博物館建筑基坑支護(hù)形式及處理措施

李文君 蔣克軍

(南充市政府投資非經(jīng)營(yíng)性項(xiàng)目代建中心，四川 南充 637000)

1 項(xiàng)目概況

南充市博物館、文化館、文物庫(kù)房、地下車(chē)庫(kù)項(xiàng)目位于南充市順慶區(qū)白土壩路西側(cè)、毗鄰南充市體育公園，由博物館、文化館、文物庫(kù)房、地下車(chē)庫(kù)組成，規(guī)劃建設(shè)用地面積38 119.27 m2，規(guī)劃總建筑面積46 589.04 m2(其中地上建筑面積28 921.61 m2、地下建筑面積17 667.43 m2)；本項(xiàng)目建物地上1層～4層(建筑高度31.5 m),設(shè)一層地下室，設(shè)計(jì)±0.00標(biāo)高為275.60 m。結(jié)構(gòu)形式：筒體—鋼桁架—框架組成的混合結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)形式：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、樁基，筒體下筏板基礎(chǔ)；荷載：柱底內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值2 000 kN～12 000 kN，筒體下筏板基礎(chǔ)基底反力700 kPa。后又對(duì)該項(xiàng)目局部施工作出進(jìn)一步調(diào)整，對(duì)局部地下室輪廓及部分基礎(chǔ)埋深加深，基坑深度一般調(diào)整為8.10 m～12.40 m，局部最深達(dá)15.45 m,以此達(dá)到滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范要求的目的。

2 基坑概況

2.1 地質(zhì)概況

南充市地處川中紅層淺丘區(qū)，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上位于新華夏系四川沉降帶內(nèi)、川中褶皺帶的南充西山向斜北東翼。該褶皺帶為東西向的大型寬緩向斜，無(wú)斷裂及陡傾褶皺存在，巖層產(chǎn)狀平緩，傾角1°～1.5°，巖層產(chǎn)狀近于水平。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，該項(xiàng)目建場(chǎng)區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱，無(wú)大的構(gòu)造斷裂存在，區(qū)域穩(wěn)定性好，無(wú)不良地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)跡象。建場(chǎng)地地處四川盆地中紅層丘陵地區(qū)，屬剝蝕殘丘地形地貌。場(chǎng)區(qū)西北側(cè)及東南側(cè)以前為河道，中部為臺(tái)地，后因場(chǎng)地平整，對(duì)臺(tái)地進(jìn)行了挖方、對(duì)河道進(jìn)行改道回填，現(xiàn)場(chǎng)地均已整平、地勢(shì)開(kāi)闊，總體呈北高南低。建場(chǎng)區(qū)內(nèi)高地面高程285 276.98 m 12 m,最低地面高程279 274.87 m,地面高差61.15 m 25 m。場(chǎng)區(qū)地下水屬川中紅層地下水區(qū)，主要有上層滯水、基巖裂隙水兩種類(lèi)型，總體上地下水較貧乏。上層滯水分布于人工填土中，主要受大氣降水補(bǔ)給，水量較小，空間分布不均。基巖裂隙水主要賦存于下伏強(qiáng)風(fēng)化泥巖網(wǎng)狀裂隙中，水量較小，富水性不均。本次勘察期間，于部分鉆孔中測(cè)得地下室部位的孔隙潛水靜止水位12.70 m(高程262.79 m)，對(duì)基坑開(kāi)挖無(wú)大的影響。

根據(jù)對(duì)巖土層測(cè)試指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，按GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范等規(guī)定，物理性質(zhì)指標(biāo)一般可選用平均值，抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)選用標(biāo)準(zhǔn)值，地基承載力選用特征值。以下便根據(jù)巖土參數(shù)的選用原則并結(jié)合本地區(qū)的工程經(jīng)驗(yàn)，綜合采取巖樣進(jìn)行的巖石試驗(yàn)成果，各巖土層的物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)建議值見(jiàn)表1。

表1 各巖土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值表

2.2 基坑概況

本工程周邊環(huán)境簡(jiǎn)單，基坑深度一般為6.30 m～10.0 m，局部達(dá)12.40 m～15.45 m，工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，局部地下水在基坑開(kāi)挖深度以下，對(duì)基坑施工影響不大，根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范，本基坑工程安全等級(jí)為一級(jí)。

因場(chǎng)區(qū)東西兩側(cè)周邊無(wú)緊鄰構(gòu)建筑物,且地勢(shì)較開(kāi)闊,基坑開(kāi)挖后基坑坑壁大部分地段為巖石，穩(wěn)定性較好，對(duì)建筑基坑采取適當(dāng)放坡即可解決，對(duì)上部強(qiáng)風(fēng)化巖層段可采用噴錨支護(hù)措施，對(duì)下部中風(fēng)化巖石構(gòu)成的坑壁，為防止巖石風(fēng)化，對(duì)其進(jìn)行掛網(wǎng)噴射細(xì)石混凝土。對(duì)于場(chǎng)區(qū)南側(cè)厚填方地段采用放坡開(kāi)挖處理或采用噴錨支護(hù)措施。對(duì)場(chǎng)區(qū)西北角及東南角因場(chǎng)地較窄，無(wú)放坡施工條件，對(duì)此段則采用排樁支護(hù)。基坑支護(hù)及其支護(hù)設(shè)計(jì)所需巖土層的物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)可參照表2選取。

