?？谑心车貕K深基坑工程設計實例

雷貴華

(湖北省城市地質工程院,湖北 武漢 430072)

?？谑心车貕K深基坑工程設計實例

雷貴華

(湖北省城市地質工程院,湖北 武漢 430072)

重點介紹樁錨基坑支護在海南地區(qū)的應用,探索該地區(qū)超深基坑支護技術、止水帷幕及降排水的做法、樁加多層預應力錨索的設計方法,并分析總結樁錨支護在海南地區(qū)運用的合理性,為海南基坑支護設計提供經驗參考。

超深基坑;樁錨;止水帷幕;設計

樁錨支護可用于不同深度的基坑,但錨桿容易產生超越紅線、地下施工遇障礙物或毗鄰建筑物基礎等限制[1]。與其它支護方法相比,樁錨支護具有安全系數(shù)高,施工文明,便于土方開挖和地下室基礎施工等優(yōu)點,這一支護方法在海南地區(qū)應用非常廣泛,也取得良好的社會經濟效益。

1 工程概況

該項目位于海南省?？谑谐菂^(qū)中心地帶,總建筑用地面積約23 407.60 m2,為5棟高層住宅樓及裙房,呈多邊形展布,設有3層整體地下室,其中地上總建筑面積110 738.54 m2,地下建筑面積56 050.00 m2,框剪結構。設計建筑+0.00標高為15.80 m。

場地地形開闊,地勢平坦,鉆孔標高為13.30～15.35 m,高差最大為1.05 m。地下室基坑呈長方形,基礎采用樁筏基礎,基礎墊層底標高-15.2 m(相對標高),基坑開挖深度大部分為14.0～14.5 m?；又荛L約570 m。

2 場地巖土工程條件

2.1 地層巖性

表1 場區(qū)巖層分布及巖層特征表

2.2 水文地質條件

在勘察深度范圍內,揭露有二層地下水。第一層地下水主要賦存于②粉砂(僅個別鉆孔含水)、④粗砂中,其中③粘土分布不連續(xù),在ZK48鉆孔缺失,不屬于絕對隔水層。因此,第一層地下水屬孔隙潛水,主要受大氣降雨及側向逕流補給,排泄途徑主要為人工開采和側向逕流。水位埋深標高為6.62～7.12 m。地下水受季節(jié)性影響大,雨季和旱季差別大,根據區(qū)域地質資料,其水位年變化幅度為2.00 m。

第二層地下水主要賦存于⑦中砂中,屬孔隙型微承壓水,主要受大氣降雨及側向逕流補給,排泄途徑主要為人工開采和側向逕流。該層水位埋深標高-11.00～-8.95 m。

2.3 周邊環(huán)境條件

本場地地形開闊,地勢平坦(圖1)。場地東面為南寶南路,基坑坡頂離道路距離約4.5 m,沿南寶南路有管線分布,管線離基坑最近距離為7.5 m;南面為海南大廈(地上45層,4層地下室),基坑距離海南大廈地下室邊線約38 m;場地西面為空地,有海南大廈施工所用臨時建筑;場地北面是后期建設場地,現(xiàn)有低層建筑(計劃拆除),建筑物離基坑邊約25 m。

2.4 設計主要參數(shù)

基坑設計按表2土工參數(shù)進行計算。

表2 基坑支護設計參數(shù)

圖1 基坑周邊環(huán)境及支護平面圖Fig.1 Planar gragh of foundation pit support

2.5 周邊荷載

坡頂活動荷載考慮:依據總包單位施工現(xiàn)場布置鋼筋加工場、工人宿舍按40 kPa(1-1′、3-3′、5-5′剖面),模板加工場、材料堆場按35 kPa(7-7′、9-9′剖面),其他場地坡頂均布荷載為25 kPa(建議坡頂5 m范圍內不宜堆載)。

（3）建立健全符合高校自身發(fā)展特點的數(shù)據素養(yǎng)教育培養(yǎng)體系與評價體系。數(shù)據素養(yǎng)的提升不僅需要高校教師從自身角度進行提升還需要高校建立完備科學的培養(yǎng)與評價體系。這就需要通過政府與各級教育主管機構的支持與干預，充分發(fā)揮相關部門的作用。先行建立全國性的權威數(shù)據素養(yǎng)試點院校，待發(fā)展成熟后進行推廣。同時根據我國高等教育的特色與培養(yǎng)目標，參考國外先進經驗，在實踐中不斷總結經驗，來制定一套規(guī)范化、體系化的國家標準。

