砂卵石地質(zhì)深基坑支護(hù)方案研究及應(yīng)用

王 朕 李 華

(中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

砂卵石地質(zhì)深基坑支護(hù)方案研究及應(yīng)用

王 朕 李 華

(中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

以新疆烏魯木齊鐵路局商業(yè)廣場(chǎng)深基坑支護(hù)工程為例，對(duì)其所在區(qū)域的地質(zhì)條件和周邊環(huán)境進(jìn)行了分析，從工期及經(jīng)濟(jì)性方面進(jìn)行了論述，提出土釘墻與樁錨相結(jié)合的復(fù)合支護(hù)方案，并結(jié)合卵石地層采用旋挖鉆施工的快速優(yōu)勢(shì)，解決了土方施工及支護(hù)施工周期長(zhǎng)的問(wèn)題，達(dá)到了省時(shí)經(jīng)濟(jì)的效果。

砂卵石地層，深基坑支護(hù)，錨索，鉆孔灌注樁

0 引言

隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)政策的實(shí)施以及城市化進(jìn)程的加快，“地廣人稀”的新疆也越來(lái)越感受到了擁擠，尤其是首府烏市，高層建筑越來(lái)越多、越來(lái)越高，基礎(chǔ)也越來(lái)越深，對(duì)基坑開(kāi)挖和支護(hù)也提出更高的要求，開(kāi)挖不僅要保證基坑邊坡的穩(wěn)定，還要滿(mǎn)足周邊相鄰建筑物承受變形的要求，確保周邊建筑物、構(gòu)筑物、道路及地下管線的安全。在實(shí)際應(yīng)用中，土釘墻與樁錨相結(jié)合的復(fù)合支護(hù)方法非常適合新疆的砂卵石地質(zhì)條件，它以施工快，變形小、相對(duì)經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)深受好評(píng)。本文以烏魯木齊鐵路局商業(yè)廣場(chǎng)項(xiàng)目基坑支護(hù)工程為例進(jìn)行探討。

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 工程簡(jiǎn)介

該工程位于烏魯木齊鐵路局，南緯二路與南三路交界處。建筑物為1棟地上9層商業(yè)綜合樓，帶3層地下車(chē)庫(kù)，總建筑面積約38 200 m2。采用框架及剪力墻結(jié)構(gòu)，±0.00=756.25，基礎(chǔ)埋深-14.6 m，相對(duì)于基坑周邊高程，基坑開(kāi)挖深度13.5 m～14.5 m。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1)工程地質(zhì)情況。

該棟建筑在地質(zhì)區(qū)域上，地貌單元屬山前沖洪積平原地段，現(xiàn)為菜市場(chǎng)用地，原始地貌已被人為改變，場(chǎng)地地形平坦。場(chǎng)地地層主要由雜填土、卵石及泥巖層組成。地層由上至下分述如下：

①雜填土：雜色，稍濕,松散，分布于地表，場(chǎng)地內(nèi)均有分布，厚度0.8 m～2.8 m。主要由建筑垃圾、生活垃圾、素填土及少量植物根系等組成。

②卵石：以青灰、灰黃色為主，中密，稍濕，級(jí)配一般，主要由卵石、圓礫組成，粒徑多在20 mm～120 mm，磨圓度較好，孔隙中充填物以中、粗砂為主。該層埋深在0.8 m～2.8 m，層厚12.9 m～15.8 m。

③強(qiáng)風(fēng)化泥巖：黃褐色、黑灰色為主，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖芯較破碎，多呈碎塊狀，強(qiáng)風(fēng)化狀，一般節(jié)長(zhǎng)2 cm～5 cm，最長(zhǎng)可達(dá)10 cm，錘擊易碎，干燥時(shí)強(qiáng)度較高，遇水易崩解。巖石堅(jiān)硬程度等級(jí)為極軟巖、軟巖。該層埋深15.1 m～17.6 m，厚度0.7 m～1.3 m。

