貴陽亨特國際廣場二期基坑工程設(shè)計與施工

何儉華

（中鐵五局建筑公司，貴州，貴陽，550002）

貴陽亨特國際廣場二期基坑工程設(shè)計與施工

何儉華

（中鐵五局建筑公司，貴州，貴陽，550002）

施工場地靠近市政干道及民房，基坑深約12m，根據(jù)現(xiàn)場情況，采用復(fù)合土釘墻（土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨索）進行支護。根據(jù)規(guī)范對復(fù)合土釘墻內(nèi)部穩(wěn)定性、土釘局部抗拉、復(fù)合土釘墻外部穩(wěn)定性、以及預(yù)應(yīng)力錨索進行了驗算。施工中土方開挖與土釘、錨索相互配合，分層分段施工。只要做好監(jiān)測工作、嚴格限制基坑上部荷載、及時進行排水，可確?；又ёo的安全可靠。

深基坑；基坑支護；復(fù)合土釘墻；土釘；預(yù)應(yīng)力錨索；監(jiān)測

一、工程概況

亨特國際廣場位于貴陽市萬東大橋中段與文昌南路交匯處東北角。二期工程包括3#、4#、5#、6#商住樓（33層）及小學教學樓（5層）。

擬建物設(shè)計±0.00標高為1077.50m，建筑群下設(shè)三層地下室，設(shè)計地下室底板開挖標高為1053.66，地下室深10.90～18.60左右。

由于基坑邊坡高度高，相鄰建（構(gòu)）筑物較多，邊坡頂周邊管網(wǎng)線密集，故基坑安全等級為一級，臨時支護工程。

二、工程地質(zhì)條件

二期工程基坑邊坡范圍巖土構(gòu)成從上到下為雜填土、硬塑紅粘土、可塑紅粘土、軟塑紅粘土及強風化和中風化白云巖組成。

雜填土土層松軟，自穩(wěn)性差；紅粘土開挖暴露后易失水開裂，遇水后粘聚力降低，維持邊坡自穩(wěn)能力較差；巖質(zhì)邊坡巖體中隱節(jié)理較發(fā)育，受放炮震動等外力作用后，局部易發(fā)生崩塌現(xiàn)象，因此邊坡需采取支護措施以確保基坑施工及相鄰建筑物安全。

場區(qū)地下水穩(wěn)定水位為 1051.65m，地下室底板深度位于地下水潛水水位以上。

三、基坑周邊環(huán)境

基坑西側(cè)f～a段邊坡緊鄰文昌南路人行道；西邊中部a～b段及西北側(cè)b～c段邊坡緊鄰東門浴室（磚混結(jié)構(gòu)，8層），且b～c段與擬建道路左邊線約0.70m處分布有3.50*8.00的化糞池；北側(cè)c～e段邊坡緊鄰建筑物一棟10層建筑物及一棟8層建筑物；基坑其它方向為一期工程已建建筑物。

道路、建筑物的周邊分布有排水溝（管）、煤氣管及自來水管等管網(wǎng)線，埋深約1.00-3.00m?；悠矫婕爸苓叚h(huán)境見下圖。

四、基坑支護方案

本工程地下室底板標高1053.66，地下室基坑開挖形成的邊坡最大高度為18.60m。地下室基坑邊坡屬臨時性邊坡。以下以 f～a段邊坡為典型斷面介紹復(fù)合土釘墻的設(shè)計與施工。

基坑平面及周邊環(huán)境示意圖

1、支護方案設(shè)計

f～a段邊坡頂緊鄰文昌南路人行道，邊坡無放坡條件。邊坡主要為土質(zhì)邊坡，采用預(yù)應(yīng)力錨索、格構(gòu)梁及土釘掛一層鋼筋網(wǎng)，噴射 80mm厚C20混凝土支護；

基坑支護剖面圖

基坑支護立面圖

2、相關(guān)參數(shù)

1）土層信息及相關(guān)參數(shù)