3 基坑支護設計

3.1 工程難點

本基坑開挖深度較大,坑深達到14.0～14.5 m,基坑壁和部分地段坑底含砂層。因本工程場地離海較近,上層孔隙潛水層來水較大,對基坑造成大的影響,基坑壁粗砂在與海水存在較好水力聯(lián)系的情況下,也會對基坑順利開挖構成影響。工程場地也存在較大限制,業(yè)主方為保證施工臨建的布設,不允許基坑工程占用過多場地等也給支護設計帶來一定難度。

3.2 基坑分段支護設計

根據本工程的實際情況,同時結合海南地區(qū)類似工程設計經驗,按技術可行、經濟合理的原則,本工程采用了樁錨的設計方案,對地下水采取樁間高噴為主,輔以攪拌樁和坑內降水的措施進行降水設計,設計軟件為《理正深基坑7.0版》,具體設計如下:

(1) AB段1-1′剖面采用樁錨支護,挖深14.0 m,荷載設計值為40 kPa。樁徑1.2 m,間距1.5 m,樁長30.5 m,其中嵌深15.5 m,設置三排預應力錨索,錨索長度分別為22.0 m、18.5 m、16.5 m,鎖定值分別為575 kN、585 kN、585 kN,錨固直徑300 mm,傾角25°。為確保基坑樁間擋土及止水效果,灌注樁間設置二重管高壓注漿旋噴樁樁徑800@1 500。結合當?shù)氐墓こ探涷?粉砂層透水性較強,含水量較大,與周圍地下水水力聯(lián)系密切,為此考慮設置攪拌樁加強止水。樁后設置一排大直徑攪拌樁,樁徑700@450布置,高噴樁與攪拌樁長度均為20.5 m,樁端應穿透④層粗砂層進入下伏粘土層≥2 m。

(2) BC段2-2′剖面采用樁錨支護,挖深14.0 m,荷載設計值為25 kPa。樁徑1.2 m,間距1.5 m,樁長27.5 m,其中嵌深13.5 m,設置三排預應力錨索,錨索長度分別為21.0 m、18.0 m、18.0 m,鎖定值分別為420 kN、595 kN、585 kN,錨固直徑300 mm,傾角25°。灌注樁間設置二重管高壓注漿旋噴樁樁徑800@1 500。樁后設置一排大直徑攪拌樁,樁徑700@450布置,高噴樁與攪拌樁長度均為19.0 m。

(3) CD段3-3′剖面采用樁錨支護,挖深14.0 m,荷載設計值為40 kPa。樁徑1.2 m,間距1.5 m,樁長27.0 m,其中嵌深13.0 m,設置三排預應力錨索,錨索長度分別為16.0 m、16.0 m、16.0 m,鎖定值分別為220 kN、280 kN、550 kN,錨固直徑300 mm,傾角25°。灌注樁間設置二重管高壓注漿旋噴樁樁徑800@1 500。樁后設置一排大直徑攪拌樁,樁徑700@450布置,高噴樁與攪拌樁長度均為19.0 m。

(4) DEF-FG-GH-HI段4-4′～7-7′剖面采用樁錨支護,挖深14.5 m,荷載設計值為25～40 kPa。樁徑1.2 m,間距1.5 m,樁長27.5～28.5 m,其中嵌深13.5～14.5 m,設置四排預應力錨索,錨索長度為15.0～22.5 m,鎖定值分別為350～650 kN,錨固直徑300 mm,傾角25°。灌注樁間設置二重管高壓注漿旋噴樁樁徑800@1 500。樁后設置一排大直徑攪拌樁,樁徑700@450布置,高噴樁與攪拌樁長度均為19.5～20 m。

(5) IJKKL-LA段8-8′～9-9′剖面采用樁錨支護,挖深14.5 m,荷載設計值為25～40 kPa。樁徑1.2 m,間距1.5 m,樁長28.0～29.0 m,其中嵌深13.5～14.5 m,設置三排預應力錨索,錨索長度為18.0～20.5 m,鎖定值分別為410～630 kN,錨固直徑300 mm,傾角25°。灌注樁間設置二重管高壓注漿旋噴樁樁徑800@1 500。樁后設置一排大直徑攪拌樁,樁徑700@450布置,高噴樁與攪拌樁長度均為19.5～20 m。

3.3 地下水處理設計

根據場地水文地質條件,影響基坑開挖的主要地下水類型為孔隙潛水,坑底開挖基本要揭露含水層,本工程地下水處理采用止水帷幕+疏干降水井進行處理,具體如下:

(1) 灌注樁間設置二重管高壓注漿旋噴樁,旋噴樁樁徑800@1 500,樁端應穿透④層粗砂層進入下伏粘土層≥2 m。

(2) 樁后設置一排大直徑攪拌樁,樁徑700@450布置加強止水。

(3) 為保持坑內干燥,方便土方開挖,坑內采用降水井、集水井及排水溝方式排水。共設置14口降水井,降水井口徑600 mm,內置500 mm鋼筋籠,含水段濾網包雙層24目尼龍網,在坑底設置,井深約16 m(基坑開挖深度14.0～14.5 m)。

