北京市房山區的某商住項目，在深基坑支護樁設計施工過程中，遇到的複雜的軟硬結合的地層情況。為配合總體施工部署，從方案設計、機械選擇、施工質量預控等各方面出發，分析解決碰到的實際困難，從而保證工程的目标。

支護樁設計選型時，分析地下水位情況；不同土層的不同物理性能、對支護結構造成的影響，結合場地條件和周邊環境、工期的要求、經濟合理性最終确定支護形式。

在支護樁施工過程中，根據施工部署的要求及土層地質情況來選擇施工機械；在濕作業成孔條件下，通過使用鋼桶護壁、控制泥漿稠度、控制轉速和提鑽速度等各種手段對成孔質量進行預控，将濕作業的作業質量風險降至最低；在幹作業成孔施工中，遇到液化土層及全風化岩的軟硬結合地層，通過分析成孔過程中遇到的困難，提出不同的解決辦法，結合實際情況，選擇最優解決方案。

關鍵詞： 支護樁，軟硬結合，設計選型，機械選擇，施工要點

房山區某商業廣場位于房山良鄉拱辰大街，項目由3棟住宅樓和一棟商業廣場組成。項目總用地面積54036㎡，總建築面積212050㎡，基坑占地面積約32000㎡，基坑安全等級一級，基坑深度由11.2m、14.2m、16.5m三個主要标高構成。施工季節為10月~12月。

1、現場概況

項目的東、西、北三面均為市政道路，南側30米開外有二層磚混結構，西側居民樓地上9層、地下2層，距離基坑約30餘米，北側辦公樓6層距離基坑邊約40餘米。基坑東南角有35KV高壓塔。南側中間存在有地埋電纜和熱力管道。對基坑支護影響較大的為南側的地埋管。具體現場情況見圖1：

圖1：現場平面概況

2、地勘概況

項目所在區域範圍内按地層岩性分為6層，分别為：①雜填土、②粉質粘土、②1粘質粉土－砂質粉土、③粉質粘土、③1砂質粉土－粘質粉土、④全風化粘土岩、⑤強風化粘土岩、⑥強風化－中風化粘土岩。

其中對施工構成影響的主要地層為1~5層。

以上土層中， 1、1、粉質粘土，為飽和及可塑-軟塑狀态，壓縮模量較低，承載力較低，工程性質相對較差，屬可液化土。 在飽和狀态下非常容易受到擾動而變成橡皮土。

該3層土的液性指數在0.45—0.83之間，高值已經達到軟塑狀态；含水率越高，其液性指數也越高，但随着含水率的降低，軟塑狀态也可變成可塑狀态。因此，降低含水率，改變土性，是基坑施工的關鍵一步。

承壓水所在區域正是以上三層土所在的範圍。

3、難點及重點

（1）局部場地局促，無法正常施工

南側圍牆邊2m範圍内有熱力管線及埋地電纜。地下結構外皮到管道邊的距離僅有3m左右，扣掉作業面和護坡樁，還要在護坡樁和埋地管線之間進行降水井的施工。

（2）可液化土層的影響

可液化土層易受到擾動，軟弱土層鑽孔施工易造成護坡樁局部縮徑，對錨杆張拉非常不利。因此必須設法消除土質差給施工帶來的影響。

（3）風化岩的影響

嵌固土層為全風化粘土岩和強風化粘土岩，這兩層土質較硬，中間摻雜礫石，在鑽孔的機械和鑽鬥和鑽頭的選擇上都需要認真斟酌，避免造成塌孔、沉渣清理不淨等質量問題。而且粘土岩遇水崩解的特性也給施工帶來不确定性。