序號 土類型(m) 土層厚(kN/m3) 容重(kN/m3) 飽和容重(kPa) 粘聚力(度) 內(nèi)摩擦角(kPa) 釘土摩阻力(kPa) 錨桿土摩阻力(kPa)1 雜填土 0.300 18.0 20.0 8.0 8.0 16.0 16.0 2 紅粘土 2.100 17.6 18.0 37.6 6.0 45.0 45.0 3 紅粘土 3.950 17.8 18.0 27.8 4.0 35.0 35.0 4 紅粘土 1.860 16.0 18.0 25.0 3.0 20.0 20.0 5 中風化巖 9.628 27.2 18.0 700.0 39.0 550.0 550.0

2）土釘及錨索參數(shù)

序號 水平間距 垂直間距 入射角度 鉆及直徑 長度 配筋1 1.6 1.6 20 130 4 1D25 2 1.6 1.6 20 130 8 1D32 3 1.6 1.6 20 130 11 1D32 4 1.6 1.6 20 130 11 1D32 5 1.6 1.6 20 130 4 1D32

3）錨索參數(shù)

序號 水平間距 垂直間距 入射角度 鉆及直徑 長度 配筋1 3 3 25 150 19 12ΦS15.2 2 3 3 25 150 12 12ΦS15.2

3、內(nèi)部整體穩(wěn)定性驗算

針對不同的工作工況，采用瑞典條分法搜索，安全系數(shù)最小的滑動面即為最危險滑動面。驗算考慮了土釘、錨索在滑移面的抗力作用。內(nèi)部穩(wěn)定性計算按下式進行計算（土條寬度按0.5m計算）：

內(nèi)部穩(wěn)定性計算簡圖如下：

經(jīng)計算，內(nèi)部穩(wěn)定性安全系數(shù)均大于1.3，符合要求，計算結(jié)果如下表。

工況號 挖土深度 安全系數(shù) 圓心坐標X 圓心坐標Y 半徑1 挖至第一道土釘以下500，挖深2.1m 2.389 -3.936 16.359 8.130 2 挖至第二道土釘以下500，挖身3.7m 2.576 -5.084 16.454 9.135 3 挖至第三道土釘以下500，挖深5.1m 1.812 -6.844 12.420 9.435 4 挖至第四道土釘以下500，挖深6.7m 1.648 -20.073 18.011 24.293 5 挖至第五道土釘以下500，挖深8.3m 1.355 -16.556 16.985 21.491 6 挖至基底標高，挖深11.892m 5.274 -17.196 24.610 30.023

4、局部抗拉驗算

土釘抗拉承載力計算簡圖如下：

預(yù)應(yīng)力錨索在土釘墻支護中不做抗拉承載力計算，只考慮對整體穩(wěn)定驗算的作用，偏于安全。第i個土釘基坑水平荷載合力取相鄰?fù)玲斬Q向間距的一半范圍內(nèi)土壓力之和；

單根土釘抗拉承載力設(shè)計值應(yīng)符合下式要求

局部抗拉按不同工況進行計算，安全系數(shù)均符合要求，驗算結(jié)果如下表：

工況 開挖深度 破裂角 土釘號 土釘長度 受拉荷載標準值 抗拔承載力設(shè)計值 抗拉承載力設(shè)計值 抗拔 抗拉滿足系數(shù)1 2.1 45.6 -- -- -- -- -- --2 3.7 45.2 1 4 9.6 30.3 147.3 2.310 11.214 3 5.3 45 2 8 17.1 71.5 241.3 3.047 10.279 1 4 0 15 147.3 999 999 1 4 0 2.3 147.3 999 999 4 6.9 44.9 2 8 17.1 58.9 241.3 2.507 10.273 3 11 76.6 245.4 241.3 2.329 2.290 1 4 0 0 147.3 999 999 5 8.5 45.3 2 8 17.1 46.8 241.3 1.998 10.293 3 11 76.5 233.3 241.3 2.217 2.293 4 11 147.5 1010.2 241.3 4.980 1.189 1 4 0 0 147.3 999 999 2 8 16.7 29.5 241.3 1.284 10.490 6 11.89 50.1 3 11 75.1 214.3 241.3 2.076 2.338 4 11 144.7 998.4 241.3 5.017 1.212 5 4 125.5 280.0 241.3 1.623 1.398

