杭州城東某深基坑工程支護設計分析

陳 圣 賢

(浙江大學建筑設計研究院有限公司，浙江 杭州 310012)

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杭州城東某深基坑工程支護設計分析

陳 圣 賢

(浙江大學建筑設計研究院有限公司，浙江 杭州 310012)

結(jié)合杭州城東某工程的地質(zhì)條件，分析了該工程基坑支護的重點，介紹了土釘墻支護、SMW工法樁結(jié)合鋼筋混凝土支撐、可回收式錨索支護的應用技術(shù)，并分析了各支護結(jié)構(gòu)的適宜性，為類似工程提供參考。

基坑支護，土釘墻，SMW工法樁，可回收式錨索

1 工程概況

該工程位于杭州市鐵路東站核心樞紐區(qū)，基坑呈東西向狹長不規(guī)則形狀，分東西二區(qū)塊：東區(qū)塊為2層地下室，開挖深度為10.20 m，西區(qū)塊為1層地下室，開挖深度為6.6 m；基坑北側(cè)為城市快速路，沿路綠化帶高出場地約3 m；東側(cè)為在建城市主干道，南側(cè)為現(xiàn)狀河道，西側(cè)為空地，東區(qū)北側(cè)場地有垃圾中轉(zhuǎn)站位于基坑內(nèi)暫未拆除，該范圍內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)主體以及支護結(jié)構(gòu)需待垃圾中轉(zhuǎn)站拆除后施工。

2 工程地質(zhì)條件

場地位于錢塘江北岸沖積平原區(qū)，近20 m深度范圍內(nèi)以粉土、粉砂為主，具體為①-0填土，全場分布，層頂高程為7.71 m～5.34 m，層厚0.3 m～2.7 m；①-2a砂質(zhì)粉土(滲透系數(shù)Kv=1.07E-04 cm/sec，Kh=2.01E-04 cm/sec)，全場分布，層厚1.3 m～5.8 m；①-2b砂質(zhì)粉土混粉砂(滲透系數(shù)Kv=2.13E-04 cm/sec，Kh=3.81E-04 cm/sec)，全場分布，層厚2.6 m～8.1 m；②-2b粉砂(滲透系數(shù)Kv=6.45E-04 cm/sec，Kh=8.72E-04 cm/sec)，全場分布，層厚2.0 m～11.5 m；③-2a淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層頂高程為-7.06 m～-13.70 m，全場分布，層厚7.0 m～14.0 m；③-2b淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層厚5.4 m～8.8 m；④-1粉質(zhì)粘土，層頂高程為-25.71 m～-38.30 m，層厚1.4 m～12.6 m。

3 基坑支護設計方案

3.1 本基坑工程特點與重點分析

1)基坑面積大，形狀不規(guī)則，基坑東西跨度約550 m，南北跨度15 m～150 m不等，基坑面積約66 000 m2，周長約1 300 m(其中東區(qū)塊面積31 000 m2，周長575 m)；2)東區(qū)周邊環(huán)境相對復雜，且開挖深度較深，是本工程設計重點、難點；3)東區(qū)場地北側(cè)垃圾中轉(zhuǎn)站范圍需考慮二期施工是本工程另一難點；4)場地開挖深度影響范圍內(nèi)以砂質(zhì)粉土和粉砂為主，土層力學性質(zhì)好，但滲透系數(shù)大，基坑開挖期間地下水降、止、排處理是本基坑工程重點。

3.2 支護結(jié)構(gòu)選型分析

1)東區(qū)開挖深度深，按鐵路東站樞紐核心區(qū)支護結(jié)構(gòu)禁超紅線的控制原則，支護結(jié)構(gòu)首選排樁結(jié)合內(nèi)支撐支護體系。2)根據(jù)地質(zhì)條件，20 m深度范圍內(nèi)以粉土、粉砂為主，滲透系數(shù)大，排樁類型首先考慮止水效果好、施工工藝成熟的SMW工法樁，該工法樁中三軸水泥攪拌樁可同時作為止水帷幕，其內(nèi)插H型鋼形成具有一定強度和剛度，是一連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體；同時應采取有效的降水措施。3)東區(qū)北側(cè)垃圾中轉(zhuǎn)站范圍后施工，導致南、北兩側(cè)相應范圍無法設置對撐，考慮采用可回收式拉錨形式；4)西區(qū)1層地下室基坑開挖較淺，支護結(jié)構(gòu)應考慮經(jīng)濟性。

3.3 支護方案選擇

1)SMW工法樁結(jié)合鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護體系。東區(qū)開挖深度10.2 m，工法樁形式為φ850@600三軸水泥攪拌樁內(nèi)插H700×300×13×24型鋼，H型鋼長23 m，采用隔一插一的形式。為節(jié)約工程造價，樁頂設置于地面下3 m，上部3 m根據(jù)場地情況放坡支護或土釘墻支護；樁頂設置一道鋼筋混凝土支撐，支撐布置于東北角，東南角設置兩個角撐以及對撐形式，主撐截面800×800，換撐利用地下室底板素混凝土傳力帶、樓板鋼筋混凝土傳力帶兩次換撐，解決了支撐拆除時圍護樁懸臂段長樁身受力大導致變形大的問題。

