基坑支護技術在濟南通信樞紐樓項目中的應用

趙 亮, 劉振東

(1.濟南市市政工程設計研究院(集團)有限責任公司，山東 濟南 250000； 2.山東建勘集團有限公司，山東 濟南 250000)

1 概況

山東電信濟南通信樞紐樓項目擬建場地位于山東省濟南市高新區舜華路1999號院內，經十路以北，舜華路以西，北鄰山東省冶金設計院股份公司，西鄰中國電信山東分公司辦公樓。

擬建1棟21層框剪筏板式通信樞紐樓和1棟框剪筏板式公司辦公樓，并設置地下3層地下車庫；基坑周邊標高為105.5～113.5 m，地下車庫東西方向長約94.5 m，南北方向寬約85.4 m；基坑開挖深度為7.8～16.5 m；擋土墻位于場地東側南段、南側、西側及北側西段，擋土高度0～6.3 m，擋土墻長度約259.0 m。

2 地質環境背景

2.1 工程地質條件

擬建場地位于山前沖洪積扇，地勢較高，場地堆積較多填土，起伏較大，呈南高北低、西高東低趨勢。地層為第四系粉質黏土、奧陶系灰巖和泥灰巖、地表不均勻分布人工填土。

(1)素填土(Q4ml)：黃褐色，厚3.00～6.80 m，層底標高100.19～105.81 m；以黏性土為主，可塑，含少量碎石塊、混凝土塊等建筑垃圾，表層多植物根系，回填時間小于5年。

(2)黃土狀粉質黏土(Q4al+pl)：褐黃、黃褐色，厚1.30～3.90 m，層底標高97.09～104.41 m；可塑，局部硬塑，無搖振反應，稍具光澤反應，干強度及韌性中等；具輕微濕陷性，總濕陷量△s<50 mm。

(3)全風化泥質灰巖：褐黃色，厚0.70～2.10 m，層底標高96.39～103.11 m；呈土狀，可塑，局部硬塑，偶見碎塊狀或片狀，手可捏碎，浸水后可捏成團，巖芯采取率約65%～80%。

(4)強風化泥質灰巖：灰黃色，厚4.60～13.70 m，層底標高87.01～95.09 m；溶蝕現象較嚴重，巖溶(裂隙、溶孔)發育；巖芯采取率為65%～85%，RQD(Rock Quality Designation，巖石質量指標)為0，屬極軟巖，極破碎，巖體等級為Ⅴ級。

(5)中風化泥質灰巖：灰黃色，厚1.00～5.20 m，層底標高89.97～99.19 m；巖溶(裂隙、溶孔)局部發育；巖芯采取率75%～85%，RQD為20%～40%，屬軟巖—較軟巖，較破碎，巖體等級為Ⅳ～Ⅴ級。

(6)中風化灰巖：青灰色，節理裂隙發育，方解石結晶條紋充填，巖溶(裂隙、溶孔、溶洞)局部發育；巖芯采取率75%～85%，RQD為30%～50%，屬堅硬巖，較破碎，巖石等級Ⅲ級。

2.2 水文地質條件

地下水類型為巖溶裂隙水，埋藏較深，勘探深度范圍內未測到地下水，可不考慮地下水對基坑支護的影響。

2.3 抗震設防烈度

擬建場地位于濟南市高新區，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，特征周期值為0.45s，場地類別為Ⅱ類。

3 周邊環境條件

3.1 基坑周邊環境

基坑北側為現狀道路、綠化帶及圍墻，圍墻北為山東省冶金設計院股份公司辦公樓，東為書苑山莊辦公樓，西為空地；東側為圍墻，圍墻外為舜華路，地下室外墻線距東側現狀圍墻6.3～16.5 m，距舜耕路西側路沿石23.9～34.2 m；南側為綠化帶及現狀擋土墻，地下室外墻線距擋土墻14.5～19.9 m，比本場地南側地面高3.0～5.0 m；西側為擋土墻及中國電信集團有限公司山東分公司辦公樓，地下室外墻線距擋土墻10.2 m。

3.2 周邊管線分布

基坑周邊管線主要分布在東側和北側，南側和西側零星。北側為供電、配水、路燈、雨水、電信管線等；東側為配水、供電、污水、雨水、燃氣、軍用光纜、路燈、供電、信號等管線；南側為供電、電信、配水等管線；西側分布污水、雨水、路燈等管線。

4 設計方案

基坑支護工程為臨時性工程，擋土墻支護工程為永久性工程，在確保基坑開挖及使用安全的前提下，不得影響周邊環境的安全。基坑側壁主要由黏性土介質組成；擬采用排樁支護結構，并采用圓弧滑動面條分法計算基坑支護穩定性；采用懸臂樁或懸臂式擋土墻支護結構，并采用庫倫土壓力計算擋土墻支護穩定性。

4.1 基坑工程特點

基坑開挖范圍內土層主要為雜填土、黏性土、風化巖；屬山前沖洪積平原，場區內不存在不良地質作用，屬于穩定場地；地下水類型為巖溶裂隙水，埋藏較深，不考慮地下水對基坑支護的影響。

基坑開挖范圍內為土質邊坡，需放坡坡度，并分層分段開挖；周邊場地情況復雜，應保障開挖、降水對周邊原有及已建建(構)筑物、道路及管線的影響，做好防護措施；施工道路、基坑頂部需硬化，防止雨季雨水淤積導致浸泡基坑側壁。