3.4 細部設計

(1) 預應力錨索。預應力錨索成孔直徑150 mm(錨固直徑300 mm),傾角25°～30°,成孔長度應比錨索設計長度長0.5 m。預應力錨索桿體采用(3-5)Φs15.2,標準強度fpk=1 860 MPa的高強度低松弛鋼絞線制作,桿體每隔2 m設一對隔離支架,以確保桿體處于鉆孔的中心位置。錨索端部擴大頭采用高壓旋噴或機械擴孔。采用二次注漿工藝,二次注漿管應按圖紙要求開溢漿孔,首次注漿壓力為0.4～0.6 MPa,孔口溢漿即停止注漿,終凝后進行二次高壓注漿,壓力為2～5.0 MPa。二次注漿管的溢漿孔用膠帶密封,保證一次注漿液不進入二次注漿管而封堵漿管。

(2) 噴射砼。樁間掛網噴砼,強度C20,厚80 mm。面筋為鐵絲網片Φ3.5 @250×250,采用Φ16鋼筋作為加強連接筋。鋼筋保護層厚≥3 cm。掛網短錨為Φ16鋼筋,長度為1 m。

(3) 冠梁及腰梁。本基坑設1道冠梁及3(4)層腰梁,采用鋼筋混凝土結構,冠梁截面為800 mm×1 400 mm,主筋雙面各6Φ25HRB400,錨索腰梁截面為600 mm×400 mm,主筋雙面各4Φ25HRB400。

3.5 監(jiān)測點布置

(1) 在基坑頂設置水平位移及沉降監(jiān)測點(圖2),布置間距≤20 m,且每邊監(jiān)測點不少于3個；在建筑物設沉降監(jiān)測點,布設于建筑物特征點處,平行于坑邊方向上的測點間距不宜>15 m。

(2) 設置深層位移監(jiān)測點,布置于樁內,測斜管深度不宜小于基坑深度1.5倍。每邊監(jiān)測點不少于3個。

(3) 設置9個斷面作錨索內力、樁內力監(jiān)測,布設于錨索處,同一剖面的每層錨索上設置測點,各層不少于3個監(jiān)測點。

(4) 設置道路沉降監(jiān)測點,沿坑邊道路布設,監(jiān)測點間距≤30 m,且每條道路監(jiān)測點不應少于3個。設置專門水位觀測孔若干,宜設在開挖深度較大處。

(5) 基坑施工前,業(yè)主方應委托有資質的第三方編制專項監(jiān)測方案并通過業(yè)主、監(jiān)理和設計單位同意后實施基坑監(jiān)測。

圖2 典型地段剖面圖Fig.2 Profile of typical area

4 結束語

本基坑工程已竣工近1年,基坑工程從施工開始進行了全程監(jiān)測,直至基坑回填完畢,基坑最大水平位置25～35 mm,最大沉降為36.7 mm,周邊建筑最大沉降33.9 mm,支護樁體變形主要集中在樁頂?；娱_挖過程中未出現(xiàn)滲水、突涌、流土、流砂等破壞性現(xiàn)象。整個基坑和基礎施工過程中,支護體系安全可靠,較好地滿足了基坑的功能要求。根據本次工程可見,樁錨支護是一種能較好地適應海南地區(qū)的支護方法,擴徑錨索和二次注漿能較好地減少錨桿長度,減輕錨索對周邊環(huán)境的影響;樁間高噴和樁后攪拌樁的止水方案能達到較好的治水效果。此工程對同地區(qū)、同類型的基坑工程具有一定的參考意義。

[1] 中國建筑科學研究院.建筑基坑支護技術規(guī)程:JGJ120—2012[S].北京:中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部,2012.

(責任編輯：于繼紅)

Design Example of Deep Excavation Engineering in One Plot of Haikou

LEI Guihua

(HubeiInsitituteofUrbanGeologicalEngineering,Wuhan,Hubei430072)

The paper introduces the application of anchored pile supporting in area of Hainan province. The design methods,about support technology,super deep closed curtain for waterproof curtain and multilayer prestressed anchor pile,are explored. The rationality of anchored pile supporting is analyzed in area of Hainan province. The case has an important practical significance and implication on how to improve the support technology in Hainan area.

ultra-deep foundation pit; anchored pile; waterproof curtain; design

2015-10-29;改回日期:2016-01-06

雷貴華(1965-),男,高級工程師，礦床地質專業(yè)，從事地基與基礎施工技術及管理工作。E-mail:120132355@qq.com

TU473

A

1671-1211(2016)01-0100-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201601018

數(shù)字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160118.1709.002.html 數(shù)字出版日期:2016-01-18 17:09