砂卵石地質深基坑支護方案研究及應用

王 朕 李 華

(中鐵三局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

砂卵石地質深基坑支護方案研究及應用

王 朕 李 華

(中鐵三局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

以新疆烏魯木齊鐵路局商業廣場深基坑支護工程為例，對其所在區域的地質條件和周邊環境進行了分析，從工期及經濟性方面進行了論述，提出土釘墻與樁錨相結合的復合支護方案，并結合卵石地層采用旋挖鉆施工的快速優勢，解決了土方施工及支護施工周期長的問題，達到了省時經濟的效果。

砂卵石地層，深基坑支護，錨索，鉆孔灌注樁

0 引言

隨著國家西部大開發政策的實施以及城市化進程的加快，“地廣人稀”的新疆也越來越感受到了擁擠，尤其是首府烏市，高層建筑越來越多、越來越高，基礎也越來越深，對基坑開挖和支護也提出更高的要求，開挖不僅要保證基坑邊坡的穩定，還要滿足周邊相鄰建筑物承受變形的要求，確保周邊建筑物、構筑物、道路及地下管線的安全。在實際應用中，土釘墻與樁錨相結合的復合支護方法非常適合新疆的砂卵石地質條件，它以施工快，變形小、相對經濟等特點深受好評。本文以烏魯木齊鐵路局商業廣場項目基坑支護工程為例進行探討。

1 工程簡介

1.1 工程簡介

該工程位于烏魯木齊鐵路局，南緯二路與南三路交界處。建筑物為1棟地上9層商業綜合樓，帶3層地下車庫，總建筑面積約38 200 m2。采用框架及剪力墻結構，±0.00=756.25，基礎埋深-14.6 m，相對于基坑周邊高程，基坑開挖深度13.5 m～14.5 m。

1.2 工程地質及水文地質條件

1)工程地質情況。

該棟建筑在地質區域上，地貌單元屬山前沖洪積平原地段，現為菜市場用地，原始地貌已被人為改變，場地地形平坦。場地地層主要由雜填土、卵石及泥巖層組成。地層由上至下分述如下：

①雜填土：雜色，稍濕,松散，分布于地表，場地內均有分布，厚度0.8 m～2.8 m。主要由建筑垃圾、生活垃圾、素填土及少量植物根系等組成。

②卵石：以青灰、灰黃色為主，中密，稍濕，級配一般，主要由卵石、圓礫組成，粒徑多在20 mm～120 mm，磨圓度較好，孔隙中充填物以中、粗砂為主。該層埋深在0.8 m～2.8 m，層厚12.9 m～15.8 m。

③強風化泥巖：黃褐色、黑灰色為主，泥質結構，巖芯較破碎，多呈碎塊狀，強風化狀，一般節長2 cm～5 cm，最長可達10 cm，錘擊易碎，干燥時強度較高，遇水易崩解。巖石堅硬程度等級為極軟巖、軟巖。該層埋深15.1 m～17.6 m，厚度0.7 m～1.3 m。

④中風化泥巖：黑灰色、青灰色為主，泥質結構，巖芯較完整，呈短柱狀，一般節長5 cm～10 cm，最長20 cm，錘擊較易碎，干燥時強度高。巖石堅硬程度等級為軟巖、較軟巖。該層埋深16.3 m～18.3 m，最大勘探深度(-28.5 m)內未揭穿該層。

2)水文地質條件。

該場地地下水埋深15.1 m～16.1 m,場地地下水類型為碎屑巖類裂隙孔隙水，主要賦存于泥巖層中，主要接受大氣降水及側向徑流補給，自南向北徑流，以側向流出及蒸發排泄。

2 周邊環境及支護結構的安全等級

1)基坑周邊環境。

a.基坑東側：為在建商住樓，基礎埋深與擬建基坑一致；b.基坑南側：為現有4層商業建筑與地下車庫范圍線相距約9.1 m。該建筑地下1層為地下室，基礎埋深約-5.0 m，與擬建建筑基礎高差約9.5 m；c.基坑西側：為現狀道路南二路，與地下車庫范圍線相距約13.4 m，現狀圍擋與地下車庫范圍線相距約10.0 m；d.基坑北側：為現狀道路南緯二路，現狀路沿石與地下車庫范圍線相距約16.0 m。

