和合國際中心基坑支護(hù)工程實(shí)例

徐 輝 劉洪剛 袁偉林

(中國建筑一局總承包公司，北京 100161)

1 工程概況

和合國際中心工程位于太原市長風(fēng)商務(wù)區(qū)萬國汽貿(mào)城北側(cè)，上部結(jié)構(gòu)為33層和29層的兩棟塔樓，分別位于基坑的西北角和東南角，地下3 層，±0.00=781.5 m(絕對標(biāo)高)，室內(nèi)外高差0.6 m。基坑平面尺寸約113 m×82 m，基坑開挖深度15.50 m，核心筒位置開挖深度達(dá)到20.55 m。

2 場地條件

2.1 工程及水文地質(zhì)條件

場地地形基本平坦，場地不存在影響穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害，場地地貌單位屬汾河西岸河漫灘。根據(jù)巖土工程勘察成果報(bào)告(詳勘)，地下穩(wěn)定水位在自然地表下6.40m～6.80 m之間(相應(yīng)高程773.68 m～774.08 m)，該區(qū)域地下穩(wěn)定水位位于自然地表下5.00 m左右(相對高程776.50 m)，地下水類型粉土層中為潛水，其下砂層中為承壓水，水位隨季節(jié)性變化，變化幅度在1.00 m左右，水流流向由西向東，主要受大氣降水及側(cè)向徑流補(bǔ)給，場地土層情況見表1，表2。

2.2 周邊環(huán)境條件概況

該基坑北側(cè)距在建中化二建集團(tuán)綜合寫字樓地下室邊約14 m，南側(cè)為一廢棄的汽車4S一層板房，距離擬建結(jié)構(gòu)邊約7 m;西側(cè)無建筑物，距離市政道路約40 m，有一條給水主干管線(自來水管)和一條支管線距基坑邊5 m～7 m;東側(cè)無建筑物與市政道路接壤，項(xiàng)目經(jīng)理部臨建房設(shè)置在本側(cè)，距離基坑約6 m。

表1 場地土層統(tǒng)計(jì)表

表2 場地土層物理力學(xué)性質(zhì)表

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

3.1 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

由于本工程地上屬超高主樓約170 m，地下基坑開挖深度大，基坑深度約15.5 m，基坑支護(hù)、土方、降水技術(shù)的質(zhì)量要求高，本工程具有以下幾個(gè)明顯的特點(diǎn)和難點(diǎn):

1)場地水文地質(zhì)條件復(fù)雜，潛水水位埋深淺，且承壓水水頭較高，需考慮降水、止水情況。

2)基坑上部土體較差，土質(zhì)屬于填土層，主要由建筑垃圾、生活垃圾等組成，土質(zhì)較松散，上部土體支護(hù)處理措施選擇較難。

3)基坑北側(cè)距鄰近建筑物較近，且鄰近建筑物的預(yù)應(yīng)力錨索伸入本基坑內(nèi)，支護(hù)選型比較困難。

4)基坑西側(cè)有一主水主干管線(市政主供水管)距離基坑較近，此處對變形控制非常嚴(yán)格，考慮到該處護(hù)坡樁、止水帷幕施工以及后期土方開挖等對基坑周邊土體擾動(dòng)影響該管線安全性，需對該自來水管線進(jìn)行加固保護(hù)。

5)基坑為一級基坑，且開挖面積大，開挖深度大，基坑的變形控制要求較高。

3.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)不同的周邊環(huán)境和地質(zhì)條件，基坑要有針對性的采用不同的支護(hù)形式。本著安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則，確定了采用復(fù)合土釘墻+樁錨支護(hù)+止水帷幕支護(hù)、管井降水的綜合支護(hù)方案，基坑支護(hù)平面圖見圖1。本基坑共分四個(gè)剖面，西側(cè)為1—1剖面，北側(cè)為2—2剖面，東側(cè)為3—3剖面，南側(cè)為4—4剖面。其中，1—1剖面，3—3剖面和4—4剖面上部5 m均采用1∶0.3放坡的復(fù)合土釘墻支護(hù)，下部采用樁錨支護(hù)形式;2—2剖面上部5 m采用1∶0.3放坡的復(fù)合土釘墻支護(hù)，下部采用雙排樁加預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)。護(hù)坡樁設(shè)計(jì)參數(shù)表如表3所示，其中，1—1剖面，2—2剖面，4—4剖面復(fù)合土釘墻參數(shù)相同，復(fù)合土釘墻參數(shù)表，錨桿參數(shù)表見表4～表9。各區(qū)段支護(hù)剖面圖見圖2～圖5。

