農(nóng)偉軍
（南寧市水利電力設(shè)計院，廣西 南寧 530001）
【摘 要】深基坑支護的設(shè)計、施工、監(jiān)測技術(shù)是近年來在我國逐漸涉及的技術(shù)難題。文章以桂林象山升船機工程為例子，著重介紹了基坑支護方式的優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】深基坑；門架式；圍護結(jié)構(gòu)；基坑支護；灌注樁
【中圖分類號】 TU473.12 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1007-7723（2005）12-0130-02
【收稿日期】2005-08-04
【作者簡介】農(nóng)偉軍，供職于廣西南寧水利電力設(shè)計院。
一、工程概況
桂林市象山升船機站工程是桂林市中心城環(huán)城水系“兩江四湖”工程項目中一項非常重要工程，是溝通桃花江和漓江的一座過船建筑物。工程位于桂林市城徽象鼻山旁的桃花江上。工程建成后，“兩江四湖”相互貫通，融為一體，實現(xiàn)了真正意義的水上環(huán)城游。
象山升船機工程位于桂林市象山公園傍的桃花江上，距漓江與桃花江匯合處約90m，該建筑左岸瀕臨濱江路，右岸緊靠象山公園，距上游文昌橋約145 m。工程樞紐主要布置有擋水壩、承船廂室和控制樓等建筑物。
二、地質(zhì)概況
工程地貌上屬桃花江河床至漓江一級階地的過渡地帶，地形相對高差不大，一般2.50～4.50m，沿江兩岸均建有2.50～4.50m高岸墻。第四系一級階地及現(xiàn)代河床沖積層面具有明顯旋渦沉積及河口三角洲沉積特點，交錯層理發(fā)育，古河床改道頻繁，巖性變化較大，下伏基巖為泥盆系上統(tǒng)融縣組厚層狀塊狀灰?guī)r。
根據(jù)土層成因及巖土工程特征，場地可分為以下幾個土層單元：
第一層：雜填土①：分布于整個場地，厚度0.5～3.5m，主要為灰黑色粘土及碎磚、破瓦、水泥塊、砂卵石及碎石等組成建筑垃圾，成份復雜多變，硬質(zhì)組分含量30～50%不等。土層結(jié)構(gòu)松散，透水性好。
第二層：松散中細砂層②：分為兩個亞層：松散細砂層②-1及稍密中細砂層②-2。
松散細砂層②-1：主要由石英、長石、云母等礦物組成。含有少量不均勻分布礫石、卵石等，屬中壓縮性土，滲透系數(shù)K=1.28×10-3cm/s，屬于中等透水層，厚度1.0～7.0m，層面埋深最深達17m。
稍密中細砂層②-2：分選性較好，結(jié)構(gòu)均勻，不含泥質(zhì)。
第三層：礫砂層③：灰褐色，松散~稍密，飽和，含水，分選性較差，結(jié)構(gòu)不均勻，主要由中細砂（30%～60%），礫石（15%～50%），卵石（<10%）組成，局部偶含少許粘土，卵石粒徑2-3cm，主要為石英砂巖，該層僅呈透境狀產(chǎn)出，分布有限。
第四層：砂卵石層④：呈灰黃色為主，含水，分選性具有一定差異，主要由卵石（21%～43%），礫石（4%～38%），粗砂（5～5.4%），中砂（5%～15%），細砂（5%～35%）及少許粉砂、粘粒等組成。卵石粒徑一般3～8cm，最大達15cm，主要成份為砂巖，粉砂巖，石英巖及少量灰?guī)r、花崗巖等，屬中壓縮性，滲透系數(shù)K=2.96×10-7cm/s～1.09×10-2cm/s，極弱-中等透水層。
三、支護方式的選擇及設(shè)計
（一）支護方式的選擇
本工程施工難點主要是承船廂室的基坑開挖施工，由于基礎(chǔ)底板較深，距離濱江路較近，如圖2。因此，基坑支護方式的選擇尤為重要，支護方式必須安全可靠、方便施工。
基坑支護的支護方式有放坡開挖及簡易圍護、懸臂式圍護結(jié)構(gòu)、重力式圍護結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu)、拉錨式圍護結(jié)構(gòu)、土釘墻圍護結(jié)構(gòu)、門架式圍護結(jié)構(gòu)、加筋水泥土墻圍護結(jié)構(gòu)等。本工程的設(shè)計基底高程為138.3，距原地面145高程的高差為6.7m，通過對工程地質(zhì)資料和周圍環(huán)境的具體分析，結(jié)合該工程深基坑開挖的有關(guān)技術(shù)要求，確定采用三排門架式鉆孔灌注樁支護方案，結(jié)合高壓旋噴樁形成止水帷幕，采用挖土卸載、坑外集水井降水為輔輔助措施的基坑圍護系統(tǒng)。如圖1、2所示。
