復(fù)雜深基坑的施工支護(hù)

曾裕平，耿冬青，許楷英

(1.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽(yáng) 618000;2.中建國(guó)際建設(shè)公司，北京 100026)

1 場(chǎng)地條件

保利大廈工程擬建成地下4層，地上24層，總建筑面積1 019萬m2，建筑總高度105.2 m。工程施工場(chǎng)地條件十分狹窄和復(fù)雜。根據(jù)相關(guān)管線資料結(jié)合實(shí)地勘察，對(duì)外圍地下管線和現(xiàn)場(chǎng)情況做了詳細(xì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)工地周圍地下管線、管溝比較多，已成為西側(cè)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中考慮的關(guān)鍵問題。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 土質(zhì)條件

本工程施工范圍內(nèi)土層如下:

1)人工堆積層①房渣土，雜色，稍濕，夾黏質(zhì)粉土;粉質(zhì)黏土填土①1層，黃褐色，濕可塑～軟塑，高 ～中壓縮性，厚3.6 m。

2)粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土②層，褐黃色，濕 ～飽和，可塑狀態(tài)，中高～中低壓縮性，夾②1層砂質(zhì)粉土、②2黏質(zhì)粉土、②3重粉質(zhì)黏土，厚3.53 m。

3)粉砂、細(xì)砂③層，褐黃色，濕，低壓縮性，夾③1層粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土，可塑，中低壓縮性，厚2.61 m。

4)圓礫、卵石④層，雜色，濕 ～飽和，低壓縮性，夾細(xì)砂、中砂④1層，厚2.77 m。

5)黏土、重粉質(zhì)黏土⑤層，夾砂質(zhì)粉土、黏質(zhì)粉土⑤1層、粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土⑤2層，褐黃色，濕～飽和，可塑～硬塑，低～中低壓縮性，厚2.93 m。

6)卵石、圓礫⑥層，夾細(xì)砂、中砂⑥1層⑥2層，雜色，飽和低壓縮性，厚2.27 m。

2.2 水文地質(zhì)條件

本場(chǎng)地揭露4層地下水，見表1。

表1 場(chǎng)地地下水類型及埋深 m

3 基坑降水及支護(hù)方案

3.1 降水方案

降水方案采用坑外管井降水和坑內(nèi)自滲砂井相結(jié)合的抽降方案。降水井口徑600 mm，井深33 m，井間距8 m，降水井?dāng)?shù)坑外52口、坑內(nèi)10口，單井排水量320 m3/d。泵量30 m3/h，揚(yáng)程45 m。

3.2 支護(hù)方案

因場(chǎng)地上部有不均勻的雜填土，地下管線復(fù)雜，為不對(duì)地下管線造成破壞，基坑支護(hù)方案采用多種支護(hù)體系。

1)東、南、北三側(cè):地深9.0 m以上采用土釘墻，地深9.0 m以下主樓部分采用φ800 mm護(hù)坡樁加3道錨桿支護(hù)，總樁數(shù)189根。設(shè)計(jì)參數(shù)如下:土釘坡度85°，土釘成孔直徑 110 mm，鋼筋直徑 φ20，傾角5～10°，土釘橫豎向間距均為1 400 mm，面層鋼筋 φ6.5@200鋼筋網(wǎng)，土釘加強(qiáng)筋φ14@1 400橫縱雙向加強(qiáng)筋，且保證每根土釘周圍均有，土釘長(zhǎng)度，除第6道7 m外，其余均為9 m。護(hù)坡樁為土釘以下基坑開挖14.5 m，護(hù)坡樁坡度90°，護(hù)坡樁樁長(zhǎng)19.5 m，錨固深度5.0 m，樁徑800 mm，樁距1.50 m，帽梁直角梯形斷面布置730×430∠75°。東、南、北三側(cè)均設(shè)計(jì)3排錨索:第1排錨索位于樁頂下0.5 m處，錨索鉆孔直徑φ150 mm，傾角15°，長(zhǎng)21.0 m，其中自由段長(zhǎng) 8.0 m，錨固段長(zhǎng)13.0 m，4 根 7φ5鋼絞線(fptk=1 860 MPa，采用一樁一錨。錨索的軸向設(shè)計(jì)拉力值505 kN，鎖定荷載 378 kN;第2排錨索位于樁頂下7.8 m處，錨索鉆孔直徑φ150 mm，傾角 10°，長(zhǎng) 18.0 m，其中自由段長(zhǎng) 5.0 m，錨固段長(zhǎng)13.0 m，4根7φ5鋼絞線，采用一樁一錨。錨索的軸向設(shè)計(jì)拉力值684 kN，鎖定荷載513 kN;第3排錨索位于樁頂下11.3 m處，錨索鉆孔直徑 φ150 mm，傾角20°，長(zhǎng)19 m，其中自由段長(zhǎng)5.0 m，錨固段長(zhǎng)14.0 m，3根7φ5鋼絞線，采用三樁二錨。錨索的軸向設(shè)計(jì)拉力值470 kN，鎖定荷載352 kN(見圖1)。

