海口大英山地區某基坑支護工程設計分析

范 然, 邵 勇

(湖北省城市地質工程院,湖北 武漢 430074)

海口大英山地區主要基坑支護形式為樁錨支護,基坑施工過程中,基坑周邊環境隨時發生變化,本文以海口大英山地區某基坑支護為例,因周邊環境發生改變造成的支護設計變更進行探討,為以后類似工程提供借鑒。

1 工程概況

擬建項目場地位于海南省海口市海府路。擬建5棟19～31層高層建筑、附屬2～4層商業裙樓,2層整體地下室,場地室外標高按照15.8 m考慮。場地地形開闊,地勢平坦,為原住宅樓拆除整平而成,現已基本整平。勘察期間各孔口高程介于15.41～17.05 m之間,高差1.64 m。

本工程標高±0.00相當于絕對標高16.300 m,基坑開挖深度為9.10～9.50 m,基坑周長約590 m,面積約15 634 m2。

2 工程地質、環境條件

2.1 周邊環境

基坑周邊環境概化圖所示(見圖1),基坑西側為1～9層房屋建筑群,后期規劃建設為勛亭路,構建物距離紅線最近為10.3 m;西北側為停車場,緊鄰紅線分布3層居民樓,采用天然基礎,基礎埋深約1.5 m;北側為廣場路(規劃道路),道路中線距離紅線20.0 m;東側為規劃道路(大英山西一路),道路中心線距離紅線15.0 m;基坑東面南側距離地下室外墻2.2 m處有一8棟居民樓(22.5 m×18.5 m,筏板基礎,埋深未知)未拆除,基坑施工前能拆除完成。

圖1 基坑周邊環境概化圖Fig.1 Generalization of surrounding environment of foundation pit

2.2 地質概況

2.3 水文地質條件

場地地下水主要為賦存于④層粗砂、⑥層粉砂層中的孔隙型潛水,主要接受大氣降水和側向徑流的補給,排泄方式是地表蒸發和側向徑流。其含水層厚度大,透水性好,屬強透水層。其穩定水位埋深為7.9 m(高程為7.83 m)。根據區域資料,該地區地下水年水位波動幅度約為1.50 m。

表1 地層表Table 1 Stratigraphic table

3 原圍護設計方案

3.1 支護方案

圍護總體設計思路為:①采用樁頂放坡+樁錨支護形式;②樁頂有放坡空間,盡量放坡;③基坑西北側,房屋距離地下室結構外墻較近,基礎埋深約1.5 m,錨索設置深度考慮為2.5 m,設置400×600腰梁,與支護樁連接;④止水帷幕為樁間設置高壓旋噴樁。

采用樁錨支護形式:①樁頂放坡1.5～3.0 m;②支護樁采用直徑為0.8～0.9 m灌注樁,樁間距1.1～1.2 m;③設置一排錨索,錨索間距2.2～3.6 m,樁間采用掛網噴砼方式。基坑設計按表2土工參數進行計算[1],典型圍護剖面見圖2。

表2 土工參數表Table 2 Geotechnical parameter table

3.2 降水方案

場地地下水主要為賦存于④層粗砂、⑥層粉砂層中的孔隙型潛水,主要接受大氣降水和側向徑流的補給。降水方案為:落地式止水帷幕(穿透⑥層粉砂層,進入下一層土至少2.0 m)+坑內布置管井降水+坑外設置觀測井(兼作回灌井)。管井布置于支護樁與地下室結構外墻之間，間隔50.0 m設置(降水期間不影響結構施工)。

4 周邊環境變化與方案變更

4.1 管廊工程施工

場地廣場路側新增規劃5.1 m×3.0 m雙倉支線綜合管廊,管廊埋深超6.8 m,管廊支護采用SP-IV型拉森鋼板樁+鋼管支撐形式,管廊緊貼項目區紅線。

場地大英山西一路側新增規劃2.4 m×1.6 m纜線式管廊,管廊埋深約3.0 m,管廊支護采用放坡開挖,管廊檢查井集水坑底標高為-4.80 m。

廣場路側綜合管廊基坑工程及主體結構施工工期與本工程基坑及地下室施工工期沖突,導致本基坑工程該支護段原設計錨索無法施工,對應區段基坑支護方案發生變更。變更如下:①鉆孔灌注樁由Φ800(900)@1 100(1 200)變更為Φ1 100@1 500,高噴樁由Φ750@1 100(1 200)變更為Φ800@1 500。②錨索設置深度由-1.90 m調整為-6.50 m,錨索間距調整為1.5 m,典型剖面圖見圖3。