5、外部穩(wěn)定性驗算

將土釘墻視為擋土墻，驗算其抗滑安全系數(shù)及抗傾覆安全系數(shù)，計算簡圖如下：

土釘墻外部穩(wěn)定計算寬度按12m計（略大于最長土釘長度11m ），墻背傾角按90度計，土與墻背摩擦角按10度計，土與墻底摩擦系數(shù)按0.5計，墻底地基承載力按700kpa計。驗算結(jié)果安全系數(shù)很高，符合要求。

6、錨索驗算

（1）錨索設(shè)計拉力計算

單根鋼絞線設(shè)計拉力為169KN，預(yù)應(yīng)力折減系數(shù)臨時性邊坡取0.65。錨索采用12ΦS15.2鋼絞線，設(shè)計拉力P=12*169*0.65=1318KN

（2）錨索錨固體與地層的錨固長度計算實際錨固段長度為8.0m，滿足要求。

7、格構(gòu)梁與面層混凝土

格構(gòu)梁以錨索位置為支點，承受格構(gòu)間的被動土壓力。格構(gòu)梁按簡支梁計算彎矩、剪力，驗算過程此處從略。

據(jù)相關(guān)研究，由于土拱作用，面層所受土壓力不大，面層混凝土按構(gòu)造設(shè)置即可（80mm厚C20混凝土，Φ12@200）。但面層不管壓力大小，均需與土釘可靠連接在一起。

五、施工要點及工藝流程

1、土釘墻施工

（1）土釘墻施工流程

開挖工作面→修整坡面→噴射第一層混凝土→土釘定位→鉆孔→清孔→制作、安裝土釘→漿液制備、注漿→加工鋼筋、綁扎鋼筋網(wǎng)→安裝泄水管→噴射第二層混凝土→養(yǎng)護→開挖下一層工作面，重復(fù)以上工作直到完成。

（2）土釘成孔

本工程采用干法成孔，鉆孔深度比設(shè)計深度加深0.50m，鉆孔完成后使用壓縮空氣清孔，邊清孔邊拔管。

（3）漿液制備及注漿

漿液采用M25水泥砂漿，應(yīng)采用細砂，最大粒徑不大于2.0mm，灰砂重量比為1：1-1：0.5，水灰比宜為0.4-0.6。

注漿采用重力式注漿，將注漿管插入孔內(nèi)，管口離孔底200-500mm，啟動注漿泵開始注漿，孔口快溢漿時開始拔管，邊拔邊送漿。為防止水泥漿硬化后干縮，當漿液回縮時從孔口補漿，保證漿液飽滿，漿液內(nèi)應(yīng)加入早強劑。

（4）安裝鋼筋網(wǎng)

鋼筋網(wǎng)為單層，采用Ф12鋼筋，網(wǎng)片筋與土釘采用焊接方式聯(lián)接（采用L筋連接方式，如下圖），網(wǎng)片筋之間用Ф0.5鐵絲綁扎。

土釘大樣圖

（5）噴射混凝土

噴射混凝土分兩次完成，先噴射底層混凝土，再施打土釘，之后安裝鋼筋網(wǎng)，最后噴射表層混凝土。噴射混凝土中應(yīng)加入早強劑，每次噴射厚度控制在50mm內(nèi)。

噴射砼采用砼噴射機和 10m3 / min 空壓機。噴射用砼配合比1 :2 :2 :1.45（水泥:砂：石子：水），外加1. 05 %三乙醇氨早強劑。在噴射作業(yè)時，噴射順序應(yīng)自下而上，表面要平整，厚度按設(shè)計要求，砼噴射結(jié)束1～2h 后應(yīng)進行噴水養(yǎng)護1～2天。

