杭州城東某深基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)分析

陳 圣 賢

(浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310012)

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杭州城東某深基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)分析

陳 圣 賢

(浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310012)

結(jié)合杭州城東某工程的地質(zhì)條件，分析了該工程基坑支護(hù)的重點(diǎn)，介紹了土釘墻支護(hù)、SMW工法樁結(jié)合鋼筋混凝土支撐、可回收式錨索支護(hù)的應(yīng)用技術(shù)，并分析了各支護(hù)結(jié)構(gòu)的適宜性，為類似工程提供參考。

基坑支護(hù)，土釘墻，SMW工法樁，可回收式錨索

1 工程概況

該工程位于杭州市鐵路東站核心樞紐區(qū)，基坑呈東西向狹長(zhǎng)不規(guī)則形狀，分東西二區(qū)塊：東區(qū)塊為2層地下室，開挖深度為10.20 m，西區(qū)塊為1層地下室，開挖深度為6.6 m；基坑北側(cè)為城市快速路，沿路綠化帶高出場(chǎng)地約3 m；東側(cè)為在建城市主干道，南側(cè)為現(xiàn)狀河道，西側(cè)為空地，東區(qū)北側(cè)場(chǎng)地有垃圾中轉(zhuǎn)站位于基坑內(nèi)暫未拆除，該范圍內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)主體以及支護(hù)結(jié)構(gòu)需待垃圾中轉(zhuǎn)站拆除后施工。

2 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地位于錢塘江北岸沖積平原區(qū)，近20 m深度范圍內(nèi)以粉土、粉砂為主，具體為①-0填土，全場(chǎng)分布，層頂高程為7.71 m～5.34 m，層厚0.3 m～2.7 m；①-2a砂質(zhì)粉土(滲透系數(shù)Kv=1.07E-04 cm/sec，Kh=2.01E-04 cm/sec)，全場(chǎng)分布，層厚1.3 m～5.8 m；①-2b砂質(zhì)粉土混粉砂(滲透系數(shù)Kv=2.13E-04 cm/sec，Kh=3.81E-04 cm/sec)，全場(chǎng)分布，層厚2.6 m～8.1 m；②-2b粉砂(滲透系數(shù)Kv=6.45E-04 cm/sec，Kh=8.72E-04 cm/sec)，全場(chǎng)分布，層厚2.0 m～11.5 m；③-2a淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層頂高程為-7.06 m～-13.70 m，全場(chǎng)分布，層厚7.0 m～14.0 m；③-2b淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層厚5.4 m～8.8 m；④-1粉質(zhì)粘土，層頂高程為-25.71 m～-38.30 m，層厚1.4 m～12.6 m。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

3.1 本基坑工程特點(diǎn)與重點(diǎn)分析

1)基坑面積大，形狀不規(guī)則，基坑?xùn)|西跨度約550 m，南北跨度15 m～150 m不等，基坑面積約66 000 m2，周長(zhǎng)約1 300 m(其中東區(qū)塊面積31 000 m2，周長(zhǎng)575 m)；2)東區(qū)周邊環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，且開挖深度較深，是本工程設(shè)計(jì)重點(diǎn)、難點(diǎn)；3)東區(qū)場(chǎng)地北側(cè)垃圾中轉(zhuǎn)站范圍需考慮二期施工是本工程另一難點(diǎn)；4)場(chǎng)地開挖深度影響范圍內(nèi)以砂質(zhì)粉土和粉砂為主，土層力學(xué)性質(zhì)好，但滲透系數(shù)大，基坑開挖期間地下水降、止、排處理是本基坑工程重點(diǎn)。