2)基坑安全等級根據基坑周邊環境及開挖深度確定。本基坑支護設計安全等級為一級。

3 支護方案的選定

根據現場場地地形地勢，建筑基坑開挖深度約13.5 m～14.5 m。建筑周邊相鄰建(構)筑物及市政道路、管網等周邊環境條件，本基坑工程的支擋結構選定為符合支護體系，均采用上部土釘墻、下部支護排樁的復合支護體系，共設置一排錨索，直接錨拉于支護樁冠梁上；圖1為基坑支護斷面圖。

4 分項工程說明

4.1 支護樁

支護樁樁徑1 000 mm；樁身混凝土強度C30；樁身主筋為HRB400(三級鋼)，直徑16 mm/20 mm，箍筋為HPB300；主筋采用雙面搭接焊連接，焊接長度5d，或采用機械連接；鋼筋保護層厚度為70 mm；支護樁縱主筋錨入冠梁長度600 mm；樁身混凝土應一次澆筑完成。

4.2 冠梁和腰梁

截面尺寸：高×寬=1 000 mm×700 mm；混凝土強度：C30；主筋為HRB400(三級鋼),直徑20 mm，箍筋為HPB300，直徑10 mm；主筋采用雙面搭接焊連接，焊接長度5d，或采用機械連接；鋼筋保護層厚度為50 mm；冠梁一次性澆筑。

4.3 土釘墻支護

土釘支護：鋼管土釘采用外徑48鋼管制作，孔內灌注32.5R素水泥漿，注漿壓力不小于0.6 MPa。面板網筋采用φ6@200×200鋼筋網片制作；支護面噴射M10水泥砂漿，厚度80 mm～100 mm。

4.4 樁間土防護

樁間土防護面層材料及工藝設計：1)支護樁兩側預埋(或鉆孔植入)C16鋼筋(豎向間距1 500 mm，預埋(或鉆孔植入)支護樁內長度300 mm，外露200 mm)；2)掛設φ2.8@200×200鋼絲網片；3)噴射厚度50 mm～80 mm的M10砂漿。

4.5 預應力錨索

錨索注漿采用純水泥漿，水泥采用P.O42.5R，水灰比0.5～0.55，注漿體強度M30；錨索鉆孔直徑自由段150 mm；錨索按相關要求進行驗收試驗；錨索防腐：自由段外套φ25 PVC管，外錨頭(墊板、錨具等)除銹、清潔后刷防銹漆一遍；錨索張拉需在錨固體強度達到設計強度的75%且不小于22.5 MPa后進行。

設計預應力錨索參數如表1所示。

表1 預應力錨索設計參數表

5 基坑開挖、維護與監測

5.1 基坑開挖

1)施工時考慮挖土的周期，為節約時間，可先挖出第一層土釘墻施工的工作面，邊做土釘，邊開挖中心地段的土方，支護樁隨著土釘墻的支護施工，可多工作面多臺機械同時施工。當支護樁強度達到開挖階段的設計強度時，再開挖下一層；做完冠梁和錨索施工，等強度達到要求后，在施加預加力后，方可開挖下層土方；對于土釘墻，在土釘、噴射混凝土面層的養護時間大于2 d后，方可開挖下層土方。

2)按支護結構設計規定的施工順序和開挖深度分層開挖，分層開挖深度不超過2.5 m；開挖至錨桿、土釘施工作業面時，開挖面與錨桿、土釘的高差不大于500 mm；開挖時，挖土機械不得碰撞或損害錨桿、土釘墻墻面等構件,不得損害已施工的基礎樁；當開挖揭露的實際土層性狀或地下水情況與設計依據的勘察資料明顯不符，或出現異常現象、不明物體時，應停止挖土，在采取相應處理措施后方可繼續挖土；挖至坑底時，避免擾動基底持力土層的原狀結構；當基坑開挖面上方的錨桿、土釘，未達到設計要求時，嚴禁向下超挖土方。

