某地下车库基坑支护设计与施工

某地下车库位于南宁市某住宅小区内，地下车库形状为三角形，为一层地下室，基坑长100m，宽约40m，基底埋深标高为－6.0m。地下车库位于住宅小区东侧，场地原为一条自西向东的冲沟，平整场地时仅将小区内的冲沟填土填平，因此场地现状为内高外低（西高东低）的杂填土边坡，地下车库就位于此边坡上。场地内地面标高在109.0m～111.0m之间，边坡坡底标高为99.5～103m之间，填土边坡高度7m～10m。
根据地下车库建筑设计图，在靠边坡脚位置需设置钢筋砼扶壁式挡土墙。基坑西侧距基坑边1m位置有两栋基础型式为预应力管桩的8层住宅楼及一楼人工挖孔桩基础的幼儿园，基坑南侧紧贴基坑边为某军用粮库的炼油车间及6个粮油储油罐。基坑东侧地势较低且较空旷，钢筋砼扶壁式挡土墙埋深较大约在边坡底以下6.0m。
地下车库±0.00相当于绝对标高112.07m。基坑西侧：靠幼儿园及8层住宅楼位置，基坑实际开挖深度为5.0m；基坑东侧：因坡脚需设置钢筋砼扶壁式挡土墙，挡土墙位置基坑开挖深度从坡顶计为15.5m，从坡脚计算为6m；基坑南侧：靠军用粮库一侧，由于粮库地势比地下车库低约2~3m，此位置实际基坑开挖深度为2~3.0m。
根据勘察报告，本工程基坑开挖深度范围内主要为杂填土①、耕土②、含粘性土砾砂③、淤泥质粘土④层，地质情况见表1。

表1 场地主要土层情况一览表
土层名称及编号	土层厚度(m)	天然密度（kN/m³）	内摩擦角φ(°)	内聚力C（kPa）	备注
杂填土①	1.0～12.3	21.0	6.0	4.0	经验值
耕土②	0.4～2.3	19.0	6.0	4.0	经验值
含粘性土砾砂③	3.3～17.7	21.0	18.0	10.0	饱和快剪
淤泥质粘土④	2.0～9.5	18.5	4.0	8.0	饱和快剪

2基坑支护设计方案

针对本工程地质条件及场地情况，并结合地下车库建筑设计图的特殊要求，经多种方案比较，从安全、经济角度出发，决定采用的基坑支护方案为：

基坑西侧：基坑实际开挖深度为5m，已建建筑物距基坑边约1m，基坑开挖面以上均为松散填土层，无放坡位置，考虑到基坑开挖不深且建筑物基础采用静压管桩或人工挖孔桩基础，因此采用土钉进行支护，设置五排长度均为9m的土钉，土钉倾角均为15^o，水平间距为1.0m。
基坑南侧：基坑实际开挖度为2.0m~3.0m，土质条件为填土及含粘性土砾砂层，粮库的炼油车间为一层平房，基础埋深仅为0.8m， 6个粮油储油罐，高约8m,基础埋深约1.0m，基坑边距粮库建筑物基础仅为0.5m~1.0m，为保证建筑物的安全，在基础边打一排垂直灌浆超前土钉，并设置两排长度6m~9m的土钉。
基坑东侧：钢筋砼扶壁式挡土墙基础开挖比边坡脚地面低约2~6m，场地空旷，采用放坡方法开挖，放坡坡度为1：1.5~1:2.0m，边坡面设置5cm厚喷射钢丝砼面层。
基坑北侧分为两部分，靠基坑西侧，基坑开挖深度为5m，需留出施工道路，无法放坡，因此，支护型式与基坑西侧相同。基坑北侧靠东位置，钢筋砼扶壁式挡土墙基础埋深为-16.5m，此位置基坑实际开挖深度为15.5m，虽然场地较空旷，但受施工场地限制，不能放很大的坡度，因此，此位置基坑坡角按1：1放坡，同时在基坑上部5m范围内打入5排长度均为9m的土钉进行支护，下部边坡仅设置5cm厚喷射钢丝砼面层。
基坑东侧挡土墙基底埋深为-16.5m，基坑中部坑底标高为-6.0m，在基坑东侧与西侧之间形成了一个高约10m的边坡，边坡上部约8m为松散填土，下部2.5m为含粘性土砾砂层。在此位置需施工上部建筑的静压桩基础，原计划采用土钉支护，考虑到土钉将对静压桩施工带来很大困难，最后经与业主商量，决定按1：1.5放坡开挖，在坡面设置5cm厚喷射钢丝砼面层。为防止雨水渗入边坡填土层中，在－6.0m的基坑底面用C10素砼将整个坑底进行硬化。

