地鐵鄰近房屋寬大基坑的設(shè)計與保護(hù)

江智鵬

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司， 湖北武漢 430063)

1 工程概述

1.1 工程概況

深圳地鐵一號線坪洲站1號出入口及1號風(fēng)道為合建結(jié)構(gòu),基坑長約46.45 m,寬約38.7 m,深約10.6 m?；颖眰?cè)有五層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓,該樓已修建多年現(xiàn)破損較嚴(yán)重,住宅樓距基坑最小距離約970 mm。該樓施工沒有圖紙,屬當(dāng)?shù)卮迕褡越ǚ课?只能通過現(xiàn)場調(diào)研了解。該樓為條形基礎(chǔ),基礎(chǔ)埋深在地表下2.5 m(圖1)。

圖1 場地環(huán)境布置

1.2 工程地質(zhì)

基坑所在場地地層依次為：①1素填土，層厚2.0 m；②8細(xì)砂，層厚2.5 m；③9中砂，層厚3.6 m；⑥2砂質(zhì)黏性土，層厚5.5 m；⑧1全風(fēng)化混合花崗巖，層厚2.35 m；⑧2強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，層厚2.1 m；⑧3中等風(fēng)化混合花崗巖，層厚1.7 m；⑧4微風(fēng)化混合花崗巖，層厚3.1 m。

1.3 水文地質(zhì)

本場地范圍內(nèi)的含水層主要是砂層,地下水按賦存條件主要分為孔隙水及基巖裂隙水?？紫端饕x存在砂層、黏性土、殘積層和全風(fēng)化混合花崗巖中?；鶐r裂隙水主要賦存在混合花崗巖強(qiáng)風(fēng)化層—中等風(fēng)化層中,略具承壓性。地下水位埋深0.8～1.9 m,水位高程1.33～2.53 m,水位變幅0.5～2.0 m。設(shè)計水位取地表下1.0 m，施工期間采用人工降水。

2 基坑設(shè)計方案

根據(jù)深圳地方的習(xí)慣做法,本基坑圍護(hù)采用φ800@1 000 mm的鉆孔灌注樁+兩道φ600 mm鋼支撐體系,近房屋側(cè)樁外采用φ600@400 mm咬合三管旋噴止水,其他部位采用樁間旋噴止水?？紤]房屋沉降及基坑變形的控制,本次設(shè)計采用化大為小的原則,在基坑中設(shè)置雙排隔離樁把基坑劃分為三個小基坑,同時考慮基坑外側(cè)房屋較近,為保證房屋安全,對房屋近基坑側(cè)周邊采用袖閥管注漿加固。

2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算

本基坑根據(jù)基坑深度和距周邊建筑物的距離等條件,設(shè)計按一級基坑進(jìn)行計算,重要性系數(shù)γ0=1.1,計算采用同濟(jì)啟明星FRWS4.0軟件,分別選取各種代表性的樁號進(jìn)行圍護(hù)計算,基坑周邊五層住宅樓和地面超載,折算成地面附加載荷q=60 kN/m進(jìn)行計算,地下水位hw=1.0 m,計算模型見圖2。

圖2 計算模型(單位：m)

根據(jù)相關(guān)地勘資料,對本圍護(hù)采用M法進(jìn)行計算,以水土分算的原則。計算結(jié)果如圖3。結(jié)果表明,圍護(hù)采用φ800 mm鉆孔灌注樁合理可行,基坑抗隆起、整體穩(wěn)定性、抗傾覆等安全系數(shù)能滿足相關(guān)規(guī)范要求。支撐體系采用φ600 mm,t=12 mm的鋼支撐也能滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求。

圖3 內(nèi)力計算結(jié)果

2.2 房屋沉降計算

基坑周邊的民用住宅樓屬自建房,沒有相關(guān)設(shè)計圖紙和資料,通過現(xiàn)場調(diào)研了解到該房屋的現(xiàn)狀資料和一些間接施工情況。鑒于此,設(shè)計對該房屋的沉降進(jìn)行了一個理論計算分析。結(jié)果見圖4。

