鄰近建筑物的深基坑工程實(shí)例

胡國(guó)超，劉施蕊

(遼寧地質(zhì)工程勘察施工集團(tuán)公司，遼寧 沈陽(yáng)110032)

1 工程概況

1.1 基本情況

沈陽(yáng)華晨寶馬新工廠主辦公樓位于沈陽(yáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)渾河二十六街1號(hào)，開挖深度為10.4 m，局部開挖深度－6.05、－7.4 m。本工程為地下2層地上3層。其中:基坑北側(cè)(21、23軸與G4軸之間)主辦公樓的地下室外墻與TB廠房(已建)外墻僅距1.9 m，與TB廠房基礎(chǔ)(獨(dú)立基礎(chǔ)，埋深－5.2 m)僅距1.75 m;基坑?xùn)|側(cè)(27軸)主辦公樓的地下室外墻與TB廠房外墻僅距2.1 m，與TB廠房基礎(chǔ)(獨(dú)立基礎(chǔ)，埋深－4.5 m)僅距1.4 m。這兩側(cè)基坑開挖深度為10.4 m，TB廠房為地上3層的鋼結(jié)構(gòu)。具體如圖1所示。

1.2 地層情況

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，各地層描述如下:

①素填土，主要由回填中粗砂砂土組成，中密～密實(shí)，該層已進(jìn)行加固處理，分布連續(xù)，層厚6.00～8.20 m;

②中砂，黃褐色，飽和，中密，分布連續(xù)，最大厚度2.0 m;

③粗砂，黃褐色，飽和，中密，部分地段密實(shí)，最大厚度5.00 m，該層分布連續(xù);

④礫砂，黃褐色，鉆探過程中所見最大粒徑70 mm，飽和，中密～密實(shí)，層厚2.90～9.10 m;

⑤粗砂，黃褐色，局部含粘性土薄夾層，飽和，中密～密實(shí)，該層分布連續(xù)，最大厚度4.00 m;

⑥粉質(zhì)粘土，黃褐色，可塑，該層在該區(qū)域連續(xù)分布，最大厚度5.00 m;

⑦中砂，黃褐色，飽和，稍密～中密，分布連續(xù)，最大厚度7.70 m。

表1 各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

1.3 地下水情況

勘察期間建筑場(chǎng)區(qū)地下水位埋深在7.3～8.5 m，平均為7.5 m，綜合滲透系數(shù)K=70 m/d。

圖1 基坑平面布置圖

2 基坑支護(hù)方案

2.1 基坑特征

本工程的明顯特征有:(1)存在一個(gè)很厚的素填土層(厚度6.00～8.20 m)，該素填土為經(jīng)回填夯實(shí)的中粗砂組成;(2)基坑的北側(cè)和東側(cè)距新建的TB廠房較近，且廠房采用鋼結(jié)構(gòu)、獨(dú)立基礎(chǔ);(3)在地層埋深約21 m左右為該區(qū)域連續(xù)出現(xiàn)的粉質(zhì)粘土層;(4)該區(qū)域的地下水綜合滲透系數(shù)較大，該基坑為坑中坑結(jié)構(gòu)。

2.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

為確?；舆吰路€(wěn)定及臨近建筑物、道路的安全，根據(jù)本工程的地質(zhì)條件和周圍環(huán)境情況，支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)將基坑劃分為如下幾個(gè)設(shè)計(jì)階段［1］。

(1)自然地面與地下一層交接處及F3/F4與26/27軸處采用1∶1形式放坡［2］。

(2)ABCDEF段、IJK段、UWX段為A型樁，采用懸臂式長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁。

(3)FGHI段為B型樁，采用鉆孔灌注樁+3排錨索支護(hù)體系。其中第一排錨索根據(jù)相鄰建筑物基礎(chǔ)情況盡量連續(xù)布錨。

(4)KL段、MN段為C型樁，采用鉆孔灌注樁+3排錨索支護(hù)體系。其中第一排錨索根據(jù)相鄰建筑物基礎(chǔ)情況盡量連續(xù)布錨。

(5)NO段、PQ段、RS段為D型樁，采用鉆孔灌注樁+2排錨索支護(hù)體系。

(6)STU段為E型樁，采用懸臂式長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁。

(7)VN段為F型樁，UV段為H型樁，采用懸臂式長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁。

(8)XYZA段為J型樁，采用鉆孔灌注樁+2排錨索支護(hù)體系。

沿著基坑四周采用旋噴樁進(jìn)行止水帷幕［3］，典型支護(hù)體系見圖2、圖3所示。

圖2 B型樁剖面示意圖

2.3 工程難點(diǎn)及技術(shù)措施

(1)由于場(chǎng)地地層大部分為顆粒較細(xì)的中砂、粗砂組成，為了避免降低地下水造成周邊沉降，利用粉質(zhì)粘土做隔水層，在二級(jí)基坑內(nèi)(坑中坑)采用旋噴止水帷幕方式，其支護(hù)樁及旋噴樁均伸入到⑥粉質(zhì)粘土層中不小于0.8 m，其中600 mm旋噴樁采用單管旋噴方式、800 mm旋噴樁采用雙重管旋噴方式。