3施工中遇到的问题及处理

3.1填土层成孔困难

在施工过程，发现杂填土层中成孔困难，因此采用Ф48x3.5钢花管锚杆代替钢筋锚杆。钢花管锚杆制作大样如图1所示。用空压机带动潜孔锤冲击器将钢花管锚杆打入填土层中。钢花管锚杆注浆采用纯水泥浆，水灰比为0.40-0.45，注浆压力不小于0.6MPa，并且适当增加压力注浆的稳压时间。若久注不满，在排除浆液渗入下水管道或冒出地表等情况之后，可采用间歇注浆法。
在极松散的填土中，土钉支护施工顺序为：土方开挖→初喷混凝土→打入钢花管→挂网→设置锁紧装置→终喷混凝土→注浆→补喷混凝土→养护。

3.2局部蹋方处理

基坑施工过程中，在基坑北侧－6.0m平台与－16.5m挡土墙基坑交接处，产生小面积滑坡，滑动土体约20m³。如不及时进行支护，将可能对基坑北侧施工道路中断。
根据分析，此位置产生滑坡的原因主要是：①、填土厚且较松散，地下水丰富，塌方前曾因土质松散及地下水原因在坡面上出现过微裂缝，曾建议改变放坡开挖方案增加土钉支护措施，但考虑到土钉施工后可能给后续建筑物桩基施工带来很大困难，因此决定暂按原设计进行喷射钢丝砼支护。②、此位置有一个小区雨水排水管未堵住，下雨时雨水大量排往基坑中，使边坡土体达到或接近饱和状态。③、挡土墙基坑开挖时未按设计坡度1:1.5进行开挖，现状坡度约为1:0.9，坡度太陡。④、-6.0m基坑平台未及时硬化，雨水渗入边坡土体中并对边坡产生冲刷。
滑坡产生后，及时采取措施进行处理：①、对现状边坡进行人工修整，将边坡修成缓坡，坡度不大于1：1.5，及时喷射一层3~5cm厚面层将坡面封闭，防止雨水继续渗入边坡土体。②、在滑坡体中打入3m长竖向钢花管锚杆，间距为1m×1m，并在边坡面挂Φ6.5@200双向钢筋网并喷射厚10cm面层，并对钢花管锚杆进行灌浆加固边坡土体。③、对基坑北侧边坡进行加固，防止滑坡影响北侧坑壁。④、在-6.0m基坑底铺10cm厚素砼封闭裸露土体，将小区雨水排水口堵住，防止雨水继续排入基坑中。
经过以上方法处理后，经历几场大雨，边坡未再出现滑动。

4周边建筑物变形监测

本基坑工程监测工作主要为周边建筑物的沉降观测及坡顶水平位移观测，在放坡开挖位置及远离建筑物位置不进行仪器观测，仅作肉眼观察。监测点间距15m~20m，共布置12个监测点。
监测工作从2004年6月下旬开挖土方开始，持续了近4个月。基坑西侧、南侧4个典型监测点的监测结果见表2。

表2 4个监测点的沉降及水平位移观测结果
序号	支护形式	监测点位置	实测沉降值(mm)	实测水平位移值(mm)
1	土钉支护	基坑西侧8层住宅	1.8	6
2	土钉支护	基坑西侧3层幼儿园	2.5	9
3	土钉支护	基坑南侧储油罐	3.1	15
4	土钉支护	基坑南侧一层车间	3.5	12

基坑施工过程中及地下车库施工期间，肉眼巡察地面未见任何裂缝，说明基坑变形非常小，基坑边坡处于稳定状态。

5体会与探讨

总体来说，本工程基坑支护结构设计与施工是成功的，它保证了建筑物地下室的正常施工及周边建筑物的安全。
在填土中进行土钉支护施工，通常成孔较困难，本工程成功采用钢花管锚杆取代了原设计钢筋锚杆，保证了基坑开挖施工进度。
本基坑大部分处在填土层中，基坑支护工程设计时填土抗剪指标的选取对于支护结构的设计，变得非常重要。勘察报告中建议填土C＝4kPa,Φ=6^o，如按此值进行支护设计，基坑造价非常高，业主无法接受。考虑到场地周边建筑物基础为桩基础且基坑位置地势较高，地下水较少，填土含水量低，并对基坑中裸露的填土层用C10素砼进行了封闭，因此基坑设计时，填土抗剪指标按C＝15kPa,Φ=15^o进行设计。事实证明，按此指标进行设计是可行的，从而为业主节省了大量投资。
施工过程中必须进行信息化施工管理，施工现场应有专业技术人员在现场指导施工，对施工中发现的问题及时解决，对于可能发生的问题应有预见性，对基坑施工过程中发生的诸如塌方、地面开裂等紧急情况，应及时采取措施处理。
基坑支护设计与施工是一门实践性很强的工作，在确保安全的情况下，岩土工程设计人员应结合不同工程的实际情况，在一定条件下可根据自己的经验，适当提高土层抗剪指标。
土方开挖应严格按设计要求进行，超挖后果非常严重，轻则造成土钉支护施工困难，重则基坑土体塌方影响周边建筑物的安全。土方开挖后，应尽量减少基坑边坡暴露的时间。

基坑支护施工时，应充分理解设计意图，对图纸中的要求应不折不扣的执行。