某基坑工程支護(hù)設(shè)計與施工方案

趙來斌

（內(nèi)蒙古城鎮(zhèn)建設(shè)水文中心，內(nèi)蒙古呼和浩特010010）

·巖土工程·

某基坑工程支護(hù)設(shè)計與施工方案

趙來斌*

（內(nèi)蒙古城鎮(zhèn)建設(shè)水文中心，內(nèi)蒙古呼和浩特010010）

某工程基坑深10m左右，地層以粉土和粗（礫）砂為主，開挖深度較大，為確保工程安全，且不影響場地周邊環(huán)境，須進(jìn)行支護(hù)。該工程基坑采用了排樁聯(lián)合預(yù)應(yīng)力錨索及排樁（懸臂樁）進(jìn)行支護(hù)，對其地質(zhì)條件、基坑設(shè)計及施工工藝情況進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

基坑；支護(hù)；排樁；錨索

1 概述

某工程位于呼和浩特市賽罕區(qū)烏蘭察布東路南側(cè)。小區(qū)1#樓為辦公樓及商業(yè)，辦公樓19層，高79.8m，商業(yè)4層，高23.7m；2#樓為住宅，20層，高61.5m，均為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，整體設(shè)計2層地下室；總建筑面積約4.3×104m2。基坑開挖深度自然地面以下為10.0m左右，開挖深度較大，根據(jù)場地周圍環(huán)境，必須進(jìn)行支護(hù)。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

場地內(nèi)地層主要為雜填土、粉土和粗（礫）砂，土層性質(zhì)分述如下：

①雜填土：雜色，稍濕，松散，含建筑垃圾。厚度0.50～3.70m。

②粉土：黃褐色，稍濕—濕，中密—密實(shí)，分布不連續(xù)，厚度變化較大，部分為粉質(zhì)粘土，頂板埋深0.50～3.70m，底板埋深3.10～8.30m，厚度1.20～6.10m。

③粗（礫）砂：黃褐色，濕—飽和，稍密—中密，局部夾粉土及粉細(xì)砂、中砂薄層，頂板埋深2.40～8.30m，底板埋深8.60～12.50m，厚度2.50～8.30m。

③1粉土：黃褐色，濕，中密—密實(shí)，頂板埋深7.20～11.10m，底板埋深9.60～11.40m，厚度0.30～1.20m；屬中壓縮性土。

④礫砂：黃褐色，飽和，中密—密實(shí)，夾有粉土及中粗砂薄層，局部為圓礫，頂板埋深8.60～12.80m，底板埋深15.30～18.50m，厚度3.30～8.90m。

⑤粉土：黃褐色、淡綠色，稍濕—濕，密實(shí)，頂板埋深 15.30～18.50m，底板埋深 18.30～21.10m，厚度0.70～5.20m；屬中壓縮性土。

2.2 水文地質(zhì)條件

場地內(nèi)地下水的賦存、運(yùn)移規(guī)律主要受地形、地貌條件及地層巖性的控制，潛水穩(wěn)定水位為12.0m左右，其補(bǔ)給主要靠補(bǔ)給主要靠側(cè)向徑流補(bǔ)給、大氣降水入滲補(bǔ)給，排泄方式以徑流排泄和垂直人工開采（包括施工降水）為主，地面蒸發(fā)為輔，徑流方向自東北向西南。其動態(tài)特征隨季節(jié)變化，一般來說，春、冬季為枯水期，水位會有所下降，夏、秋季為豐水期，水位會有所上升，年變化幅度為1.50～2.00m，但近幾年由于受到城市大規(guī)模抽取地下水及施工降水等基礎(chǔ)工程的影響，其動態(tài)變化較為復(fù)雜。地下水位位于基底之下，不需要進(jìn)行施工降水。地下水對本工程開挖、支護(hù)無影響。

3 支護(hù)方案及原理

3.1 基坑安全等級

考慮到基坑開挖深度、周邊環(huán)境，按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)，基坑側(cè)壁安全等級劃定為一級；使用期限一年。

3.2 支護(hù)方案

根據(jù)建建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、場地條件及周邊環(huán)境，充分考慮后續(xù)施工用地及場地情況，遵循在保證安全的前提下盡可能降低造價，縮短工期的原則，并最大可能地減小回填量。針對本場地的周邊環(huán)境條采用排樁聯(lián)合錨索及排樁（懸臂樁）對本工程進(jìn)行支護(hù)，詳細(xì)分區(qū)見圖1。

圖1 基坑分區(qū)示意圖

各分區(qū)具體措施如下：

（1）I—Ⅳ區(qū)采用排樁＋錨索支護(hù)支護(hù)。樁徑?800mm，樁間距1.60m，樁長14.80m，樁頂位于自然地坪下-1.50m，嵌固段長6.3m。冠梁寬900mm，高700mm。每樁設(shè)2排錨索，腰梁采用20a槽鋼，錨索布置情況如表1所示。