④中風(fēng)化泥巖：黑灰色、青灰色為主，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖芯較完整，呈短柱狀，一般節(jié)長(zhǎng)5 cm～10 cm，最長(zhǎng)20 cm，錘擊較易碎，干燥時(shí)強(qiáng)度高。巖石堅(jiān)硬程度等級(jí)為軟巖、較軟巖。該層埋深16.3 m～18.3 m，最大勘探深度(-28.5 m)內(nèi)未揭穿該層。

2)水文地質(zhì)條件。

該場(chǎng)地地下水埋深15.1 m～16.1 m,場(chǎng)地地下水類(lèi)型為碎屑巖類(lèi)裂隙孔隙水，主要賦存于泥巖層中，主要接受大氣降水及側(cè)向徑流補(bǔ)給，自南向北徑流，以側(cè)向流出及蒸發(fā)排泄。

2 周邊環(huán)境及支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)

1)基坑周邊環(huán)境。

a.基坑?xùn)|側(cè)：為在建商住樓，基礎(chǔ)埋深與擬建基坑一致；b.基坑南側(cè)：為現(xiàn)有4層商業(yè)建筑與地下車(chē)庫(kù)范圍線相距約9.1 m。該建筑地下1層為地下室，基礎(chǔ)埋深約-5.0 m，與擬建建筑基礎(chǔ)高差約9.5 m；c.基坑西側(cè)：為現(xiàn)狀道路南二路，與地下車(chē)庫(kù)范圍線相距約13.4 m，現(xiàn)狀圍擋與地下車(chē)庫(kù)范圍線相距約10.0 m；d.基坑北側(cè)：為現(xiàn)狀道路南緯二路，現(xiàn)狀路沿石與地下車(chē)庫(kù)范圍線相距約16.0 m。

2)基坑安全等級(jí)根據(jù)基坑周邊環(huán)境及開(kāi)挖深度確定。本基坑支護(hù)設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí)。

3 支護(hù)方案的選定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地地形地勢(shì)，建筑基坑開(kāi)挖深度約13.5 m～14.5 m。建筑周邊相鄰建(構(gòu))筑物及市政道路、管網(wǎng)等周邊環(huán)境條件，本基坑工程的支擋結(jié)構(gòu)選定為符合支護(hù)體系，均采用上部土釘墻、下部支護(hù)排樁的復(fù)合支護(hù)體系，共設(shè)置一排錨索，直接錨拉于支護(hù)樁冠梁上；圖1為基坑支護(hù)斷面圖。

4 分項(xiàng)工程說(shuō)明

4.1 支護(hù)樁

支護(hù)樁樁徑1 000 mm；樁身混凝土強(qiáng)度C30；樁身主筋為HRB400(三級(jí)鋼)，直徑16 mm/20 mm，箍筋為HPB300；主筋采用雙面搭接焊連接，焊接長(zhǎng)度5d，或采用機(jī)械連接；鋼筋保護(hù)層厚度為70 mm；支護(hù)樁縱主筋錨入冠梁長(zhǎng)度600 mm；樁身混凝土應(yīng)一次澆筑完成。

4.2 冠梁和腰梁

截面尺寸：高×寬=1 000 mm×700 mm；混凝土強(qiáng)度：C30；主筋為HRB400(三級(jí)鋼),直徑20 mm，箍筋為HPB300，直徑10 mm；主筋采用雙面搭接焊連接，焊接長(zhǎng)度5d，或采用機(jī)械連接；鋼筋保護(hù)層厚度為50 mm；冠梁一次性澆筑。

4.3 土釘墻支護(hù)

土釘支護(hù)：鋼管土釘采用外徑48鋼管制作，孔內(nèi)灌注32.5R素水泥漿，注漿壓力不小于0.6 MPa。面板網(wǎng)筋采用φ6@200×200鋼筋網(wǎng)片制作；支護(hù)面噴射M10水泥砂漿，厚度80 mm～100 mm。

4.4 樁間土防護(hù)