2)西側(cè):按實(shí)測(cè)的管溝埋深進(jìn)行設(shè)計(jì)，地表以深約4.0～7.0 m以上采用大開挖，挖出管溝結(jié)構(gòu);管溝上部覆土厚度在2 m以內(nèi)采用1∶0.75放坡后噴錨支護(hù)，覆土厚度在2～4 m部分則根據(jù)上口開挖線不變的原則調(diào)整放坡坡度，坡度約為1∶0.5，然后進(jìn)行噴錨支護(hù)。

圖1 東、南、北三側(cè)支護(hù)剖面(單位:mm)

土釘墻設(shè)計(jì)參數(shù)如下:上部覆土厚度為2 m，土釘墻支護(hù)基坑開挖約2 m，土釘坡度53°，土釘成孔直徑110 mm，土釘鋼筋直徑 φ20，傾角 5～10°，土釘橫向間距為0.8 m豎向間距為1.40 m，面層鋼筋φ6.5@200鋼筋網(wǎng)，土釘加強(qiáng)筋 φ14@1 400橫縱雙向加強(qiáng)筋，且保證每根土釘周圍均有，土釘長(zhǎng)度為2 m。上部覆土厚度為4 m，土釘墻支護(hù)基坑開挖約2 m，土釘坡度63°，土釘成孔直徑110 mm，土釘鋼筋直徑φ20，傾角5～10°，土釘橫向間距為1.0 m豎向間距為1.40 m，面層鋼筋φ6.5@200鋼筋網(wǎng)，土釘加強(qiáng)筋 φ14@1 400橫縱雙向加強(qiáng)筋，且保證每根土釘周圍均有，土釘長(zhǎng)度為2m。高程39.20 m以下采用護(hù)坡樁支護(hù)，錨桿設(shè)3道總樁數(shù)82根。護(hù)坡樁基坑開挖17.83 m，護(hù)坡樁坡度85°，護(hù)坡樁樁長(zhǎng) 22.83 m，錨固深度 5.0 m，樁徑 800 mm，樁距 1.50 m，主筋 5φ28+5φ22(通長(zhǎng))，箍筋為φ8@200，加勁筋φ16@2 000;帽梁 730 ×430，主筋為8φ20+4φ16，箍筋為 φ8@200;混凝土強(qiáng)度為 C25。第1道錨桿位于樁頂下2.0 m處，錨桿鉆孔直徑 φ150 mm，傾角15°，錨桿長(zhǎng)23.0 m，其中自由段長(zhǎng)8.0 m，錨固段長(zhǎng) 15.0 m，桿體采用 3根 7φ5鋼絞線(fptk=1 860 MPa)，采用二樁一錨。錨桿的軸向設(shè)計(jì)拉力值380 kN，鎖定荷載285 kN，腰梁采用2根I22b工字鋼;第2道錨桿位于樁頂下5.6 m處，錨桿鉆孔直徑 φ150 mm，傾角10°，錨桿長(zhǎng)20.0 m，其中自由段長(zhǎng)7.0 m，錨固段長(zhǎng)13.0 m，桿體采用4根7φ5鋼絞線，采用一樁一錨。錨桿的軸向設(shè)計(jì)拉力值504 kN，鎖定荷載378 kN，腰梁采用2根I22b工字鋼;第3道錨桿位于樁頂下12.8 m處，錨桿鉆孔直徑 φ150 mm，傾角20°，錨桿長(zhǎng)18 m，其中自由段長(zhǎng)5.0 m，錨固段長(zhǎng)13.0 m，桿體采用4根7φ5鋼絞線，采用一樁一錨。錨桿的軸向設(shè)計(jì)拉力值670 kN，鎖定荷載502 kN，腰梁采用2根I22b工字鋼。(見圖2)。