表1 錨索設(shè)置參數(shù)表

（2）Ⅴ區(qū)采用懸臂樁支護(hù)。樁徑800mm，樁間距1.60m，樁長14.80m，樁頂位于自然地坪下-1.50m，嵌固段長6.3m。冠梁寬900mm，高700mm。

3.3 方案設(shè)計驗(yàn)算

本次設(shè)計采用理正深基坑6.5版計算。根據(jù)勘察報告提供的土樣試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合呼和浩特市基坑支護(hù)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，基坑支護(hù)設(shè)計參數(shù)選取如表2所示。

表2 基坑支護(hù)設(shè)計參數(shù)表

經(jīng)驗(yàn)算，各種工況下的整體穩(wěn)定、抗傾覆、抗隆起及變形均滿足設(shè)計要求。

3.4 錨索加固機(jī)理

巖土錨固的基本原理就是利用錨(索)周圍地層巖土的抗剪強(qiáng)度來傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力以保持地層開挖面的自身穩(wěn)定，由于錨索的使用，它可以提供作用于結(jié)構(gòu)物上以承受外荷的抗力；可以使錨固地層產(chǎn)生壓應(yīng)力區(qū)并對加固地層起到加筋作用；可以增強(qiáng)地層的強(qiáng)度，改善地層的力學(xué)性能；可以使結(jié)構(gòu)與地層連鎖在一起，形成一種共同工作的復(fù)合體，使其能有效地承受拉力和剪力。

3.5 排樁加固機(jī)理

基坑臨空面形成后，由于邊坡在自重應(yīng)力下的內(nèi)部材料抗剪強(qiáng)度不能維持自身穩(wěn)定，側(cè)壁土體有向臨空面滑移的趨勢，及沿某一圓弧破壞面破壞的趨勢，打入排樁后，排樁作為擋土結(jié)構(gòu)承受了來自側(cè)向的主動土壓力作用，從而阻止了側(cè)壁土體向基坑方向的位移。

4 主要施工工藝及技術(shù)要求

4.1 排樁施工

4.1.1 施工工藝

根據(jù)地質(zhì)條件、樁的情況，排樁采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工。旋挖鉆機(jī)的具體施工方法如下：放線定樁位→鉆機(jī)就位→成孔→鉆機(jī)移位→吊放鋼筋籠→灌注砼→養(yǎng)護(hù)。

4.1.2 主要質(zhì)量技術(shù)要求

（1）鋼筋籠制作：

①鋼筋籠規(guī)格及配筋嚴(yán)格按設(shè)計圖紙要求進(jìn)行制作。

②制作前鋼筋要除銹整直，搭接焊及幫條焊的鋼筋，焊接長度單面焊不小于10d，雙面焊不小于5d。

③主筋間距±10mm，箍筋間距±20mm，籠徑±10mm，籠長±100mm。

④主筋接頭互相錯開，同一截面的接頭數(shù)量不多于主筋總數(shù)的50%，2個接頭的間距應(yīng)大于50cm。

⑤鋼筋籠制作時在鋼筋上用油漆標(biāo)明鋼筋籠在下放時的內(nèi)外側(cè)。

⑥進(jìn)場鋼筋規(guī)格符合要求，并附有廠家的材質(zhì)證明，現(xiàn)場取樣送試驗(yàn)室進(jìn)行原材及焊接試驗(yàn)檢驗(yàn)。

（2）樁孔砼灌注：

①在施工過程中要對樁體材料灌注進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。灌注時避免停泵待料。設(shè)專人指揮協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)配合，直至灌注到樁頂設(shè)計標(biāo)高以上。

②本工程采用商品砼，強(qiáng)度為C25,塌落度為180～220mm，細(xì)石砼（超流態(tài)砼）。

（3）鋼筋籠吊放：

①鋼筋籠用吊車應(yīng)保證整體、平直起吊入孔。

②籠子吊離地面后，利用重心偏移原理，通過起吊鋼絲繩在吊車鉤上的滑運(yùn)并稍加人力控制，實(shí)現(xiàn)平直起吊轉(zhuǎn)化為垂直起吊，以便入孔。

③吊放鋼筋籠入孔時，應(yīng)對準(zhǔn)孔位輕放慢放入孔，遇阻礙要查明原因，進(jìn)行處理，不得強(qiáng)行下放。

4.2 錨索施工

4.2.1 錨索施工工藝流程

挖土至設(shè)計標(biāo)高以下50cm→平整場地→測量放線→打孔→錨索制作→下入錨索→一次注漿→二次補(bǔ)漿→養(yǎng)護(hù)→腰梁、錨具安裝→張拉鎖定。

4.2.2 主要質(zhì)量技術(shù)要求

（1）錨索桿體加工與安裝。錨索桿件采用抗拉強(qiáng)度為1860MPa的預(yù)應(yīng)力鋼絞線加工而成。桿體制作應(yīng)在現(xiàn)場平坦開闊地進(jìn)行，必要時地下鋪塑料布，根據(jù)錨索設(shè)計桿體長度用砂輪鋸切斷，根據(jù)錨索所用根數(shù)每隔2.0m用火燒絲跟隔離架綁扎在一起，隔離架用1寸半的硬塑料管加工而成，鋼鉸線夾在縫隙里，非錨固段套?5mm軟塑料管，兩端用膠帶密封，桿體下端用膠帶纏緊，以便入孔底。