圖3 D型樁剖面示意圖

(2)采用坑內(nèi)降水方式。

(3)為了躲避TB廠房基礎(chǔ)及里面的管溝(距主辦公樓地下室外墻9.0 m，埋深－6.1 m)，部分錨索角度調(diào)整為－25°，設(shè)計(jì)時(shí)TB廠房基礎(chǔ)的壓力擴(kuò)散角按30°考慮。

各段施工參數(shù)如表2所示。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算

本工程分別進(jìn)行了內(nèi)力計(jì)算、配筋計(jì)算、整體穩(wěn)定性計(jì)算、抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算、抗隆起計(jì)算、抗管涌驗(yàn)算、地表沉降計(jì)算等。本文選取典型FGHI段，即B型樁來說明本工程的計(jì)算過程。

表2 施工參數(shù)一覽表

內(nèi)力計(jì)算方法采用增量法，土壓力模型分別采用彈性土壓力模型和經(jīng)典土壓力模型，內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見圖4，沉降計(jì)算分別采用三角形法、指數(shù)法、拋物線法，3種方法進(jìn)行計(jì)算比較，取最大值為控制指標(biāo)。計(jì)算結(jié)果見圖 5［4］。

圖4 內(nèi)力計(jì)算包絡(luò)圖(工況7，開挖10.40 m)

其它指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果見表3，均滿足規(guī)范要求。

表3 相關(guān)指標(biāo)計(jì)算表

4 施工技術(shù)措施

施工常見的問題及處理措施如表4所示。

5 監(jiān)測(cè)方案

水平位移觀測(cè)點(diǎn):在基坑護(hù)壁的冠梁上埋設(shè)水平位移觀測(cè)點(diǎn)，用長(zhǎng)300mm鋼筋埋設(shè)在冠梁上，外露50 mm，將插入鋼筋與冠梁上的鋼筋焊接固為一體。垂直位移觀測(cè)點(diǎn):垂直位移觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)采用用圓鋼焊接在TB廠房的鋼結(jié)構(gòu)上。

地表沉降觀測(cè)點(diǎn):地表沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)用混凝土埋設(shè)，埋深1.3 m，將長(zhǎng)400 mm鋼筋放在其中。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)間距及數(shù)量均滿足《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(GB 50497 －2009)［5］要求。

圖5 基坑周邊沉降計(jì)算值(工況7，開挖10.40 m)

表4 施工技術(shù)措施

6 監(jiān)測(cè)頻率

基坑開挖深度達(dá)10.40 m，平面長(zhǎng)度150 m，規(guī)模較大，故監(jiān)測(cè)次數(shù)也應(yīng)較多，檢測(cè)頻率一般為日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)。日?qǐng)?bào)要求每天均進(jìn)行各種變形的測(cè)量、數(shù)據(jù)匯總。周報(bào)要求每周對(duì)數(shù)據(jù)整理一次，與前幾周的變形量比較，找出規(guī)律，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的情況。月報(bào)則更長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出規(guī)律，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的事故，及時(shí)做出相應(yīng)的措施。

具體做法為:土方開挖第一層后，冠梁澆灌時(shí)在冠梁上做出用于變形觀測(cè)的標(biāo)志點(diǎn)，以用于變形觀測(cè)，開挖第二層時(shí)就開始觀測(cè)，每天上午開始觀測(cè)，堅(jiān)持每天觀測(cè)，直到變形穩(wěn)定后逐漸減少觀測(cè)次數(shù)，每天的觀測(cè)結(jié)果都上報(bào)管理單位、建設(shè)單位和監(jiān)理，最后做一份基坑的變形觀測(cè)記錄上報(bào)。

7 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

本基坑的監(jiān)測(cè)重點(diǎn)在基坑北側(cè)、東側(cè)的臨近TB廠房段。從2011年4月11日開始的第一次監(jiān)測(cè)至2012年2月10日基坑回填完畢，其基坑的累計(jì)最大沉降值7.1 mm，最大位移值7.8 mm。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，基坑總體變形情況較好。

基坑總體變形情況如圖6、圖7所示。

圖6 垂直位移過程曲線

圖7 水平位移過程曲線

8 結(jié)語(yǔ)

本工程基坑開挖深度基本在10.4 m左右，基坑面積大，周邊環(huán)境比較復(fù)雜，基坑周邊臨近不足2 m就存在建筑物，建筑物的基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，埋深在基坑的上部，對(duì)變形要求較高?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)以排樁支護(hù)為主，根據(jù)不同情況采用了不同的排樁類型，并采用了旋噴止水帷幕的方式，有效地控制了基坑變形，取得了較好的效果，對(duì)類似工程有著一定的借鑒意義。

本工程在TB廠房一側(cè)施工作業(yè)面狹小，回填的中粗砂層較厚，實(shí)踐證明，采用止水+坑內(nèi)管井降水的效果較好。

本工程由于臨近TB廠房，安全要求較高，所以基坑施工信息化監(jiān)控就變得尤為重要，反饋的信息必須是真實(shí)可靠的，否則會(huì)出現(xiàn)誤判而導(dǎo)致成本增加和工期延誤。

［1］JGJ 120－99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］GB 50330－2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］GB 50007－2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］黃強(qiáng).深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)［M］.北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社，2000.

［5］GB 50497－2009，建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

［6］張帆，閻佳生.BBA辦公樓基坑支護(hù)及降水工程安全監(jiān)測(cè)技術(shù)［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2013，40(1):62 －65.

［7］許蘭蘭，周深鑫.南京悅慶大廈深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(1):55－58.