樁間土防護(hù)面層材料及工藝設(shè)計(jì)：1)支護(hù)樁兩側(cè)預(yù)埋(或鉆孔植入)C16鋼筋(豎向間距1 500 mm，預(yù)埋(或鉆孔植入)支護(hù)樁內(nèi)長(zhǎng)度300 mm，外露200 mm)；2)掛設(shè)φ2.8@200×200鋼絲網(wǎng)片；3)噴射厚度50 mm～80 mm的M10砂漿。

4.5 預(yù)應(yīng)力錨索

錨索注漿采用純水泥漿，水泥采用P.O42.5R，水灰比0.5～0.55，注漿體強(qiáng)度M30；錨索鉆孔直徑自由段150 mm；錨索按相關(guān)要求進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)；錨索防腐：自由段外套φ25 PVC管，外錨頭(墊板、錨具等)除銹、清潔后刷防銹漆一遍；錨索張拉需在錨固體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%且不小于22.5 MPa后進(jìn)行。

設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力錨索參數(shù)如表1所示。

表1 預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)參數(shù)表

5 基坑開(kāi)挖、維護(hù)與監(jiān)測(cè)

5.1 基坑開(kāi)挖

1)施工時(shí)考慮挖土的周期，為節(jié)約時(shí)間，可先挖出第一層土釘墻施工的工作面，邊做土釘，邊開(kāi)挖中心地段的土方，支護(hù)樁隨著土釘墻的支護(hù)施工，可多工作面多臺(tái)機(jī)械同時(shí)施工。當(dāng)支護(hù)樁強(qiáng)度達(dá)到開(kāi)挖階段的設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，再開(kāi)挖下一層；做完冠梁和錨索施工，等強(qiáng)度達(dá)到要求后，在施加預(yù)加力后，方可開(kāi)挖下層土方；對(duì)于土釘墻，在土釘、噴射混凝土面層的養(yǎng)護(hù)時(shí)間大于2 d后，方可開(kāi)挖下層土方。

2)按支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定的施工順序和開(kāi)挖深度分層開(kāi)挖，分層開(kāi)挖深度不超過(guò)2.5 m；開(kāi)挖至錨桿、土釘施工作業(yè)面時(shí)，開(kāi)挖面與錨桿、土釘?shù)母卟畈淮笥?00 mm；開(kāi)挖時(shí)，挖土機(jī)械不得碰撞或損害錨桿、土釘墻墻面等構(gòu)件,不得損害已施工的基礎(chǔ)樁；當(dāng)開(kāi)挖揭露的實(shí)際土層性狀或地下水情況與設(shè)計(jì)依據(jù)的勘察資料明顯不符，或出現(xiàn)異?，F(xiàn)象、不明物體時(shí)，應(yīng)停止挖土，在采取相應(yīng)處理措施后方可繼續(xù)挖土；挖至坑底時(shí)，避免擾動(dòng)基底持力土層的原狀結(jié)構(gòu)；當(dāng)基坑開(kāi)挖面上方的錨桿、土釘，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，嚴(yán)禁向下超挖土方。

5.2 基坑維護(hù)

基坑周邊5.0 m范圍內(nèi)施工材料、設(shè)施或車(chē)輛荷載嚴(yán)禁超過(guò)設(shè)計(jì)要求的地面荷載限值10 kPa；雨期施工時(shí)，應(yīng)在坑頂、坑底采取有效的截排水措施；排水溝、集水井應(yīng)采取防滲措施；基坑周邊地面宜作硬化或防滲處理；基坑周邊的施工用水應(yīng)有排放系統(tǒng)，不得滲入土體內(nèi)；當(dāng)坑體滲水、積水或有滲流時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行疏導(dǎo)、排泄、截?cái)嗨?；開(kāi)挖至坑底后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行混凝土墊層和主體地下結(jié)構(gòu)施工。

5.3 基坑監(jiān)測(cè)