1、支護方式選擇

基坑支護主要深度為11.2m、14.2m和16.5m，地下結構邊線距用地紅線大部分僅為5米，邊坡支護拟采用排樁支護型式。

又考慮到風化岩地區作業難度和建設方對工期的要求，拟采用樁徑800mm護坡樁進行設計。

從以往施工經驗和經濟性上考慮，拟定上部2.5m标高範圍内采用土釘施工。

2、主要截面設計

通過計算，三個主要标高覆蓋區的支護樁設計：

（1）11.2m深度樁設計：懸臂長度8.7m，嵌固深度3.3m，設置一道錨杆，三樁兩錨。

（2）14.2m深度樁設計：懸臂長度11.7m，嵌固深度4.2m，設置一道錨杆，一樁一錨。

（3）16.5m深度樁設計：懸臂長度14m，嵌固深度5.1m，設置兩道錨杆，上面一道三樁兩錨，下面一道一樁一錨。

1、施工準備及部署

而由于現場條件限制，基坑中部南面隻能先打樁後打井，等周圈降水井施工接近尾聲時，此處的支護樁施工也已完成，以保證工序的銜接。支護樁工期30天。

（1）機械的初步選擇

目前支護樁施工多采用長螺旋鑽機和旋挖鑽機。長螺旋鑽機一般适用于較軟地層，如砂土、粘土、粉質土等，長螺旋鑽孔一般适用于幹作業成孔。旋挖鑽機較适用于卵石、風化岩、岩層等較硬的地層，旋挖施工可在幹、濕不同條件下進行成孔。

支護樁樁長主要為12m、15.9m、19.1m，均入到全風化粘土岩和強風化粘土岩，全風化粘土岩和強風化粘土岩的礫岩最大徑約9cm。

根據施工的部署安排，首先要進行的是基坑中間南面的支護樁施工，此部位施工屬濕作業施工，因此考慮旋挖鑽孔樁機。

基坑内有大面積的可液化土層，該土層不适宜采用旋挖施工，此法施工在液化嚴重區域容易造成塌孔；基底以上部位的土層大多為粉質粘土層，考慮到基坑支護入風化岩深度相對不深（最多6m）、礫岩粒徑相對不大，因此考慮用電機驅動動力頭式長螺旋鑽機，考慮了風化岩層的硬度，電機功率采用55kw×2，鑽頭選用單頭單螺鑽頭，便于在粘性土中鑽進。

（2）降水措施

本項目的地下水位較高，飽和狀态下的土質物理性能較差，需提前進行降排水措施，加長降水周期，保證支護樁施工的質量和錨杆施工質量。

在實施施工降水方案時，為了減少降水對周圍環境的影響範圍和程度，制定專項的回灌措施，确保降壓安全。

（3）試樁

由于場地土質特殊，故專門選取了有代表性的部位進行試樁。

在鑽進過程中，基本和預想吻合，但施工鑽進的速度都比較緩慢。

2、施工要點

（1）雜填土部位施工要點

最開始施工的部位為雜填區域，由于管線過近，造成降水井和支護樁的距離非常靠近，如果先進行管井施工，則在進行支護樁施工時，非常容易造成管井被擠壓造成斷井，塌孔。進而影響周邊管線造成電力中斷，故考慮先進行支護作業，成孔後在支護樁貼邊進行降水成孔作業，将風險降低到最小。然而此法施工需要克服雜填土和水位高兩個不利因素，需要重點防範的質量風險是嚴防孔壁坍塌。

旋挖施工時需要面對雜填土和地下高水位問題，此部位雜填土深度約為3m，旋挖施工采用鋼套管護壁。

為避免護筒底部在開挖過程中坍塌，使用4m長鋼套筒，伸入粘土層>0.5m，護筒直徑比鑽頭直徑大200mm，高出地面300mm，采用壁厚8mm鋼套筒，護筒就位後，四周空隙用粘土對稱、均勻填實，避免套筒偏移。開挖時，随泥漿漏失及孔深增加，及時向孔内補充泥漿，使泥漿面高于地下水位不少于1.5m的水頭。

為避免在軟土層中發生的塌孔事故，首先要保證孔内泥漿面高度，二是要提高泥漿的相對密度和泥漿的黏度來維持孔壁穩定。這要求必須準備充足的泥漿池，泥漿制備的能力應大于鑽孔時泥漿的需求量，制備的泥漿量大于單樁的體積；準備充足的膨潤土來增加泥漿的黏度。另外，在鑽孔時，控制鑽進速度,盡量多轉少鑽,減少對孔壁土壤的擾動，避免形成流塑，而又達到護壁的要求；同時在施工時控制鑽進進尺,控制好每次鑽進的深度，并适當控制提鑽的速度，避免鑽頭上下沖刷孔壁造成塌孔的發生。

（2）可液化土層施工要點

對于粘性土來說，含水量的增加會在土顆粒表面形成潤滑作用，随着含水量的增加，薄膜水變厚，顆粒間電分子間吸引力下降，内聚力也會降低，反之，當含水量降低到最優含水率時，内聚力最大。

正是由于降水的作用，使得原來比較松軟的粘性土變得非常粘稠，長螺旋鑽機在鑽進時漿片上沾滿粘土無法排出，造成鑽進速度減慢，降至“臨界轉速”後造成無法鑽進。需要及時将鑽杆提出，甩鑽反轉，清除粘附在螺旋漿片上的粘土後，再進行二次鑽進。