5.2 基坑維護

基坑周邊5.0 m范圍內施工材料、設施或車輛荷載嚴禁超過設計要求的地面荷載限值10 kPa；雨期施工時，應在坑頂、坑底采取有效的截排水措施；排水溝、集水井應采取防滲措施；基坑周邊地面宜作硬化或防滲處理；基坑周邊的施工用水應有排放系統，不得滲入土體內；當坑體滲水、積水或有滲流時，應及時進行疏導、排泄、截斷水源；開挖至坑底后，應及時進行混凝土墊層和主體地下結構施工。

5.3 基坑監測

本基坑安全等級為一級，根據規范JGJ 120—2012建筑基坑支護技術規程第8.2.2條規定，本方案對基坑支護結構體設計16個沉降變形監測點，對基坑開挖影響范圍內的建筑物布置建筑物沉降監測點，對支護結構設計水平變形監測點16個；在基坑監測過程中若發現基坑坡體變形較大時，應根據實際情況增設監測點。在施工過程中，開挖深度不大于5 m時，2 d進行一次監測；開挖深度在5 m～10 m時，1 d進行一次監測；開挖深度大于10 m時，1 d進行一次監測。當有以下情況：基坑及周邊大量積水，長時間連續降雨，市政管道出現泄漏；鄰近建筑突發較大沉降，不均勻沉降或嚴重開裂；支護結構出現開裂；基坑附近地面荷載突然增大或超過設計限值等突發情況時需提高監測頻率。

6 支護結構體質量檢測

1)防護面層混凝土現場要留置試塊，進行強度試驗，每500 m2噴射混凝土面積試驗數量取試塊一組，每組試塊3個；土釘墻及樁間土防護的噴射混凝土面層厚度要進行檢測，每500 m2噴射混凝土面積檢測一組，每組的檢測點3個。

2)排樁。

支護樁采用低應變動測法檢測樁身完整性，檢測樁數控制在總樁數的20%以上，并且不得少于5根。

3)預應力錨索。

錨桿的固結體強度達到設計強度的75%后進行檢測，數量不少于錨索總數的5%，檢測錨桿采用隨機抽樣的方法選取；檢測試驗的張拉值按設計軸向拉力標準值的1.4倍進行；檢測試驗按本JGJ 120—2012建筑基坑支護技術規程附錄B的驗收試驗方法進行。

7 基坑安全保證措施

應設立應急救援小組，編制救急搶險專項方案，準備足夠的救援機具設備和救援材料；及時獲取天氣信息，預先做好大雨、暴雨來臨時各項應急搶險措施的準備工作；建立基坑監測信息反饋系統，基坑開挖過程中，加強監測，發現異樣，及時上報項目部，及時處理。

8 其他說明

1)施工時應制定詳細的安全文明施工措施；2)遵循動態設計、信息化施工原則，在基坑土方開挖及支護結構體施工過程中，若發現地層分布情況與設計擬定的地層分布情況差別較大，或發現地下不明埋藏物致使設計支護結構體無法按圖施工時，應及時通知勘察單位及基坑支護設計單位到現場予以確認，以調整方案設計。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術規程[S].

[2] GB 50497—2009，建筑基坑工程監測技術規范[S].

[3] JGJ 311—2013，建筑深基坑安全施工技術規范[S].

[4] GBJ 50010—2010，混凝土結構設計規范[S].

[5] XJJ 038—2008，新疆建筑基坑土釘統一技術規定[S].

[6] GB/T 5224—2003，預應力混凝土用鋼絞線[S].

[7] GB/T 14370—2007，預應力筋用錨具、夾具和連接器[S].

Study on deep foundation support scheme and application of sandy cobble stratum

Wang Zhen Li Hua

(ChinaRailway3rdBureauGroupBuildingInstallationEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Taking commercial square deep foundation support engineering of Xinjiang-Urumqi railway bureau as an example, the paper analyzes its regional geological conditions and surrounding environment, discusses its construction duration and economy, and puts forward composite support scheme by combining soil nailing wall with pile anchor. Combining with fast rotary drilling construction advantages in sandy cobble stratum, it solves earthwork construction and long support construction duration, and achieves expected economic effect.

sandy cobble stratum, deep foundation support, anchor cable, bored pile

1009-6825(2015)07- 0049- 03

2014-12-27

王 朕(1978- )，男，工程師； 李 華(1982- )，男，工程師

TU463

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