定程度会随着暴露时间的延长而降低。因此应做好整个地下工程的计划安排，尽量缩短工期，减少暴露时间，及早回填。土方开挖和地下结构施工时，不得碰撞损伤支护构件及排水设施和观测标志。土方随挖随运，不得随意堆置于基坑边坡周围。施工用料必须放置于坑边时应均匀堆放，基坑坡顶堆载不得超过支护设计附加荷载值10Kpa。施工机械的行驶路线和停放位置与坑边应保持一定的安全距离。八、经济效益本工程深基坑支护技术在挖深7.5m,最大挖深达9.1m情况下采用复合式喷锚支护和全滤管自流深井降水技术在武汉市是一个新的突破,该支护方案比传统的排桩支护可节约资金计算如下:排桩经计算需采用直径为800mm，长为20m的沉管灌注桩180根(基坑周长288m,桩间距为1.6m),桩造价按850元/m计算,则20*180*850=306万元,而本工程采用复合式喷锚支护仅使用资金148万元,可节约资金306-148=158万元。