表2 場(chǎng)地巖土層施工時(shí)開(kāi)挖邊坡比建議值

3 設(shè)計(jì)構(gòu)思

南充博物館、文化館、文物庫(kù)房、地下車(chē)庫(kù)項(xiàng)目位于南充市順慶區(qū)，場(chǎng)地東側(cè)為白土壩路，西側(cè)為西河，場(chǎng)地南側(cè)為玉帶路，北側(cè)為南充市西河體育公園。場(chǎng)地西北側(cè)及東南側(cè)以前為小河，中部為臺(tái)地，后因場(chǎng)地平整對(duì)臺(tái)地進(jìn)行了挖方，對(duì)河道改道進(jìn)行回填，現(xiàn)場(chǎng)地均已整平，總體呈北高南低，高程為274.57 m～275.53 m。本項(xiàng)目±0=275.60 m，防水板頂標(biāo)高ab段-6.3 m(除車(chē)道部分)，bc段-5.5 m，cd段-3.2 m，de段-9.4 m,-8.4 m,-8.1 m，-9.35 m,ef段6.3 m，fg段6.8 m(除車(chē)道部分)，其中抗水板為0.45 m,考慮墊層厚度為0.1 m，本項(xiàng)目地坪標(biāo)高按275 m(-0.6 m)考慮，故開(kāi)挖深度為6.25 m，9.55 m，6.25 m，5.45 m，3.15 m，9.35 m，8.35 m，8.05 m，9.30 m，6.25 m，6.75 m，車(chē)道部分最大高差暫按2.0 m考慮。基坑開(kāi)挖深度3.15 m～9.35 m，對(duì)于具有一定放坡條件，開(kāi)挖深度內(nèi)全部為素填土的2—2,5—5剖面采用土釘支護(hù)，其余部位基本為基巖采用放坡加護(hù)壁支護(hù)。

根據(jù)巖土工程勘察資料、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件、工程類(lèi)比及不同方法的理論計(jì)算比較等，該建筑場(chǎng)地地形開(kāi)闊、平坦，穩(wěn)定性良好，場(chǎng)地及其附近無(wú)斷裂通過(guò)，巖層平緩，屬構(gòu)造穩(wěn)定地塊。現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查表明，場(chǎng)地地勢(shì)較平坦、開(kāi)闊；2008年5月12日汶川發(fā)生8級(jí)地震，對(duì)本區(qū)域無(wú)重大影響。在施工過(guò)程中確保地下水位降至基坑底面以下0.5 m～1.0 m，滿(mǎn)足基坑開(kāi)挖與基礎(chǔ)施工要求；確保基坑附近環(huán)境的穩(wěn)定與安全；技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上合理，且有利于土建施工。與此同時(shí)，根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)其他不良地質(zhì)作用，地基土穩(wěn)定、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較穩(wěn)定，場(chǎng)地為適宜修建建筑的場(chǎng)地。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件，基坑開(kāi)挖及基礎(chǔ)施工期間，應(yīng)在基坑邊坡、周邊建(構(gòu))筑物設(shè)置一定數(shù)量的變形觀(guān)測(cè)點(diǎn)網(wǎng)，隨時(shí)對(duì)四周地面的沉降、已有建(構(gòu))筑物的變形及邊坡位移進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理，防止意外事故發(fā)生，以及確保基坑邊坡的安全。

4 施工要點(diǎn)