4.2 基坑支護工程

(1)基坑支護單元。通過對施工場地地層條件、周邊環境的分析，從安全、經濟的角度確定基坑周邊采用自然放坡及樁錨支護結構[1]，劃分為6個支護單元，見圖1。

圖1 樁錨支護結構

AB段：開挖深度14.0～16.5 m，112.1 m以上采用天然放坡支護，坡比為1∶0.5，低于112.1 m部位冠梁頂標高隨著現狀地面標高變化，下部采用樁錨支護結構，共布設4道錨索[2]；BC段：開挖深度13.0～14.0 m，采用樁錨支護結構，冠梁頂標高隨著現狀地面標高變化，共布設3道錨索；CD段：開挖深度7.8～9.8 m，與AB段處理方法相同，以107.0 m為界，下部布設2道錨索；DE段：開挖深度8.5～10.0 m，與CD段處理方法相同，以105.5 m為界；EF段：開挖深度10.0～10.5 m，與CD段處理方法相同，以107.0 m為界；FA段：開挖深度10.5～13.0 m，與BC段處理方法相同。

(2)支護參數。坡頂護坡寬度不小于2.0 m，坡頂坡面每隔2.0 m植入1C16L=1 000 mm鋼筋用以掛網；支護樁樁嵌固深度4.0～6.0 m，樁徑800 mm，樁間距1.6 m，樁身配筋主筋為HRB400，箍筋為HPB300，加強筋為HRB400，樁身混凝土標號為C30，樁主筋保護層厚度50 mm，樁頂錨入冠梁50 mm，主筋錨入冠梁長度550～950 mm；一樁一錨，錨索水平間距1.6 m，錨孔直徑150 mm，錨孔注漿材料為純水泥漿；錨索橫向設2根28a/25a槽鋼作為腰梁，槽鋼腰梁采用角鋼支架架設，支架通過3C 22植筋固定于支護樁上，植入深度不小于300 mm；樁頂設1 000 mm × 1 000 mm或900 mm × 600 mm的混凝土冠梁，主筋保護層厚度35 mm；上部永久性擋土墻支護段樁前設置混凝面層，下部基坑支護段樁間土采用掛網噴射混凝土保護；樁間混凝土板與面層上均設置泄水孔，縱橫向間距3 m左右。

(3)自然放坡支護參數。坡頂護坡寬度不小于2.0 m，坡頂坡面每隔2.0 m植入鋼筋用以掛網[3]；坡頂及坡面采用掛網噴射混凝土保護，噴面厚度為80 mm；面層上設置泄水孔，縱橫向間距3～5 m；基坑坡頂2倍坑深范圍路面需硬化。

4.3 擋土墻支護工程

(1)懸臂樁+擋土墻設計。EABC支護段采用冠梁上部連接擋土墻方案，采用懸臂樁+擋土墻支護設計[3]，墻高4.4～5.1 m，并采用分段施工方式。

擋墻后面的填土采用級配碎石，填料范圍不小于墻高的1.5倍，分層碾壓；EAC段擋土墻前基坑工作面采用C15混凝土回填至設計標高，且設置不小于0.3%的排水坡度，其余工作面采用素土回填壓實；擋墻的混凝土強度不應低于C30，立板的混凝土保護層厚度不應小于35 mm；擋土墻每10.0～15.0 m設置伸縮縫，縫寬度20 mm，沿墻體內外頂塞填瀝青麻筋，入墻深度不小于200 mm；泄水孔直徑80 mm，橫向間距3.2 m，豎向間距2.5 m，采用A75UPVC管；基坑回填標高以上的基坑支護槽鋼腰梁需拆除，錨孔位置面層采用混凝土封堵。

(2)懸臂式擋土墻設計。懸臂式擋土墻運用于高0.0～6.3 m，基礎埋深不小于1.0 m，并采用分段施工方式。

擋土墻地基土以填土為主，采用強夯處理，強夯處理深度不小于5.0 m且不小于填土厚度，強夯后地基承載力特征值fak不小于130 kPa；擋土墻應砌置于強夯處理填土上；后面的填土，采用級配碎石，填料范圍不小于墻高的1.5倍，分層碾壓，混凝土強度不應低于C30，立板的混凝土保護層厚度不應小于35 mm，底板的混凝土保護層厚度不應小于40 mm；每10.0～15.0 m設置伸縮縫，縫寬度20 mm，沿墻體內外頂塞填瀝青麻筋，入墻深度不小于200 mm；泄水孔直徑80 mm，橫向間距3.0 m，豎向間距2.5 m，采用A75UPVC管；施工前后注意保護周邊管線及建筑物。

4.4 防水排水方案

坡頂設置240 mm寬、高度不小于300 mm的擋水墻，上翻面層以外一定范圍應硬化，且設置一定的外傾角度，在合適的位置設置坡頂排水溝，確保坡頂有組織地順暢排水；坡底處設排水溝和集水坑，有效地排出大氣降水造成的坑內積水。

5 結論

(1)濟南通信樞紐樓基坑工程周邊環境和管線復雜，主要為辦公樓、道路、綠化帶和擋土墻等，東側和北側管線密集，主要為配水、供電、污水、雨水、燃氣、軍用光纜、路燈、供電、信號等管線。

(2)基坑側壁主要由黏性土介質組成；基坑劃分為6個支護單元，采用自然放坡及樁錨支護結構；擋土墻采用懸臂樁或懸臂式支護結構，分段施工；并設置擋水墻、排水溝和集水坑等，保障工程排水順暢。