在多次反複提鑽後總結出經驗，在鑽進時，不能等到漿片糊滿粘土時才提鑽，當鑽速開始下降時就必須及時提鑽并進行清土，否則會造成清鑽困難和效率的進一步下降。

進行混凝土灌注施工時，為避免縮徑，同樣需要降低提鑽速度，讓鑽具有較長部分埋入混凝土内；對于鋼筋籠不能下放到位的問題，主要原因是因為鋼筋籠與混凝土之間的阻力造成的，控制這類問題的辦法有：一，控制好混凝土灌注的進度，避免因為下部混凝土凝固仍不能下插鋼筋籠；二、調整好鋼筋籠下插前的垂直姿态，保證鋼筋籠垂直作業；三、振搗管采用直徑較大，壁厚較厚的剛度良好的振搗器。

（3）長螺旋在風化岩層施工要點

鑽進過程中，當進入到風化岩層時，長螺旋鑽機發生了不進尺的現象。

原因分析：

第一：由于粉質粘土層下方直接進入到風化岩層，直接由軟到硬，鑽孔機沒有任何的過渡層，當遇到風化岩層較平整或礫岩顆粒較大時，單頭單螺鑽頭會無法咬合導緻打滑空鑽。

第二：電機驅動動力頭式長螺旋鑽機向下鑽進的動力為鑽頭自身的自重，當鑽進的阻力大于自重時，鑽頭就産生原地空轉不進尺。

針對以上原因，采用了如下解決辦法：

更換鑽機，使用液壓驅動動力頭鑽機，更換了液壓式動力頭長螺杆鑽機，鑽機功率100kw 48kw。由于采用了液壓驅動動力頭，具備了鑽孔時的無級變速能力，在淺層粘性土中，所需扭矩低時可是實現高轉速低扭矩鑽進，在深層風化岩土層需要扭矩大時可以實現低速大扭矩鑽進。最後雖然成本有所增加，但卻保證了施工進度和施工質量，使用液壓動力鑽機後，每根樁成孔的速度平均加快了0.5個小時。

3、支護結構監測

（1）支護結構觀測

本工程基坑屬于一級基坑，涉及到支護樁的監測有：支護結構頂部沉降、支護結構頂部水平位移、錨杆軸力、支護結構深部水平位移、支撐立柱沉降等。支護結構頂部的水平位移和豎向位移監測點沿水平系梁布置，在基坑中部、陽角處應布置監測點，布設間距為20m。深層水平位移監測孔布置在基坑邊坡的中心處，短邊1個監測孔，長邊兩個監測孔；測斜管在護坡樁全長範圍内設置。

其中，在可液化土層區域、基坑周邊管線區域、東側臨近主幹道區域均為觀測的重點。在進行後期觀測時，還要求施工單位和第三方觀測單位适當增加觀測頻率，在凍土解凍和雨後的一段時間内減小觀測間隔。

（2）周邊建築物及環境觀測

對周邊建築物的觀測主要有圍牆、周邊路面、臨近基坑建築物（距坑邊距離小于2倍坑深）；周邊的環境監測包括地下水位的觀測。

經過冬季雨季的觀測，形變數據都在臨界值之内。

基坑支護關系安全、是進度的保障，與成本息息相關。而基坑支護的關鍵之一，支護樁的設計及施工，則是上述各點的重要條件。

本工程中，施工工藝和施工機械的确定是由施工部署和施工環境決定的，而 施工機械和施工工藝的選擇，也都是服務于質量、進度、成本這三個大目标的。在處理支護樁施工時出現的問題，基本的出發原點應該是安全優先，質量保證，經濟合理。

在粘性土（可液化土）和松散土（風化岩）兩種完成不同性質的地質條件下進行支護樁施工，正确的機械選擇是施工順利與否的關鍵。根據兩種土質不同的特性，選擇能适應土層特點的機械，對于可預見的質量和技術問題，采取必要的預控措施；對于實際施工中出現的突發性問題，應根據實際情況作出分析，并拿出多備選方案，以供決策。

參考文獻

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[3] 許志溪. 淺析建築工程施工中深基坑支護的施工技術. 建材與裝飾，2019年23期 (第40-41頁)作者：彭方圓 北京城建房地産開發有限公司， 北京 102488

來源：期刊網

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