圖2 西側(cè)支護(hù)剖面(單位:mm)

4 主要施工技術(shù)

4.1 土釘墻施工

基坑邊坡分段分層開挖，每次超挖深度不得超過0.5 m，邊開挖，邊人工修整邊坡，邊噴射混凝土。噴射混凝土分段分片依次進(jìn)行，同一分段內(nèi)噴射順序自下而上，一次噴射厚度為40～50 mm。噴射時(shí)，噴頭與受噴面應(yīng)垂直，宜保持0.6～1.0 m的距離，噴射手應(yīng)控制好水灰比，保持混凝土表面平整、濕潤(rùn)光澤，無干斑或流淌現(xiàn)象。

4.2 護(hù)坡樁施工

成孔和清孔完成后，開始進(jìn)行水下灌注混凝土。導(dǎo)管下入長(zhǎng)度和實(shí)際孔深需嚴(yán)格丈量，保證導(dǎo)管底口與孔底的距離在0.3～0.5 m左右且居中。首澆混凝土必須保證埋管深度不小于1.5 m，由于工程中使用的漏斗容積不足1 m3，在實(shí)際操作中，投入球膽，放入錐塞，當(dāng)混凝土灌滿漏斗，立即拔起塞子，同時(shí)繼續(xù)向漏斗補(bǔ)加混凝土，使混凝土連續(xù)澆注。首澆完成后，灌注混凝土要連續(xù)從漏斗口邊側(cè)溜滑入導(dǎo)管內(nèi)，不可一次放滿，以避免產(chǎn)生氣囊。拔管時(shí)，要準(zhǔn)確測(cè)量混凝土灌注深度和計(jì)算導(dǎo)管埋深后，方可拔管。導(dǎo)管埋深在2～6m。為確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)高程以上加灌0.8～1.0 m高度。

4.3 錨桿施工

每批錨桿灌漿取兩組試件，每組三塊，進(jìn)行7 d和28 d強(qiáng)度試驗(yàn)，7 d強(qiáng)度不少于15 MPa。錨固體強(qiáng)度達(dá)到15 MPa以上時(shí)(一般灌漿后7 d)，開始張拉錨桿，張拉前先取設(shè)計(jì)軸向力的0.1倍對(duì)錨桿預(yù)張拉1～2次，經(jīng)調(diào)整錨具后，再正式張拉，并按規(guī)范對(duì)張拉荷載分級(jí)，拉至設(shè)計(jì)荷載用夾片鎖緊。錨桿試驗(yàn)不少于3根。

5 基坑監(jiān)測(cè)

土釘墻頂部變形控制根據(jù)一類基坑相關(guān)規(guī)定確定，土釘墻頂部變形值不大于30 mm，土釘墻總體水平位移值一般為基坑開挖深度的0.3%～0.5%。如土釘墻體變形過大，則視其原因采取相應(yīng)的控制措施。通過現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，基坑土釘墻坡頂最大位移為13 mm。

地面沉降監(jiān)測(cè)包括兩方面，第一為由于開挖造成基坑水平變形而導(dǎo)致的土體豎直變形，第二是由于降水導(dǎo)致土體固結(jié)而造成的豎直變形。根據(jù)該地區(qū)地層和水位情況，后者造成的沉降非常微小，起主導(dǎo)地位的變形應(yīng)是前者。通過監(jiān)測(cè)，沉降最大的觀測(cè)點(diǎn)的沉降量為4.0 mm。

護(hù)坡樁樁身無異常變形情況。基坑開挖對(duì)周圍建筑物沒有重大影響，基坑支護(hù)安全。

6 結(jié)語

通過該23.5 m深的基坑工程支護(hù)以及基坑安全監(jiān)測(cè)，表明基坑降水、土釘墻樁錨的聯(lián)合支護(hù)對(duì)工程是適用的，保證了基坑支護(hù)安全和基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行。

[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.JGJ120—99 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

[2] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.CECS22:90 土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1990.

[3] 張建新，張陽(yáng)，張淑朝.深基坑逆作開挖時(shí)地下連續(xù)墻側(cè)向變形分析［J］.鐵道建筑，2009(11):56-58.

[4] 程良奎.巖土錨固［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.