農偉軍
（南寧市水利電力設計院，廣西 南寧 530001）
【摘 要】深基坑支護的設計、施工、監測技術是近年來在我國逐漸涉及的技術難題。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勢。
【關鍵詞】深基坑；門架式；圍護結構；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】農偉軍，供職于廣西南寧水利電力設計院。
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，實現了真正意義的水上環城游。
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，交錯層理發育，古河床改道頻繁，巖性變化較大，下伏基巖為泥盆系上統融縣組厚層狀塊狀灰巖。
根據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，硬質組分含量30～50%不等。土層結構松散，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，結構均勻，不含泥質。
第三層：礫砂層③：灰褐色，松散~稍密，飽和，含水，分選性較差，結構不均勻，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，石英巖及少量灰巖、花崗巖等，屬中壓縮性，滲透系數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、懸臂式圍護結構、重力式圍護結構、內撐式圍護結構、拉錨式圍護結構、土釘墻圍護結構、門架式圍護結構、加筋水泥土墻圍護結構等。本工程的設計基底高程為138.3，距原地面145高程的高差為6.7m，通過對工程地質資料和周圍環境的具體分析，結合該工程深基坑開挖的有關技術要求，確定采用三排門架式鉆孔灌注樁支護方案，結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。如圖1、2所示。
該支護結構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。由于該支護結構無內支撐，對坑內的施工無任何影響。
（二）基坑支護的設計
深基坑支護是近些年來才發展起來的工程運用學科，新的完善的支護結構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。而且由于土的土質比較復雜，土壓力的計算還與支護結構的剛度和施工方法等有關，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：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力法和有效應辦法，前者采用總應力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，后者采用有效應力C、Φ及浮容重γ計算土壓力，另解水壓力，即是水土分算。總應力法應用方便，適用于不透水或弱透水的粘土層。有效應力法適用于砂層。
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構時，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，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安全系數一般取1.5～2.0當i＜i臨界時滿足要求。
四、結 語
1．采用門架式維護結構坑內范圍內無支撐，對于基坑開挖施工帶來很大方便。
2．結合高壓旋噴樁在砂質層中起到固結樁腳和阻隔水流的作用，在旋噴樁施工過程中應嚴格控制樁位、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構體系具有很大的抗側剛度，受力合理、位移變形少，適用于深基坑開挖支護。
4．本支護系統在本工程整個施工過程中起到很好的防護作用，沒有出現位移變形等情況，說明門架式剛架圍護體系在技術上是可行的。
【參考文獻】
[1]龔曉南．深基坑工程設計施工手冊[M]．中國建筑工業出版社．
[2]高大釗．深基坑工程[M]．機械工業出版社．