圖1 基坑支護(hù)平面圖

表3 護(hù)坡樁設(shè)計(jì)參數(shù)表

表4 復(fù)合土釘墻參數(shù)表(一)

表5 錨桿參數(shù)表(一)

表6 錨桿參數(shù)表(二)

3.3 基坑止水及降水設(shè)計(jì)

圖2 基坑西側(cè)支護(hù)剖面圖

本工程地下水位于基坑底以上，因此需要采用有效的地下水控制措施，滿足基礎(chǔ)施工和邊坡支護(hù)施工的安全及質(zhì)量要求，同時(shí)保證基坑周邊建筑物的安全。

圖3 基坑北側(cè)支護(hù)剖面圖

圖4 基坑?xùn)|側(cè)支護(hù)剖面圖

圖5 基坑南側(cè)支護(hù)剖面圖

1)基坑外側(cè)止水。

根據(jù)該工程地質(zhì)、水文情況及施工經(jīng)驗(yàn)，基坑1—1剖面、3—3剖面和4—4剖面采用護(hù)坡樁外300 mm設(shè)置一排三軸水泥土攪拌樁的止水帷幕方式，止水帷幕外側(cè)200 mm設(shè)置一排回灌井和觀測井;2—2剖面前排支護(hù)樁外100 mm設(shè)置兩排止水帷幕樁(高壓旋噴樁)，前后排樁之間設(shè)置一排降水井。止水帷幕參數(shù)表見表10。

表7 復(fù)合土釘墻參數(shù)表(二)

表8 錨桿參數(shù)表(三)

表9 錨桿參數(shù)表(四)

表10 止水帷幕參數(shù)表

2)基坑內(nèi)側(cè)降水。

按基礎(chǔ)平面幾何形狀，降水井布置基坑內(nèi)，井距縱、橫向約16.0 m。井位要避開基礎(chǔ)梁等位置，且盡量減少與挖土作業(yè)機(jī)械相干擾，集水坑、電梯井附近降水井再相應(yīng)加深。基坑四周止水帷幕外0.3 m設(shè)置觀測井、回灌井，間距16 m(北側(cè)加密至12 m)。降水井、回灌井和觀測井均采用管井，井身結(jié)構(gòu)及濾水管均采用混凝土濾水管，降水井、回灌井參數(shù)表見表11。

表11 降水井、回灌井參數(shù)表

4 施工中遇到的問題及解決辦法

4.1 土釘墻施工

基坑上部－5 m范圍內(nèi)進(jìn)行土釘墻施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)土釘墻成孔困難。這主要是由于上部土層土質(zhì)較差造成的，因此采用兩排土釘加一排預(yù)應(yīng)力錨索的復(fù)合土釘墻支護(hù)。第1層和第3層土釘采用鋼筋土釘支護(hù)，且采用孔底壓漿法;第2層土釘采用預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，且采用二次高壓注漿法。

4.2 基坑北側(cè)止水帷幕施工

本基坑止水帷幕采用了三軸水泥土攪拌樁，但是在基坑北側(cè)施工止水帷幕時(shí)，發(fā)現(xiàn)鄰近建筑物的預(yù)應(yīng)力錨索伸入基坑內(nèi)，由于預(yù)應(yīng)力錨索抗拉強(qiáng)度大，若基坑北側(cè)采用三軸水泥土攪拌樁，預(yù)應(yīng)力錨索會(huì)攪拌到三軸攪拌機(jī)鉆頭內(nèi)，會(huì)破壞三軸攪拌機(jī)的鉆頭，因此在結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況下，對基坑北側(cè)采用高壓旋噴樁止水帷幕。