圖4 房屋沉降計算結(jié)果

地表沉降的計算采用同濟(jì)FRWS4.0進(jìn)行計算,計算理論采用如下三角形法公式進(jìn)行：

式中H——基坑開挖深度；

D——基坑開挖面以下支擋結(jié)構(gòu)的長度；

φ——支擋結(jié)構(gòu)所穿越土層的平均內(nèi)摩擦角。

地表最大沉降

式中Sw——支擋結(jié)構(gòu)側(cè)移面積。

從上面計算結(jié)果看,距基坑970 mm處的房屋沉降小于30 mm的控制指標(biāo),能滿足安全要求。

3 房屋保護(hù)措施

1號出入口及1號風(fēng)道周邊民房租住著大量人員,并且房屋年久失修,局部地方在基坑開挖前就已開裂,鑒于這些不利因素,經(jīng)多方商討決定對該基坑和房屋進(jìn)行必要的保護(hù)設(shè)計。

3.1 基坑化大為小措施

本基坑基本尺寸為46.45 m×38.7 m×10.6 m。采用鋼支撐體系變形較大,經(jīng)協(xié)調(diào)決定在基坑中部設(shè)兩道臨時隔離樁,使大基坑化為三個小基坑,分兩期開挖(見圖5)。

圖5 基坑平面布置

3.2 樁處咬合旋噴止水措施

基坑所在場地有較厚的透水性強(qiáng)的砂質(zhì)地層,施工期間正好處于雨季。為保證房屋的安全,需進(jìn)一步加強(qiáng)止水措施,設(shè)計采取φ600@400 mm高壓旋噴樁止水,旋噴樁長由冠梁到基底1.5 m處,旋噴樁的設(shè)計參數(shù)如表1。

表1 旋噴樁設(shè)計參數(shù)表[4]

根據(jù)以上設(shè)計參數(shù)對28 d齡期的試樣進(jìn)行了取芯試驗,試驗結(jié)果顯示靠近人工回填土層和砂質(zhì)地層處的強(qiáng)度指標(biāo)在2.1～6.6 MPa之間, 旋噴樁滲透系數(shù)≤10-6cm/s,能滿足止水的要求。

3.3 房屋基礎(chǔ)注漿加固措施

從理論計算看,房屋的沉降最大達(dá)到25 mm,考慮到房屋陳舊, 局部存在開裂情況,并且住著大量人員,經(jīng)多方研究決定,為避免房屋出現(xiàn)過大不均勻沉降,對房屋靠基坑側(cè)周邊采取注漿保護(hù)措施。根據(jù)地質(zhì)資料,注漿基本參數(shù)見表2。

表2 注漿設(shè)計參數(shù)

4 施工監(jiān)測

地鐵建設(shè)中施工監(jiān)測是一項重要環(huán)節(jié),能起到提前發(fā)現(xiàn)事故,做到信息化施工的作用。根據(jù)建筑物的體型、結(jié)構(gòu)特點、工程地質(zhì)條件,對該建筑物布設(shè)三個監(jiān)控點,對建筑物的基礎(chǔ)沉降、傾斜和建筑物裂縫進(jìn)行檢查,其中以沉降作為監(jiān)控的重點繪制沉降—時間曲線如圖6。

圖6 坪洲站1號出入口及1號風(fēng)道房屋沉降監(jiān)測

根據(jù)沉降監(jiān)測值并結(jié)合房屋允許沉降要求,實際沉降值基本小于設(shè)計允許值30 mm。

5 結(jié)束語

坪洲站1號出入口及1號風(fēng)道,由于拆遷的問題,原本在基坑北側(cè)的五層住宅需拆遷,后因拆遷費用過高無法進(jìn)行。為減少施工風(fēng)險,設(shè)計人員采取必要措施,對該風(fēng)險工程進(jìn)行了必要的保護(hù)。從現(xiàn)場施工情況看,該方案安全可行，有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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