本基坑安全等級(jí)為一級(jí)，根據(jù)規(guī)范JGJ 120—2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程第8.2.2條規(guī)定，本方案對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)16個(gè)沉降變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)的建筑物布置建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)16個(gè)；在基坑監(jiān)測(cè)過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)基坑坡體變形較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在施工過(guò)程中，開(kāi)挖深度不大于5 m時(shí)，2 d進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)；開(kāi)挖深度在5 m～10 m時(shí)，1 d進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)；開(kāi)挖深度大于10 m時(shí)，1 d進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。當(dāng)有以下情況：基坑及周邊大量積水，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)降雨，市政管道出現(xiàn)泄漏；鄰近建筑突發(fā)較大沉降，不均勻沉降或嚴(yán)重開(kāi)裂；支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂；基坑附近地面荷載突然增大或超過(guò)設(shè)計(jì)限值等突發(fā)情況時(shí)需提高監(jiān)測(cè)頻率。

6 支護(hù)結(jié)構(gòu)體質(zhì)量檢測(cè)

1)防護(hù)面層混凝土現(xiàn)場(chǎng)要留置試塊，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，每500 m2噴射混凝土面積試驗(yàn)數(shù)量取試塊一組，每組試塊3個(gè)；土釘墻及樁間土防護(hù)的噴射混凝土面層厚度要進(jìn)行檢測(cè)，每500 m2噴射混凝土面積檢測(cè)一組，每組的檢測(cè)點(diǎn)3個(gè)。

2)排樁。

支護(hù)樁采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身完整性，檢測(cè)樁數(shù)控制在總樁數(shù)的20%以上，并且不得少于5根。

3)預(yù)應(yīng)力錨索。

錨桿的固結(jié)體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)量不少于錨索總數(shù)的5%，檢測(cè)錨桿采用隨機(jī)抽樣的方法選??；檢測(cè)試驗(yàn)的張拉值按設(shè)計(jì)軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的1.4倍進(jìn)行；檢測(cè)試驗(yàn)按本JGJ 120—2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程附錄B的驗(yàn)收試驗(yàn)方法進(jìn)行。

7 基坑安全保證措施

應(yīng)設(shè)立應(yīng)急救援小組，編制救急搶險(xiǎn)專(zhuān)項(xiàng)方案，準(zhǔn)備足夠的救援機(jī)具設(shè)備和救援材料；及時(shí)獲取天氣信息，預(yù)先做好大雨、暴雨來(lái)臨時(shí)各項(xiàng)應(yīng)急搶險(xiǎn)措施的準(zhǔn)備工作；建立基坑監(jiān)測(cè)信息反饋系統(tǒng)，基坑開(kāi)挖過(guò)程中，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異樣，及時(shí)上報(bào)項(xiàng)目部，及時(shí)處理。

8 其他說(shuō)明

1)施工時(shí)應(yīng)制定詳細(xì)的安全文明施工措施；2)遵循動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工原則，在基坑土方開(kāi)挖及支護(hù)結(jié)構(gòu)體施工過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)地層分布情況與設(shè)計(jì)擬定的地層分布情況差別較大，或發(fā)現(xiàn)地下不明埋藏物致使設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)體無(wú)法按圖施工時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知勘察單位及基坑支護(hù)設(shè)計(jì)單位到現(xiàn)場(chǎng)予以確認(rèn)，以調(diào)整方案設(shè)計(jì)。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

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

[3] JGJ 311—2013，建筑深基坑安全施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4] GBJ 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] XJJ 038—2008，新疆建筑基坑土釘統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定[S].

[6] GB/T 5224—2003，預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線[S].

[7] GB/T 14370—2007，預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器[S].

Study on deep foundation support scheme and application of sandy cobble stratum

Wang Zhen Li Hua

(ChinaRailway3rdBureauGroupBuildingInstallationEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Taking commercial square deep foundation support engineering of Xinjiang-Urumqi railway bureau as an example, the paper analyzes its regional geological conditions and surrounding environment, discusses its construction duration and economy, and puts forward composite support scheme by combining soil nailing wall with pile anchor. Combining with fast rotary drilling construction advantages in sandy cobble stratum, it solves earthwork construction and long support construction duration, and achieves expected economic effect.

sandy cobble stratum, deep foundation support, anchor cable, bored pile

1009-6825(2015)07- 0049- 03

2014-12-27

王 朕(1978- )，男，工程師； 李 華(1982- )，男，工程師

TU463

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