4.3 基坑西側(cè)自來水管加固

本工程在基坑西側(cè)1—1剖面復(fù)合土釘墻施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)基坑西側(cè)有一條給水主干管線(市政自來水主供水管)和一條支管線距基坑邊5 m～7 m，主干管線直徑約1 m左右，分支管線直徑約0.5 m，主干管線在基坑西側(cè)交叉連接，交叉點(diǎn)由混凝土頂背保護(hù)，該混凝土頂背緊貼基坑土釘墻內(nèi)邊線，自來水管平面圖如圖6所示。考慮該處護(hù)坡樁、止水帷幕施工以及后期土方開挖等對基坑周邊土體擾動(dòng)影響該管線安全性，需對該自來水管線進(jìn)行加固保護(hù)，剖面圖如圖7所示。

圖6 自來水管平面示意圖

圖7 自來水管線處加固剖面圖

設(shè)計(jì)加固措施如下:

1)土方回填。

為減小施工過程中對該自來水管及土體擾動(dòng)，從而保證該管線穩(wěn)定，需先將土方回填至管線頂標(biāo)高以上，再進(jìn)行后序施工。回填高度選擇高于管線頂700 mm，回填長度21 m，回填寬度10 m，回填高度1.6 m。土方應(yīng)分層回填，并進(jìn)行分層壓實(shí)。

2)支護(hù)排樁、樁間錨索。

加強(qiáng)原支護(hù)排樁與錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)，提高相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而減小土體或結(jié)構(gòu)水平位移和沉降，保證該自來水管線的安全性。該處支護(hù)樁(68號～79號之間，共15根)間距由原1 500 mm調(diào)整為1 200 mm，樁長22.75 m，樁頂及冠梁頂高程調(diào)整到高于自來水管線700 mm，樁頂標(biāo)高 －2.85 m;該基坑原第一排錨索(68號～79號之間)長度調(diào)整為28 m，自由段10 m，錨固段18 m，錨索調(diào)整為4束，其傾角調(diào)整為25°，張拉鎖定力為480 kN;原第二排錨索不變，第三排錨索(68號～79號之間)長度由原26 m調(diào)整為28 m，自由段7 m，錨固段21 m，其他參數(shù)不變。

3)止水帷幕。

止水帷幕(245號幅～262號幅)現(xiàn)采用雙排高壓旋噴樁(支護(hù)樁外側(cè))替代原三軸水泥土攪拌樁，并在樁間增加高壓旋噴樁。支護(hù)樁外側(cè)高壓旋噴樁樁徑600 mm，有效樁長25.75 m，排樁咬合300 mm，臨樁咬合200 mm，帷幕寬度900mm，樁頂標(biāo)高－2.85m。樁間高壓旋噴樁樁徑600mm，有效樁長22.75m，臨樁咬合根據(jù)支護(hù)樁樁間距不同分別為200 mm或300 mm，樁頂標(biāo)高－2.85 m。

5 結(jié)語

深基坑支護(hù)是一個(gè)綜合性的巖土工程難題，同時(shí)也是一種實(shí)踐性很強(qiáng)的科學(xué)，隨著基坑開挖深度的增加以及土質(zhì)、地下水和環(huán)境的變化，基坑支護(hù)過程中會(huì)遇到意想不到的問題。以本工程為例，基坑支護(hù)采用了復(fù)合土釘墻、樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)、止水帷幕等多種形式，同時(shí)像基坑施工遇到的西側(cè)自來水管加固等，復(fù)雜性不言而喻。本工程選擇的支護(hù)形式，特別是基坑西側(cè)自來水管處的加固措施，經(jīng)監(jiān)測，能有效的限制土體的位移和沉降，基坑處于安全范圍內(nèi)，可供類似的深基坑工程作為參考。

［1］ JGJ-2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］ GB 50300-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.