該支護結(jié)構(gòu)由前后三排鉆孔灌注樁及壓頂梁組成剛架，利用樁的插入深度及基坑下較好的土體形成抗側(cè)移體系，使受力變形合理，此外壓頂梁上又可作為運輸通道方便施工。由于該支護結(jié)構(gòu)無內(nèi)支撐，對坑內(nèi)的施工無任何影響。
（二）基坑支護的設(shè)計
深基坑支護是近些年來才發(fā)展起來的工程運用學科，新的完善的支護結(jié)構(gòu)上的土壓力理論還沒有正式提出，要精確地加以確定是不可能的。而且由于土的土質(zhì)比較復雜，土壓力的計算還與支護結(jié)構(gòu)的剛度和施工方法等有關(guān)，要精確地確定也是比較困難的。目前，土壓力的計算，仍然是簡化后按庫侖公式或朗肯公式進行。土壓力參數(shù)：主要是抗剪強度C/Φ的取值問題。抗剪強度指標的測定方法有總應(yīng)力法和有效應(yīng)辦法，前者采用總應(yīng)力C、Φ值和天然重度γ(或飽和容重)計算土壓力，并認為水壓力包括在內(nèi)，后者采用有效應(yīng)力C、Φ及浮容重γ計算土壓力，另解水壓力，即是水土分算。總應(yīng)力法應(yīng)用方便，適用于不透水或弱透水的粘土層。有效應(yīng)力法適用于砂層。
本工程的灌注樁后是濱江路，基坑在河中間，雖然上、下游圍堰后有集水坑，但不能保證在任何情況下灌注樁后無水，故土壓力計算采用最不利情況，即灌注樁后的土中有地下水的情況。地下水位高程取基底138.3m到145m平臺高差的2/3為142.77m。灌注樁采用φ500mm，排樁間距為1400mm，前后排樁排距為2000mm，樁長分別為12.5m、11.5m、10.5m。混凝土采用C25。高壓旋噴樁樁徑φ800mm，搭接長度200mm。鋼筋砼壓頂梁寬700mm，高500mm，混凝土采用C25。在計算三排樁圍護結(jié)構(gòu)時，首先必須確定土壓力分布情況及嵌固端位置。本工程的土壓力作用于前后三根灌注樁的壓力按1：1：1的比例來分配，嵌固端位置采用經(jīng)驗值即開挖面以下1/3～1/5開挖深度的最大值1/3約 2200mm。由此來算出擋土的高度為6700mm+2200mm=8900mm。據(jù)此算出土壓力。把土壓力平均分配到前后三根灌注樁組成的剛架中，如圖3：
灌注樁插入深度的計算：只取單根樁來計算。采用靜力平衡法來計算。根據(jù)布魯姆法來進行簡化。算得灌注樁插入深度為7.3米。
高壓旋噴樁的深度計算：高壓旋噴樁有兩種作用，一種是防止流土出現(xiàn)，另一種是阻止或減少坑外地下水由于基坑的土層為細砂、粉砂容易產(chǎn)生形成流土的條件，危害基坑的安全。故須進行流土條件的驗算。
地下水滲流的水力坡降i=h/L
式中：h———坑內(nèi)處水位差
L———流線總長度
按流砂定義，當滲透壓力γ水i=土的浮容重γ土時將出現(xiàn)流砂，此時的水力坡降稱為臨界水力坡降i臨界=γ土/Fsγ水Fs安全系數(shù)一般取1.5～2.0當i＜i臨界時滿足要求。
四、結(jié) 語
1．采用門架式維護結(jié)構(gòu)坑內(nèi)范圍內(nèi)無支撐，對于基坑開挖施工帶來很大方便。
2．結(jié)合高壓旋噴樁在砂質(zhì)層中起到固結(jié)樁腳和阻隔水流的作用，在旋噴樁施工過程中應(yīng)嚴格控制樁位、水泥漿的水灰比以及樁位提升速度。
3．三排樁門架式剛架圍護結(jié)構(gòu)體系具有很大的抗側(cè)剛度，受力合理、位移變形少，適用于深基坑開挖支護。
4．本支護系統(tǒng)在本工程整個施工過程中起到很好的防護作用，沒有出現(xiàn)位移變形等情況，說明門架式剛架圍護體系在技術(shù)上是可行的。
【參考文獻】
[1]龔曉南．深基坑工程設(shè)計施工手冊[M]．中國建筑工業(yè)出版社．
[2]高大釗．深基坑工程[M]．機械工業(yè)出版社．