一般情況下能滿(mǎn)足基坑的安全施工需要多種方式的基坑支護(hù)技術(shù)，隨著深基坑的逐步廣泛運(yùn)用，單一的支護(hù)技術(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)前工程建設(shè)的發(fā)展需要。各種組合支護(hù)技術(shù)相輔相成進(jìn)一步發(fā)展，常見(jiàn)的包括：水泥土樁和灌注樁組合支護(hù)、抗滑樁和錨桿組合支護(hù)結(jié)構(gòu)、水泥攪拌樁和錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)等等。基坑開(kāi)挖后基坑坑壁大部分地段為巖石，穩(wěn)定性較好，對(duì)上部強(qiáng)風(fēng)化巖層段可采用噴錨支護(hù)措施，對(duì)下部中風(fēng)化巖石構(gòu)成的坑壁，為防止巖石風(fēng)化，可對(duì)其進(jìn)行掛網(wǎng)噴射細(xì)石混凝土；場(chǎng)區(qū)對(duì)基礎(chǔ)施工有影響的地下水主要為賦存于場(chǎng)區(qū)西北角及東南側(cè)的原河道區(qū)域，本工程勘察期間靜止水位埋深較大，測(cè)得地下室部位地下水靜止水位12.70 m(高程262.79 m)，對(duì)基坑開(kāi)挖無(wú)大的影響；若采用人工挖孔樁基礎(chǔ)，則受地下水的影響較大，可采用絕緣的泥漿泵明排方式抽除地下水。因中風(fēng)化巖石上部部分地段存在破碎的軟弱夾層，樁端進(jìn)入持力層后，應(yīng)按規(guī)范對(duì)樁端以下3d～5d(d為樁徑)范圍內(nèi)持力層逐樁進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)于場(chǎng)區(qū)南側(cè)厚填方地段采用放坡開(kāi)挖處理或采用噴錨支護(hù)措施。對(duì)場(chǎng)區(qū)西北角及東南角可采用排樁支護(hù)。基坑支護(hù)應(yīng)委托具有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)。擬建物基底下為中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖部位建議采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)，以中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖作為基礎(chǔ)持力層；回填土較深部位建議采用樁基礎(chǔ)，樁形可采用鉆孔灌注樁或人工挖孔灌注樁，以中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖作為樁底持力層，因中風(fēng)化巖石上部部分地段存在破碎的軟弱夾層，樁端進(jìn)入持力層后，應(yīng)按規(guī)范對(duì)樁端以下3d～5d(d為樁徑)范圍內(nèi)持力層逐樁進(jìn)行檢驗(yàn)。

做好本工程地下室基坑周邊地面的沉降、已有建(構(gòu))筑物的變形及邊坡位移的監(jiān)測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理，防止意外事故發(fā)生。與此同時(shí)，場(chǎng)區(qū)地處淺丘紅層區(qū)，地層起伏變化較大，基槽(坑)開(kāi)挖后，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)槽(坑)工作，如有異常地質(zhì)條件或與勘察報(bào)告不符時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的施工勘察工作。

建場(chǎng)地西北及東南側(cè)原河道地段分布有厚層新近填土，土層厚度及性狀變化較大，基巖埋藏較深，采用天然地基獨(dú)立基礎(chǔ)形式難以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；因該部位填土為新近回填土，未完全固結(jié)，采用CFG樁加固處理不適宜。根據(jù)該地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)，本著安全經(jīng)濟(jì)的原則，對(duì)此地段建議選用樁基礎(chǔ)，以中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖作為樁基礎(chǔ)持力層。就本場(chǎng)地特點(diǎn)而言，可選擇的樁基形式有人工挖孔灌注樁、鉆孔灌注樁。

人工挖孔灌注樁：采用人工挖孔施工，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便，速度快等特點(diǎn)，而且單樁承載力高，能直觀(guān)檢驗(yàn)樁底持力層的性狀特征，施工質(zhì)量易于控制，樁端直徑可根據(jù)荷載不同調(diào)整，因場(chǎng)區(qū)地處沖溝地段，據(jù)相鄰工程經(jīng)驗(yàn)，在土巖相接部位存在較豐富的地下水，對(duì)樁孔施工有一定的不利影響，同時(shí)上部填土層較厚，下部粉質(zhì)粘土層多呈軟塑狀，對(duì)樁壁支護(hù)及施工安全有一定的不利影響，其設(shè)計(jì)所需的有關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 人工挖孔樁設(shè)計(jì)所需的技術(shù)參數(shù)建議值

鉆孔灌注樁：該方案即采用機(jī)械成孔，對(duì)外部施工環(huán)境無(wú)特殊要求，但其施工過(guò)程中將產(chǎn)生大量泥漿，對(duì)環(huán)境有一定的影響，且本場(chǎng)地上部存在厚層的由泥巖碎塊組成的素填土，下部部分地段存在軟塑狀的粉質(zhì)粘土層，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察鉆進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，二者對(duì)樁成孔均有不利的影響，前者因?yàn)榻诨靥罱Y(jié)構(gòu)松散、局部架空，將造成樁孔壁不穩(wěn)定易垮孔，后者是多呈軟塑狀，成孔過(guò)程中將產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，樁體澆筑過(guò)程中可能造成縮頸斷樁事故，從而影響施工質(zhì)量及進(jìn)度。其設(shè)計(jì)所需的有關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)所需的技術(shù)參數(shù)建議值

5 結(jié)語(yǔ)

本工程場(chǎng)地及其附近無(wú)斷裂通過(guò)，巖層平緩，屬構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定地塊，場(chǎng)地地形開(kāi)闊、平坦，穩(wěn)定性良好，場(chǎng)地為適宜修建建筑的場(chǎng)地。

做好基坑支護(hù)和降水施工組織要切實(shí)可行地指導(dǎo)工程施工和工程管理的相應(yīng)施工標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)精心的設(shè)計(jì)，科學(xué)計(jì)算研究，優(yōu)質(zhì)高效地完成本次南充市博物館、文化館、文物庫(kù)房、地下車(chē)庫(kù)工程項(xiàng)目。支護(hù)結(jié)構(gòu)形式選擇的合理，保障整個(gè)基坑以及建筑物的安全可靠，同時(shí)促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益發(fā)展向好。