西安某基坑工程支護設計

黃忠春 韓文卿

(長安大學地質工程與測繪學院 陜西 西安 710064)

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西安某基坑工程支護設計

黃忠春 韓文卿

(長安大學地質工程與測繪學院 陜西 西安 710064)

西安某水廠基坑臨近秦嶺山脈、曲峪河與環山公路，確保基坑的安全是項目設計的重中之重。本文根據基坑所處復雜的周邊環境，結合工程地質、水文地質條件,兼顧基坑開挖深度,經過綜合考慮各種因素最終選擇土釘墻支護結構作為支護方案,經軟件計算及工程類比,能夠滿足基坑開挖及安全使用。

基坑工程；支護設計；土釘墻

前言

隨著我國城市化建設的迅速發展，地下工程不斷涌現，隨之而來的基坑工程越來越多。基坑工程的建設不可避免地會遇上地質環境復雜的情況。本工程位于曲峪河與環山公路(107省道)相交處東北側，地質環境較為復雜，筆者針對基坑所處的不同周邊環境，結合地質條件及基坑深度，采用放坡+土釘墻結構型式，經計算分析，結合同臺場地的工程類比，說明本項目的基坑支護設計安全可靠，保證后續施工，為類似黃土基坑提供經驗參考。

一、工程概況

擬建水廠工程占地面積約640×485m2，共包括21個建(構)筑物，擬用基礎型式及基礎埋深：構筑物為筏板基礎，建筑物為獨立柱基或條基。擬建場地地勢南高北低，地形由南向北呈一緩坡狀，地面高程介于476.83～491.06m之間，南北相對高差約14.23m。場地地貌單元屬山前洪積扇。本工程基坑相對開挖深度為5.40～8.40m。基坑開挖有排泥濃縮池、回流排水池、主配電室、加氯間及自用水泵房深基坑土方開挖，本文選取主配電室基坑作為研究對象，討論基坑基坑支護設計方案。

二、地質條件

(一)工程地質條件。根據巖土工程勘察報告，對基坑開挖及支護設計影響范圍內的地層情況如下：①耕土：黃褐色，含植物根系及砂粒，結構疏松。層厚0.20-1.30m，層底深度0.20-1.30m，層底高程476.53-490.62m。②-1黃土狀土：褐黃色，大孔結構，含氧化鐵和粗砂顆粒，土質不均勻。可塑狀態。層厚0.40-12.40m，層底深度0.90-12.80m，層底高程468.50-489.12m。②-2粗礫砂：褐黃色，含云母及少量卵石，級配較好，具層理。稍濕～濕，中密狀態。層厚0.30-4.70m，層底深度1.60-9.80m，層底高程468.97-481.59m。②-3卵石：主要由沉積巖、石英巖等碎塊組成，磨圓度較好，呈亞圓形，一般粒徑20～70mm，偶見漂石，級配較好，充填30～40%砂礫及少量粘性土。稍濕～濕，中密狀態。層厚0.30-10.20m，層底深度0.90-11.90m，層底高程468.03-485.32m。

(二)水文地質條件。場地南部為中低山區，西部緊鄰曲峪河。曲峪河平時干涸無水，無地表徑流，雨季為山區洪水排泄通道。據調查，該河雨季水位上漲，但一般淹沒不到場地。擬建場地地下水埋深較大，最大勘探深度18.0m深度范圍內未見到地下水，由于場地地下水埋深較大，設計可不考慮地下水對擬建建(構)筑物抗浮問題。

三、基坑工程支護設計方案

主配電室建筑外形尺寸為21.8m×20m，建筑地上高度為6.3m。結構安全等級為二級，結構形式為鋼筋混凝土框架結構，現澆鋼筋混凝土屋蓋和屋面梁，條形基礎。基坑開挖深度5.4m，依據《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-2012)，判定本工程基坑安全等級屬三級。

(一)支護設計方案。擬建建筑物基坑采用土釘墻支護結構。因在砂卵石層土釘成孔施工困難，改為鍾擊花管，花管傾角為20°，豎向間距1.5m，橫向間距1.5m。坑壁采用?6.5@250雙向鋼筋網片，橫向設1Φ14加強筋，C20砼面層80厚；基坑按1:0.5放坡。基坑平面及剖面簡述如下：

圖1 基坑平面圖

1-1剖面：基坑西側V型濾池，深度3.3m，放坡1:0.5，采用雙排花管和雙向鋼筋網片，花管長度4m，豎向間距1.5m，橫向間距1.5m，嵌固深度1.25 m。

圖2 1-1剖面圖

2-2剖面：基坑東側主配電室，深度5.4m，放坡1:0.5，采用雙排無縫鋼管，長度6.0m(D=48mm，t=2.5mm)和雙向鋼筋網片，豎向間距1.5m，橫向間距1.5 m，嵌固深度1.8 m。

圖3 2-2剖面圖

(二)地下水控制措施。為方便施工、保證基坑安全，應采用臨時排水措施排除地表水和基坑作業面積水。排水措施包括地表排水，支護內部排水，以及基坑排水，以避免土體處于飽和狀態并減輕作用于面層上的靜水壓力。(1)地表排水：在基坑外邊設置排水溝，使雨水往基坑外流入排水溝內排走。(2)支護內部排水：在支護面層背部應插入長度為40～60cm、直徑不小于4cm的排水管，以便將噴射混凝土面層后的積水排出。(3)基坑排水：為了排除集積在工作面的滲水和雨水，在土釘工作面內設置臨時排水土溝和集水坑，排水溝離開邊壁0.5～1.0m，截面不應過大，坑內有積水時應及時抽出。

(三)理正軟件計算。以1-1剖面的基坑為例，基坑四周附近沒有建筑物，可以明挖，因砂卵石層土釘成孔施工困難，采用鍾擊花管代替土釘。進入端砸扁防止土進入花管體內并且防止注漿時跑漿。經理正軟件計算得出西側面最大位移17.13mm，東側面最大位移19.09mm其變形控制完全符合規范要求。

圖4 位移包絡線

四、結語

基坑工程是一項綜合復雜的巖土工程，極易造成基坑險情、事故，原因也是多方面的，需要設計和現場施工人員做好充分準備，提高警惕，規范作業。本文根據基坑所處的環境條件，靈活選擇花管代替土釘結構作為支護方式，通過理正軟件計算及行業專家評審，證明基坑支護設計既可以滿足安全要求又是經濟合理的，同時確保基坑四周交通正常運行。

[1]《建筑基坑工程監測技術規范》(GB50497-2009).

[2]《濕陷性黃土地區建筑基坑工程安全技術規程》(JGJ167-2009).