2、預(yù)應(yīng)力錨索與格構(gòu)梁施工

（1）鉆孔

錨索孔的鉆鑿是錨固工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵工序。預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔深度應(yīng)比設(shè)計深度加深 0.5m。鉆孔前先搭設(shè)鉆機作業(yè)平臺，平臺要滿足承載要求，同時能保證在鉆機工作時有較好的穩(wěn)定性。根據(jù)測量點位固定并調(diào)整鉆機位置，傾角允許誤差在±20以內(nèi)。鉆孔采用干鉆方式勻速鉆進，在鉆進過程中，根據(jù)高壓風吹出來的巖粉記錄不同深度的地層狀況。鉆孔完成后，清除孔內(nèi)石屑，隨即安置預(yù)應(yīng)力錨索。

（2）錨索的制作與安裝

錨索在鉆孔的同時于現(xiàn)場進行編制，錨索采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作。鋼絞線截取長度為錨固段+自由段+外露張拉段（1.5 m）。截好的鋼絞線平順地放在作業(yè)臺架上，量出內(nèi)錨固段和自由段長度，分別作出標記；在內(nèi)錨固段的范圍內(nèi)安裝擴張環(huán)，間距1 m，兩擴張環(huán)之間綁扎鐵絲一道；自由段涂強力防腐涂料，用波紋管穿套，內(nèi)涂黃油；最后，在波紋管兩端纏繞工程膠布封閉。

在向錨索孔裝索前，核對錨索編號是否與孔號一致，確認無誤后，再以高壓風清孔一次，人工緩緩將錨索放入孔內(nèi)，用鋼尺量出孔外露出的鋼絞線長度，計算孔內(nèi)錨索長度，誤差控制在5cm范圍以內(nèi)，確保錨固長度。

（3）注漿

錨索安裝時應(yīng)先將注漿管出口用膠布封住，以免阻塞。注漿采用孔底返漿法，漿液制作時應(yīng)加入微膨脹劑。注漿壓力保持在0.5 MPa左右，注漿結(jié)束前穩(wěn)定 5min-10min。實際注漿量一般要大于理論注漿量，以錨具排氣孔不再排氣且孔口漿液溢出濃漿作為注漿結(jié)束的標準。如一次注不滿或注漿后產(chǎn)生沉降，要補充注漿，直至注滿為止。

（4）施工格柵梁

采用跳槽方式開挖同一高度的 柵梁基礎(chǔ)，清除浮土之后綁扎鋼筋，在插入鋼筋骨架的錨索自由段插入=110mm的孔口PVC管，如遇格柵梁鋼筋干擾，適當調(diào)整鋼筋間距，預(yù)埋錨墊板，安裝模板，澆筑 C30混凝土。在澆筑過程中，錨孔處橫縱1m范圍內(nèi)的錨梁混凝土要振搗均勻。格柵梁施工完成后進行養(yǎng)護。

（5）錨索張拉

水泥砂漿及格柵梁達到設(shè)計強度80%后（不少于10天）即可張拉，錨索張拉按兩次四級辦理，單根鋼絞線每級張拉預(yù)應(yīng)力按設(shè)計拉力 1/4（42.25KN）計算，每次張拉兩級，每兩級張拉時間間隔不少于15分鐘，兩次張拉時間間隔不少于三天，最后一級超張拉 10%，并回到設(shè)計值后鎖定，即單根鋼絞線最后一級張拉值為 185.9KN，鎖定值 169KN。張拉前應(yīng)標定張拉設(shè)備。

（6）錨索的防腐

預(yù)應(yīng)力錨索自由段可采用除銹、刷瀝青底漆、瀝青玻纖布纏裹進行處理，處理后裝入套管中；自由段套管兩端 100-200mm長度范圍內(nèi)用專用防腐潤滑酯填充，外繞扎工程膠布固定。錨固段應(yīng)除銹、砂漿保護層厚度不小于25mm。錨頭的錨具經(jīng)除銹、涂防腐漆后采用鋼筋網(wǎng)罩、現(xiàn)澆混凝土封閉。

3、其它施工注意事項

（1）支護工程開工前，應(yīng)先查清坡頂?shù)牡叵鹿芫€和排水系統(tǒng)，避免支護工程損壞管線，排水系統(tǒng)漏水滲入坡體，導(dǎo)致邊坡跨塌。