桿體下放時，把注漿管（?6mm塑料管）插入隔離架中心孔，距孔底50～100cm，跟鋼絞線一同沿鉆孔中心線徐徐送入孔內(nèi)，中途遇阻時，可適當(dāng)提動桿體，調(diào)整方向再下，如處理無效時，應(yīng)將桿體提出孔外，重新成孔。

（2）注漿：

①注漿是錨索施工的一道重要工序，直接決定錨索的質(zhì)量，本次錨索注漿分2次進(jìn)行，第一次以小于1MPa的注漿壓力，直至孔口處溢出純水泥漿，第一次注漿完成后2h左右進(jìn)行第二次注漿，本次補(bǔ)漿要求在人工孔口堵塞（越緊越好）狀態(tài)下，水泥漿再次自孔口溢出為止。

②注漿材料水灰比為1∶0.5的純水泥漿，用P.C.32.5水泥攪拌而成，用注漿泵進(jìn)行注漿。

5 基坑監(jiān)測

為了保證鄰近建筑物安全穩(wěn)定，基坑施工時，請第三方對基坑及鄰近建筑物進(jìn)行傾斜和沉降監(jiān)測，制定專項(xiàng)基坑監(jiān)測方案，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

5.1 監(jiān)測點(diǎn)布置

5.1.1 基坑監(jiān)測點(diǎn)布置

（1）圍護(hù)墻或基坑邊坡頂部的水平和豎向位移監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)沿基坑周邊布置，周邊中部、陽角處應(yīng)布置監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測點(diǎn)水平間距不宜大于20m，每邊監(jiān)測點(diǎn)數(shù)目不宜少于3個。水平和豎向位移監(jiān)測點(diǎn)宜為共用點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)宜設(shè)置在圍護(hù)墻頂或基坑坡頂上。

（2）圍護(hù)墻或土體深層水平位移監(jiān)測點(diǎn)宜布置在基坑周邊的中部、陽角處及有代表性的部位。監(jiān)測點(diǎn)水平間距宜為20～50m,每邊監(jiān)測點(diǎn)數(shù)目不宜少于1個。

5.1.2 基坑周邊環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)布置

（1）從基坑邊緣以外1～3倍基坑開挖深度范圍內(nèi)需要保護(hù)的周邊環(huán)境應(yīng)作為檢測對象。必要時尚應(yīng)擴(kuò)大檢測范圍。

（2）位于重要保護(hù)對象安全保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的監(jiān)測點(diǎn)的布置，尚應(yīng)滿足相關(guān)部門的技術(shù)要求。

5.2 監(jiān)測報警值

5.2.1 基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測報警值

基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測報警值應(yīng)根據(jù)土質(zhì)特征、設(shè)計結(jié)果及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)等因素確定；本次監(jiān)測參考呼和浩特當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，并參照表3確定。

表3 基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測報警值

5.2.2 基坑工程周邊環(huán)境監(jiān)測報警值

建筑基坑工程周邊環(huán)境監(jiān)測報警值根據(jù)主管部門的要求確定，本次監(jiān)測參考呼和浩特當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，并參照表4執(zhí)行。

表4 基坑工程周邊環(huán)境監(jiān)測報警值

6 結(jié)束語

基坑工程是整個建筑工程的重要組成部分，無論是投資或安全，對工程總體都有重要影響。國內(nèi)外均出現(xiàn)過，由于基坑工程設(shè)計或施工不當(dāng)而造成重大事故的工程案例，因此每個基坑工程均應(yīng)得到相當(dāng)程度的重視。本基坑工程在充分參考當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，精細(xì)設(shè)計，精心施工，最終確保了工程的順利完工，其中的一些設(shè)計和施工經(jīng)驗(yàn)可供同行借鑒和參考。

[1]JGJ120—2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]CECS22：2005巖土錨索（桿）施工技術(shù)規(guī)程[S].

[3]GB50086—2001錨索噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

Supporting Design and Construction Plan of a Certain Foundation Pit Engineering

ZHAO Lai-bing
(Urban Construction Hydrology Centre of Inner Mongolia, Hohhot Inner Mongolia 010010,China)

A certain foundation pit is about 10 m deep,with silt soil and coarse sand(gravel)as the main stratum.It is so deep that it must to be supported for project safety and to avoid affecting the surrounding environment of the site.The supporting of the engineering was adopted row pilescombined prestressed anchor cable and row piles(cantilever pile)method.The paper made a detailed introduction on its geological conditions,foundation pit design and construction technology.

foundation pit；supporting；row piles；anchor cable

TU761

B

1004-5716(2016)12-0001-04

2016-01-19

2016-01-22

趙來斌（1975-），男（漢族），內(nèi)蒙古呼和浩特人，高級工程師，現(xiàn)從事巖土工程領(lǐng)域工作。