圖2 原圍護典型剖面Fig.2 Typical section of original enclosure

圖3 廣場路管廊變更段典型剖面圖Fig.3 Typical section of changing section of plaza road corridor

圖4 大英山西一路管廊變更段典型剖面圖Fig.4 Typical section of the changing section of the western corridor of Dayingshan road

大英山西一路側管廊集水坑開挖深度在錨索設置深度以下,管廊集水坑施工會切斷錨索，使得基坑失穩，對應區段基坑支護方案必須發生變更。方案變更如下:錨索設置深度由-1.90 m調整為-3.90 m,錨索間距不變,剖面圖見圖4。

4.2 8F民房段

基坑施工期間,基坑東面南側8F民房無法順利拆除,導致基坑坡頂荷載增加,對應區段變更如下:①鉆孔灌注樁由Φ800@1 100變更為Φ1 200@1 500,坡頂不放坡,高噴樁由Φ750@1 100(1 200)變更為Φ800@1 500;②單排錨索變更為兩排錨索,錨索設置深度分別為-2.5 m和-5.0 m,錨索間距由2.2 m調整為1.5 m,典型剖面圖見圖5。

該段支護樁施工時,局部區域存在地下障礙物,支護樁無法順利成孔,將該區域挖開后,地障實為8F民房外挑基礎,外挑基礎影響支護樁施工段長2.8 m,基礎邊距離地下室外墻1.16～1.413 m。該區段變更如下:①鉆孔灌注樁由Φ1 200@1 500變更為Φ800@1 100,坡頂不放坡;②錨索設置深度變更為-2.5 m和-4.0 m,錨索間距調整為1.1 m;③底板與支護樁間區域,用與底板同標號混凝土與底板一同澆筑;④在中板10.695 m處設置換撐板,待換撐板強度達到要求后,拆除兩排錨索。典型剖面圖見圖6。該段平面圖見圖7。

4.3 計算對比分析

采用理正深基坑計算對變更前后的設計方案進行對比分析。

4.3.1 廣場路管廊規劃段

廣場路管廊段基坑開挖深度為9.1 m,圖8、圖9為該段原方案、變更方案開挖到底時地層及圍護結構水平位移。變更后方案支護樁最大水平位移為30.46 mm,較原方案14.30 mm水平位移有所增大,但是仍在安全范圍內[2]。說明變更方案可以保證基坑順利開挖。

4.3.2 8F民房段

8F民房段開挖深度為9.1 m,圖10、圖11為8F民房段原方案、變更方案開挖到底時圍護結構水平位移圖,原方案支護樁最大水平位移為14.90 mm,變更后最大水平位移為14.37 mm,結構水平位移基本沒有變化。說明在坡頂荷載急劇增加,加大樁徑,設置多排錨索是可行的設計方案。

圖5 8F民房變更段典型剖面圖Fig.5 8F typical section of changing section of civil house

圖6 8F民房基礎外挑段變更剖面圖Fig.6 The change profile of the base pick section

圖12為8F民房基礎外挑段變更方案開挖到底維護結構水平位移圖，圖13為8F民房基礎外挑段換撐拆錨索后圍護結構水平位移圖。基礎外挑段由于現場場地受限,采用換撐拆錨措施,開挖到底位移18.70 mm,換撐拆錨后,支護樁最大水平位移為22.87 mm,雖然位移有所增加,但是也在安全范圍內[2]。說明由于場地受限,采用換撐拆錨措施是可行的。

圖7 8F民房段平面位置圖 Fig.7 8F plan of residential building section

5 效果與結論

現階段,基坑已開挖到底,地下室整體施工至中板,根據監測數據顯示基坑整體穩定的,基坑未出現涌水現象。

(1) 在場區地下水類型為孔隙型潛水時,采用落地式止水帷幕+管井降水,管井設置于圍護樁與地下室結構外墻間,避免管井對結構施工造成影響,是切實可行的。

(2) 基坑管廊側的施工占用的原有設計錨索施工位置,通過加大支護樁樁徑、降低錨索位置、縮短錨索間距,保證了工程的順利實施。

(3) 8F民房段,樁頂荷載急劇增加,通過加大支護樁徑、增加錨索排數,使得基坑順利開挖。

(4) 8F民房懸挑段,采用底板回填和中板換撐后拆除錨索腰梁,有效地解決了該段支護空間嚴重不足的問題。