2)SMW工法樁結(jié)合可回收式預應力錨索支護體系。東區(qū)北側(cè)垃圾中轉(zhuǎn)站范圍后施工，為解決無法布置對撐的難題，設計采用一排可回收式擴大頭預應力錨索。擴大頭預應力錨索設計：傾角25°，間距2.4 m(兩樁一錨)，全長24 m，自由段Lf=16 m，擴大頭錨固段8 m，鉆孔直徑150 mm，擴大頭直徑800 mm，設計抗拔力特征值610 kN、鎖定力400 kN；配筋采用4根φ15.2 mm無粘結(jié)鋼絞線，為確保回收率100%，設計采用某專利的回收技術(shù)，該技術(shù)采用特制的承壓板,鎖住U形回轉(zhuǎn)的鋼絞線，回收時解鎖拔出鋼絞線；采用兩次換撐設計，待樓板鋼筋混凝土傳力帶強度達到設計要求時即可回收鋼絞線，也可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況待回填至壓頂梁底0.5 m～1.0 m時回收鋼絞線。

3)土釘墻支護體系。該圍護體系邊開挖邊支護，具有經(jīng)濟、快速的優(yōu)勢，適用于周邊環(huán)境較好、地質(zhì)條件好且對基坑變形要求不高的基坑。基坑西區(qū)周邊環(huán)境相對簡單，開挖深度淺，全部采用土釘墻支護結(jié)構(gòu)，二級放坡開挖形式，土釘材料采用直徑22三級鋼筋，間距1.2 m，長8 m，傾角10°，孔徑110 mm。

4)基坑降水設計。經(jīng)過降水計算結(jié)合工程經(jīng)驗在基坑內(nèi)外共布置252口自流深井，深度15 m～18 m；基坑開挖前一周開始降水，降水深度要求：1層地下室范圍降水全部降至開挖面以下0.5 m～1.0 m；2層地下室范圍，臨近道路位置基坑外控制性降水，降水深度控制地面下5 m～6 m，西側(cè)河道降至開挖面以下0.5 m～1.0 m。

坑外地表采用300 mm×400 mm排水溝，周邊每隔20 m～30 m設一口800×800×1 000集水井。地下水經(jīng)排水溝、集水井沉淀處理后排入周邊雨污水管道。

3.4 可回收式擴大頭錨索施工要求

1)錨索水平、垂直方向的孔距誤差不應大于100 mm；偏斜率不應大于錨索長度的2%。2)采用高壓水泥漿噴射擴孔，擴孔的高壓噴射壓力大于20 MPa，噴嘴移動速度20 cm/min；高壓噴射注漿的水泥選用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1.0～1.5。3)錨固段注漿材料采用純水泥漿，水泥漿采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1∶0.4～1∶0.5，注漿壓力保持在1.0 MPa左右。4)張拉：錨索施工完畢養(yǎng)護20 d后進行張拉和鎖定，冬季施工時可摻適量早強劑提高早期水泥強度。5)每一根錨索施工須做好施工記錄表，按中華人民共和國行業(yè)標準JGJ/T 282—2012高壓噴射擴大頭錨桿技術(shù)規(guī)程附錄C制表。6)擴大頭直徑的試驗檢驗可采用下列方法：a.在基坑旁邊相同土層中進行擴孔實驗，通過現(xiàn)場量測和現(xiàn)場開挖量測；b.在錨索設計位置進行試驗性施工，通過灌漿量計算驗證擴大頭直徑。7)待鋼筋混凝土傳力帶強度達到100%設計強度時回收鋼絞線，須確保100%回收。8)錨索抗拔試驗應在注漿體滿28 d或注漿體強度達到設計強度80%后進行，試驗數(shù)量不小于總數(shù)5%，且不少于5根；錨索抗拔力最大試驗荷載不小于800 kN。

3.5 基坑監(jiān)測

為確保基坑開挖的安全和地下結(jié)構(gòu)施工的順利進行，應對整個施工過程進行監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容主要為土體深層水平位移、地下水位、支撐軸力監(jiān)測，以及基坑周邊道路的沉降、水平位移等。

4 結(jié)語

設計方案以安全、經(jīng)濟為原則，針對基坑不同特點選擇合理的圍護結(jié)構(gòu)形式。針對東區(qū)塊開挖深度深以及地下水位高、土層滲透系數(shù)大、降水難的重難點，提出SMW工法樁作為止水圍護樁，并結(jié)合內(nèi)撐以有效控制基坑變形；針對局部后施工的難點部位采用可回收式錨索，避免了圍護結(jié)構(gòu)體系不同期施工帶來的不利影響，確保基坑安全。該工程已于2014年通過竣工驗收，基坑開挖至回填期間基坑變形小，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)均在設計要求的預警值以內(nèi)。本工程中采用某專利技術(shù)的擴大頭錨索100%成功回收，對該地區(qū)的類似基坑工程有一定的參考借鑒意義。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

[3] JGJ/T 199—2010，型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程[S].

[4] GB 50086—2001，錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范[S].

[5] JGJ/T 282—2012，高壓噴射擴大頭錨桿技術(shù)規(guī)程[S].

Analysis on a deep foundation pit engineering support design in east Hangzhou

Chen Shengxian

(ZhejiangUniversityArchitecturalDesignResearchInstituteLimitedCompany,Hangzhou310012,China)

Combining with a engineering geological condition in east Hangzhou, this paper analyzed the engineering foundation pit support focus, introduced the application technology of soil nailing wall support, SMW pile combining with reinforced concrete support, recyclable type cable support, and analyzed the suitability of each support structure, provided reference for similar engineering.

foundation pit support, soil nailing wall, SMW pile, recyclable type cable

1009-6825(2016)32-0084-02

2016-09-03

陳圣賢(1981- )，女，工程師

TU463

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