鄭州某超深基坑支護設計與防空洞處理

曹靜 鞠曉 王建華

河南省建筑科學研究院有限公司（450053）

鄭州某超深基坑支護設計與防空洞處理

曹靜 鞠曉 王建華

河南省建筑科學研究院有限公司（450053）

大于20m的超深基坑在鄭州目前并不多見，通過介紹超深基坑的周邊環(huán)境和地質條件，分析了支護體系和基底防空洞的處理，為類似的工程設計與施工提供了參考借鑒。

超深基坑；樁錨支護；防空洞

1 工程概況

本工程位于鄭州市棉紡西路與文化宮路西南側，國棉三廠生活區(qū)院內。本次擬建建筑物包括1、2#樓，地上33層，高層住宅采用剪力墻結構、復合地基+筏板基礎，基礎埋深為自然地面以下12.4m；地下車庫采用天然地基+獨立基礎，基礎埋深為自然地面以下11m。

擬建工程周邊環(huán)境如下:擬開挖基坑東、西、南三側臨路，北側為擬建二期項目，現(xiàn)為待建筑?；訓|側距離基坑下口線4.4m為用地紅線，紅線外約3m為道路；基坑北側距離基坑下口線3.3m為一棟2層平房，現(xiàn)為倉庫；距離基坑下口線8.9～24m為三棟八層民房，樁基（人工挖孔樁），樁長8m；基坑西側距離基坑下口線1.5m為一Φ300自來水管線，埋深約1.5m，距離基坑下口線4.5m為用地紅線，距離基坑下口線12.5m、12.7m為2棟3層民房；基坑南側距離基坑下口線8.3m為用地紅線，此處一Φ300自來水管線與紅線基本重合,該管線埋深約1.5m,距離基坑下口線19.4m為3層民房。場地范圍內防空洞為地下兩層，分布在主樓和地下車庫基礎范圍內，地下一層層高2.2m，層底標高為自然地面以下-13.6m，地下二層層高6m，層底標高為-21m。防空洞內原為飯廳、伙房、電影室等?；又苓叚h(huán)境及支護平面布置圖如圖1所示。

圖1 基坑周邊環(huán)境及支護平面布置圖

2 工程地質情況

1）地形地貌。依據(jù)巖土勘察報告，擬建場地位于鄭州市西部，勘察場地為舊房拆遷場地，場地基本整平。地貌單元屬山前沖積鄭州西部傾斜平原區(qū)。

2）地層概況。與基坑支護有關的地層情況描述如下:

第①層:雜填土，層底埋深0.5～2.8m，層底高程105.8～107.3m，層厚0.5～2.8m。地層呈黃褐色，局部為雜色，成分主要以新近沉積的粉土為主，土力學性質不均勻；局部含少量建筑垃圾。

第②層:粉土,層底埋深2.8～5m,層底高程103.1～ 104.8m，層厚1.4～3.7m。地層呈黃褐色，稍濕，中密。見青灰色斑點，少量銹斑，偶見蝸牛殼碎片。

第③層:粉土夾粉砂，層底埋深7～9.5m，層底高程98.0～101m，層厚2.8～6m。地層呈黃褐色，稍濕，密實。偶見小顆粒鈣質結核。局部夾粉砂，黃褐色，稍濕，中密。

第④層:粉土,層底埋深9～13m，層底高程95.4～ 98.8m，層厚1.3～4.5m。地層呈褐黃色，稍濕，密實。見灰白色斑點，含少量鈣質結核，一般粒徑10～30mm。

第⑤層:粉土，層底埋深14～18.5m，層底高程89.87～93.4m，層厚3.5～7.7m。地層呈褐黃色，稍濕，密實。有砂感，含少量鈣質結核，一般粒徑10～ 30mm。

第⑥層:粉土夾粉質黏土，層底埋深19～23.1m，層底高程85.4～88.8m，層厚1.5～5.8m。地層呈褐黃色，稍濕，密實。含少量鈣質結核，粒徑約5～30mm。夾粉質黏土，褐黃色，可塑。

第⑦層:粉質黏土夾粉土，層底埋深27～29.9m，層底高程77.6～81.3m，層厚5.4～10.9m。地層呈褐黃色，可塑～硬塑。見灰白色斑塊及銹斑，含大量鈣質結核，一般粒徑10～30mm。局部夾薄層粉土，褐黃色，稍濕，密實。

第⑧層:粉質黏土，層底埋深34～39m，層底高程68.4～73.6m，層厚5.5～10m。地層呈黃褐色，紅褐色，可塑。含較多鈣質結核，粒徑約10～30mm。場地的工程地質條件及基坑支護設計參數(shù)如表1所示。

表1 土層物理力學參數(shù)

3）水文地質條件。本次場地勘察期間地下水位現(xiàn)狀地面下埋深29.5～31.0m（高程約77.0m）。據(jù)調查，地下水位年變幅1.0m左右，本場地近五年最高地下水位現(xiàn)狀地面下埋深約28.0m（標高約79.0m），歷史最高水位現(xiàn)狀地面下約25.0m（標高約82.0m）。屬第四系松散巖類孔隙潛水，地下水的補給主要為大氣降水。場地的工程地質條件及基坑支護設計參數(shù)見表1。