3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)選型分析

1)東區(qū)開挖深度深，按鐵路東站樞紐核心區(qū)支護(hù)結(jié)構(gòu)禁超紅線的控制原則，支護(hù)結(jié)構(gòu)首選排樁結(jié)合內(nèi)支撐支護(hù)體系。2)根據(jù)地質(zhì)條件，20 m深度范圍內(nèi)以粉土、粉砂為主，滲透系數(shù)大，排樁類型首先考慮止水效果好、施工工藝成熟的SMW工法樁，該工法樁中三軸水泥攪拌樁可同時(shí)作為止水帷幕，其內(nèi)插H型鋼形成具有一定強(qiáng)度和剛度，是一連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體；同時(shí)應(yīng)采取有效的降水措施。3)東區(qū)北側(cè)垃圾中轉(zhuǎn)站范圍后施工，導(dǎo)致南、北兩側(cè)相應(yīng)范圍無法設(shè)置對(duì)撐，考慮采用可回收式拉錨形式；4)西區(qū)1層地下室基坑開挖較淺，支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性。

3.3 支護(hù)方案選擇

1)SMW工法樁結(jié)合鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)體系。東區(qū)開挖深度10.2 m，工法樁形式為φ850@600三軸水泥攪拌樁內(nèi)插H700×300×13×24型鋼，H型鋼長(zhǎng)23 m，采用隔一插一的形式。為節(jié)約工程造價(jià)，樁頂設(shè)置于地面下3 m，上部3 m根據(jù)場(chǎng)地情況放坡支護(hù)或土釘墻支護(hù)；樁頂設(shè)置一道鋼筋混凝土支撐，支撐布置于東北角，東南角設(shè)置兩個(gè)角撐以及對(duì)撐形式，主撐截面800×800，換撐利用地下室底板素混凝土傳力帶、樓板鋼筋混凝土傳力帶兩次換撐，解決了支撐拆除時(shí)圍護(hù)樁懸臂段長(zhǎng)樁身受力大導(dǎo)致變形大的問題。

2)SMW工法樁結(jié)合可回收式預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)體系。東區(qū)北側(cè)垃圾中轉(zhuǎn)站范圍后施工，為解決無法布置對(duì)撐的難題，設(shè)計(jì)采用一排可回收式擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨索。擴(kuò)大頭預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)：傾角25°，間距2.4 m(兩樁一錨)，全長(zhǎng)24 m，自由段Lf=16 m，擴(kuò)大頭錨固段8 m，鉆孔直徑150 mm，擴(kuò)大頭直徑800 mm，設(shè)計(jì)抗拔力特征值610 kN、鎖定力400 kN；配筋采用4根φ15.2 mm無粘結(jié)鋼絞線，為確保回收率100%，設(shè)計(jì)采用某專利的回收技術(shù)，該技術(shù)采用特制的承壓板,鎖住U形回轉(zhuǎn)的鋼絞線，回收時(shí)解鎖拔出鋼絞線；采用兩次換撐設(shè)計(jì)，待樓板鋼筋混凝土傳力帶強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)即可回收鋼絞線，也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況待回填至壓頂梁底0.5 m～1.0 m時(shí)回收鋼絞線。

3)土釘墻支護(hù)體系。該圍護(hù)體系邊開挖邊支護(hù)，具有經(jīng)濟(jì)、快速的優(yōu)勢(shì)，適用于周邊環(huán)境較好、地質(zhì)條件好且對(duì)基坑變形要求不高的基坑。基坑西區(qū)周邊環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單，開挖深度淺，全部采用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，二級(jí)放坡開挖形式，土釘材料采用直徑22三級(jí)鋼筋，間距1.2 m，長(zhǎng)8 m，傾角10°，孔徑110 mm。

4)基坑降水設(shè)計(jì)。經(jīng)過降水計(jì)算結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)在基坑內(nèi)外共布置252口自流深井，深度15 m～18 m；基坑開挖前一周開始降水，降水深度要求：1層地下室范圍降水全部降至開挖面以下0.5 m～1.0 m；2層地下室范圍，臨近道路位置基坑外控制性降水，降水深度控制地面下5 m～6 m，西側(cè)河道降至開挖面以下0.5 m～1.0 m。