（2）支護工程按從上到下分段跳槽開挖施工，分層高度以每排土釘?shù)拈g距為宜，分段長度為7.0-15.0m，可根據(jù)開挖后的地質(zhì)條件進行調(diào)整。土體開挖高度每級不大于1.60m，待上一級支護工程完工后，方可進行下一級開挖。

（3）基坑周邊地表應(yīng)修筑明溝排水，嚴防地表水向下滲流，可將噴射混凝土面層延伸到基坑周圍地表2.00-3.00m寬處構(gòu)成噴射混凝土護頂。基坑內(nèi)設(shè)置排水溝和集水坑，隨時抽排基坑內(nèi)的集水，集水坑距邊坡腳不應(yīng)小于1.50m，預(yù)防基坑內(nèi)的集水浸泡邊坡腳?；觾?nèi)積水應(yīng)及時排除。

（4）基坑邊坡坡面設(shè)置泄水孔，孔徑為Φ50，外斜坡度為5%，進入坡體內(nèi)不小于1.0m，可用PVC管制作成花管安裝，間距2.0m*2.0m呈梅花形布置，或根據(jù)需要設(shè)置。

（5）支護工程每15-20m設(shè)一道伸縮縫，縫寬50mm，伸縮縫位置鋼筋應(yīng)斷開。

（6）土釘必須按規(guī)范做拉試驗（不破壞試驗）。所有混凝土、砂漿及鋼材均應(yīng)按規(guī)范進行試驗。

六、監(jiān)測方案

支護工程開工前，建立觀測網(wǎng)，對邊坡及坡頂建（構(gòu)）筑物進行監(jiān)測。施工監(jiān)測按三等精度要求執(zhí)行。根據(jù)國家標準《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，本工程基坑監(jiān)測項目內(nèi)容如下：

序號 監(jiān)測項目名稱1 地表沉降2 管線沉降3 建筑物沉降及傾斜周圍環(huán)境監(jiān)測4 建筑物開裂測試儀器及組件精密水平儀、銦鋼尺精密水平儀、銦鋼尺精密水平儀、全站儀裂隙儀5水位監(jiān)測電測水位儀6 邊坡頂部水平位移7 邊坡頂部豎向位移8 深層水平位移圍護結(jié)構(gòu)監(jiān)測精密水平儀、全站儀精密水平儀、全站儀測斜儀9土釘（錨桿）內(nèi)力應(yīng)力計10 現(xiàn)象監(jiān)測 周邊道路、建筑物、管道變形；墻后土體變形；基坑底部、邊坡、頂部變形；地表水、地下水排放；基坑周邊堆載；支護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。 每天肉眼巡視觀察

監(jiān)測工作從基坑施工開挖前開始，至地下工程完成為止。基坑開挖深度≤5m期間，監(jiān)測頻率為1次/2d；基坑開挖深度5-10m期間，監(jiān)測頻率為1次/1d；基坑開挖深度>10m期間，監(jiān)測頻率為2次/1d；底板澆筑≤7d期間，監(jiān)測頻率為2次/1d；底板澆筑7-28d期間，監(jiān)測頻率為1次/1d；底板澆筑>28d期間，監(jiān)測頻率為1次/3天。

七、結(jié)語

本工程基坑較深，基坑周邊管網(wǎng)眾多，周圍的道路、建筑物、管線對變形控制有較高要求。因此，基坑支護采用土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨索的復(fù)合土釘墻進行支護。

施工中，基坑土方開挖配合土釘墻作業(yè)，采用分段跳槽開挖，預(yù)應(yīng)力錨索張拉后再開挖下一層，同時做好監(jiān)測工作，對周邊建筑物及管線進行嚴密監(jiān)測，做到信息化施工。

本工程從基坑開挖支護到地下室施工結(jié)束及土方回填完成，共用了5個多月，期間基坑穩(wěn)定，工作狀態(tài)良好，緊鄰基坑的道路、建筑物、管網(wǎng)完好，達到了預(yù)期目標。

TU584

1674-3954（2011）03-0185-04