成都某深基坑支護設計實例

張 偉

(中冶集團武漢勘察研究院有限公司 湖北武漢 430080)

1 前言

隨著高層建筑越來越多,高層建筑的基礎埋置深度也越來越深。因此,基坑支護成為比較突出的問題。越來越多的支護方式在深基坑工程實踐中得以產生和發(fā)展。每種方式都有其特定的適用范圍及相應的優(yōu)缺點。實踐證明,深基坑開挖中如果安全系數(shù)不足,造成深基坑坑壁失穩(wěn),其后果不堪設想;如果安全系數(shù)過大,也將造成巨大浪費。為了找到安全、經濟的最佳契合點,往往需要揚長避短、因地制宜地采用深基坑支護形式。

2 工程概況

某工程于成都市成仁路與晨輝路交匯處,設計采用獨立柱基礎,框架結構,主樓為11層,裙樓為2層,基坑開挖深度為5m,地下穩(wěn)定水位為2.6～5.2m。

3 場地工程地質條件概述

場地土層自上而下依次為:

(1)人工填土

①雜填土:褐灰色、灰黑色等,結構松散,由建筑垃圾等構成,層厚:0.4～2.3m。

②素填土:褐灰色、褐黃色,稍密,以粉質粘土為主。

(2)沖洪積層

粉質粘土(Q3al+pl):褐黃色,軟塑～硬塑。分兩個亞層:粉質粘土①:硬塑～堅硬,厚0.6～3.5m,承載力特征值fak=200kPa;粉質粘土②:可塑,厚0.7～1.8m,承載力特征值fak=100kPa。

粉土:黃褐、褐灰色,中密～密室為主,厚度0.30～5.10m,承載力特征值fak=120kPa。

粉砂:褐黃、松散,層厚0.40～2.40m,承載力特征值fak=90kPa。

中砂:褐灰色,松散,層厚0.70～2.20m,承載力特征值fak=110kPa。

圓礫:褐灰 、褐黃色 ,稍密 ,層厚 0.3～4.3m,承載力特征值fak=200kPa。

卵石:黃褐、黃灰色,卵石分三個亞層:稍密卵石,承載力特征值fak=350kPa;中密卵石,承載力特征值fak=550kPa;密實卵石,承載力特征值fak=800kPa。

泥巖:紫紅色,強風化層:承載力特征值fak=350kPa;中風化層:承載力特征值fak=800kPa。

(3)地下水

地下水類型為第四系孔隙潛水,地下穩(wěn)定水位為2.6～5.2m。

4 基坑噴錨支護設計

4.1 基坑支護技術要求及支護結構選型

該基坑安全等級為三級,場地平均標高-0.40m。基坑周邊距建筑物較遠,基坑變形要求為:圍護結構墻頂位移監(jiān)控值≤80mm,圍護結構墻體最大位移監(jiān)控值≤100mm,地面最大沉降監(jiān)控值≤100mm。

根據(jù)基坑周邊環(huán)境、開挖深度、工程地質與水文地質條件,結合成都市11月進入降雨量較少的施工季節(jié),該基坑支護結構采用噴錨支護(土釘墻支護)。

4.2 噴錨支護(土釘墻支護)設計參數(shù)取值(表1)

表1 噴錨支護設計參數(shù)取值

4.3 噴錨支護(土釘墻支護)設計

噴錨支護設計包括土釘設計和墻面設計。

4.3.1土釘設計

土釘桿體制作:土釘材料采用φ48鋼管,應用QC-150型氣動沖擊錨桿機將φ48鋼管一次沖擊入地層中。在土層中施工的土釘桿體上鉆一定數(shù)量的灌漿孔的同時焊接一定數(shù)量的鋼筋倒刺,土釘桿體的頭部用鋼筋焊接成錐體;在卵石層中施工的土釘桿體上同樣鉆一定數(shù)量的灌漿孔,土釘桿體的頭部焊接專用錐體錨頭;土釘桿體長度不夠,用鋼筋綁焊牢固。

土釘長度、桿筋、間距及布置方式:

土釘立面采用矩型布置。

Ti=[(q+γHi)Kai-2c Kai1/2]·Sx·Sy

式中:Ti——第i個土釘所受的土壓力(kN);

q——地面附加荷載(10kN/m2);

γ——土的重度(kN/m3);

Hi——第i個土釘?shù)母叨?m);

Kai=tg2(45o-φ/2);

Kai1/2=tg(45o-φ/2);

Sx——土釘橫向間距(m);

Sy——土釘縱向間距(m);

c——土的內聚力(k Pa);

土釘抗拉承載力設計值:

Tui=3.14DLbiqs

式中:Tui——第i個土釘滑裂面外的抗拔力(kN);

D——鉆孔直徑(m);

Lbi——第i個土釘伸入滑裂面外穩(wěn)定區(qū)長度(m);

qs——土釘砂漿與土體間各層土的粘結強度(kN/m2);

參數(shù)取值按規(guī)范并參照表1,結合同類工程施工經驗綜合確定,

基坑噴錨支護共設計3排土釘。土釘長度計算及設計長度見表2。

表2 土釘設計計算表

4.3.2 墻層設計

墻面采用噴射混凝土與鋼筋網組成的鋼筋混凝土板結構型式。土方開挖時,應確保噴錨支護作業(yè)面平整,垂直,并清除破面虛土。

噴射混凝土采用細石混凝土,強度等級為C20,混凝土配合比為灰 ∶砂 ∶石 =1∶2∶2,水泥為32.5R普通硅酸鹽水泥。

噴射混凝土厚度:噴射支護面的厚度為60～80mm。

墻面鋼筋網構造:網筋采用φ6@250鋼筋綁扎而成。橫向加強筋第一排采用φ14螺紋鋼筋,錨桿端部與加強筋采用焊接連接,為了增加面板的整體強度,縱向加強筋均采用φ14螺紋鋼筋與錨桿焊接,縱橫間距同錨桿間距。

墻面鋼筋網及噴射混凝土施工時,地面沿基坑周邊包邊500mm,采用噴射混凝土進行封閉?？拥籽鼗又苓厜γ驿摻罹W及噴射混凝土應低于基底開挖標高200mm。

構造要求:土釘墻墻面坡度不宜大于1∶0.1,設計按1∶0.15放坡;土釘必須和面層有效連接,采用加強鋼筋與土釘焊接牢固;墻面上下鋼筋網搭接長度大于300mm。

5 基坑支護效果

該基坑按設計要求進行噴錨支護施工。在施工開挖過程中,基坑頂部的側向位移與當時的開挖深度之比如超過2～5%數(shù)值時,應密切加強觀察并及時對支護采取加固措施。當發(fā)現(xiàn)基坑頂位移超標,地面裂縫較大時,土釘墻部分應采用加密土釘或打預應力土釘?shù)姆椒ń鉀Q,樁錨支護部分采用補打錨桿的方法補救,嚴防事態(tài)擴大。噴錨支護施工結束后,經測量基坑變形符合設計,成功解決了該深基坑的支護問題,確保了施工質量和安全,取得了良好的效果。

1 建筑基坑支護技術規(guī)程.JGJ120-99

2 建筑地基基礎設計規(guī)范.GBJ50007-2002

3 建筑樁基技術規(guī)范.JGJ94-94

4 土層錨桿設計規(guī)范.CECS22:90

5 建筑邊坡工程技術規(guī)范.GB50330-2002

6 長沙市擋土墻及基坑支護工程設計.施工與驗收規(guī)程.DB43/009-1999