坑外地表采用300 mm×400 mm排水溝，周邊每隔20 m～30 m設(shè)一口800×800×1 000集水井。地下水經(jīng)排水溝、集水井沉淀處理后排入周邊雨污水管道。

3.4 可回收式擴(kuò)大頭錨索施工要求

1)錨索水平、垂直方向的孔距誤差不應(yīng)大于100 mm；偏斜率不應(yīng)大于錨索長(zhǎng)度的2%。2)采用高壓水泥漿噴射擴(kuò)孔，擴(kuò)孔的高壓噴射壓力大于20 MPa，噴嘴移動(dòng)速度20 cm/min；高壓噴射注漿的水泥選用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比1.0～1.5。3)錨固段注漿材料采用純水泥漿，水泥漿采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比1∶0.4～1∶0.5，注漿壓力保持在1.0 MPa左右。4)張拉：錨索施工完畢養(yǎng)護(hù)20 d后進(jìn)行張拉和鎖定，冬季施工時(shí)可摻適量早強(qiáng)劑提高早期水泥強(qiáng)度。5)每一根錨索施工須做好施工記錄表，按中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 282—2012高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)規(guī)程附錄C制表。6)擴(kuò)大頭直徑的試驗(yàn)檢驗(yàn)可采用下列方法：a.在基坑旁邊相同土層中進(jìn)行擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)，通過現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)開挖量測(cè)；b.在錨索設(shè)計(jì)位置進(jìn)行試驗(yàn)性施工，通過灌漿量計(jì)算驗(yàn)證擴(kuò)大頭直徑。7)待鋼筋混凝土傳力帶強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)回收鋼絞線，須確保100%回收。8)錨索抗拔試驗(yàn)應(yīng)在注漿體滿28 d或注漿體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后進(jìn)行，試驗(yàn)數(shù)量不小于總數(shù)5%，且不少于5根；錨索抗拔力最大試驗(yàn)荷載不小于800 kN。

3.5 基坑監(jiān)測(cè)

為確?；娱_挖的安全和地下結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行，應(yīng)對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要為土體深層水平位移、地下水位、支撐軸力監(jiān)測(cè)，以及基坑周邊道路的沉降、水平位移等。

4 結(jié)語

設(shè)計(jì)方案以安全、經(jīng)濟(jì)為原則，針對(duì)基坑不同特點(diǎn)選擇合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。針對(duì)東區(qū)塊開挖深度深以及地下水位高、土層滲透系數(shù)大、降水難的重難點(diǎn)，提出SMW工法樁作為止水圍護(hù)樁，并結(jié)合內(nèi)撐以有效控制基坑變形；針對(duì)局部后施工的難點(diǎn)部位采用可回收式錨索，避免了圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系不同期施工帶來的不利影響，確保基坑安全。該工程已于2014年通過竣工驗(yàn)收，基坑開挖至回填期間基坑變形小，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均在設(shè)計(jì)要求的預(yù)警值以內(nèi)。本工程中采用某專利技術(shù)的擴(kuò)大頭錨索100%成功回收，對(duì)該地區(qū)的類似基坑工程有一定的參考借鑒意義。

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

[2] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] JGJ/T 199—2010，型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程[S].

[4] GB 50086—2001，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[5] JGJ/T 282—2012，高壓噴射擴(kuò)大頭錨桿技術(shù)規(guī)程[S].

Analysis on a deep foundation pit engineering support design in east Hangzhou

Chen Shengxian

(ZhejiangUniversityArchitecturalDesignResearchInstituteLimitedCompany,Hangzhou310012,China)

Combining with a engineering geological condition in east Hangzhou, this paper analyzed the engineering foundation pit support focus, introduced the application technology of soil nailing wall support, SMW pile combining with reinforced concrete support, recyclable type cable support, and analyzed the suitability of each support structure, provided reference for similar engineering.

foundation pit support, soil nailing wall, SMW pile, recyclable type cable

1009-6825(2016)32-0084-02

2016-09-03

陳圣賢(1981- )，女，工程師

TU463

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