3 基坑支護設計

3.1 基坑支護難點及方案選擇

本工程基坑地庫部分開挖深度為11m，主樓無防空洞部分開挖深度為12.4m；局部擬建主樓部分地下為原防空洞，由于主樓采用CFG復合地基，在CFG樁施工前需挖出防空洞，故局部主樓基坑開挖深度實際為20m；基坑周長約370m，基坑平面面積約為8 100m2。按照規(guī)范，基坑側壁安全重要性等級為一級。

根據(jù)本基坑工程的開挖深度、周邊環(huán)境、工程地質情況，結合地區(qū)經驗并經過經濟技術指標的比較，采用以下2個剖面:1-1剖面上部土釘墻，下部灌注樁+預應力錨索；2-2剖面上部土釘墻，下部雙排樁+預應力土釘；基坑1-1和2-2剖面支護型式如圖2和圖3所示。

圖21 -1剖面

圖32 -2剖面

4 防空洞處理方案及技術要求

4.1 防空洞處理方案

本工程主樓及地下車庫基礎下部均分布有防空洞。主樓為CFG樁復合地基，防空洞對CFG樁施工、承載力造成影響，同時為保證主樓基礎承載力及基礎穩(wěn)定性，對主樓防空洞采用大開挖法挖除一層、二層防空洞，分層回填灰土至設計標高。地下車庫為天然條基、獨立基礎，基礎穿過防空洞第一層，采用大開挖法挖除防空洞第一層，回填灰土至設計標高；防空洞第二層低于車庫基礎底標高約2.5m，采用洞壁注漿、洞室填充處理。防空洞與主樓及車庫豎向關系和防空洞處理平面布置圖分別如圖4和圖5所示。

4.2 防空洞處理技術參數(shù)及施工要求

1）洞壁注漿

防空洞洞內每2m打一組注漿孔、一個觀察孔，成孔直徑40mm，成孔深度同磚墻厚度，預埋DN28X3mm塑料管，穿出磚墻，用水泥封孔，待水泥有一定強度后開始壓漿，注漿壓力0.5～1.0mPa，水灰比為0.5～1.0。注漿采用PO42.5水泥和粉煤灰，水泥和粉煤灰用量比為1:1。注漿順序為從下到上，直至拱頂。

圖4 防空洞與主樓及車庫豎向關系

圖5 防空洞處理平面布置圖

2）洞室填充

防空洞洞室采用分段填充，每段10m（視洞內具體情況增加或減少）。防空洞洞室用碎石填充，碎石直徑為0.5～1.0mm，每段預埋4根注漿管和1個出氣孔，注漿管水平分布于每段區(qū)域內，注漿管預留到封堵墻外，以便注漿。砌筑封堵墻時，應先砌筑1.5（3.0）m后，鋪設注漿管，然后填充碎石，再砌墻再填充直至洞頂。洞室每段兩端砌筑封堵墻，磚墻厚度為240mm，采用普通黏土磚，M5水泥砂漿砌筑。防空洞端口封堵墻為500mm厚磚墻，外側砌筑加固磚垛，防止坍塌。

3）質量檢測

洞壁注漿部分，在注漿結束后，采用鑿點檢測法，每10m鑿一個觀測點，檢查洞壁與土體有無孔隙。洞室填充部分，在填充、注漿完成后通過對封堵墻進行鑿點檢查，通過地質雷達檢查填充區(qū)域是否密實。洞壁注漿檢查合格后，方能砌封堵墻。每段洞室填充檢查合格后，進行下一段處理。

5 監(jiān)測分析與結語

本基坑監(jiān)測內容主要包括基坑坡頂?shù)乃轿灰坪统两怠⒅苓吔ㄖ锏某两?、深層水平位移、錨索內力和護坡樁內力。共設置沉降觀測點119個、支護樁測斜孔18個和鋼筋應力計14組。按照規(guī)范要求，本項目在基坑開挖過程中進行了全過程的監(jiān)測，深層水平位移、錨索內力及地表沉降均在設計警戒值之內,現(xiàn)場開挖過程中圍護側壁基本無滲漏，坑底無突涌現(xiàn)象，周邊環(huán)境道路正常使用且無裂縫產生，表明本項目的圍護技術措施針對性強，防空洞處理得當，控制到位。

本基坑周邊環(huán)境復雜，深度達22m，在鄭州為少見的超深基坑且坑底有防空洞,支護難度較大，設計結合實際情況選用樁錨支護體系，從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，各項結果均在規(guī)范允許的范圍內，說明此方案在本基坑的應用較為成功，對類似的基坑工程設計與施工起到較好的參考借鑒作用。

[1]JGJ 120-2012,中華人民共和國住建部.建筑基坑支護技術規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[2]劉國彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊[M].第二版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.

[3]龔曉南.深基坑工程設計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.

[4]JGJ 120-2012,中華人民共和國住建部.建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[5]滕延京,黃熙齡,王曙光,等.建筑地基基礎設計規(guī)范理解與應用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社(第二版),2012.