復(fù)雜條件下深基坑的支護(hù)及監(jiān)測方案設(shè)計(jì)

甄 延 海

(1.山東華科規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司，山東 聊城　252000；2.山東聊建集團(tuán)有限公司，山東 聊城　252000)

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復(fù)雜條件下深基坑的支護(hù)及監(jiān)測方案設(shè)計(jì)

甄 延 海1,2

(1.山東華科規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司，山東 聊城252000；2.山東聊建集團(tuán)有限公司，山東 聊城252000)

以山東省廣電中心地下車庫工程為例，介紹了該基坑的支護(hù)方案，通過監(jiān)測，得到了支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移和建筑沉降數(shù)據(jù)，并與變形控制值作了對比，指出該支護(hù)方案滿足了強(qiáng)度設(shè)計(jì)與變形控制的要求。

深基坑，支護(hù)方案，水平位移，沉降監(jiān)測

近20年來，基坑工程已成為建筑工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題和難點(diǎn)問題[1]?；庸こ淌且豁?xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，既涉及到土力學(xué)中的強(qiáng)度和穩(wěn)定問題，又涉及到土體與支護(hù)結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作問題；基坑的設(shè)計(jì)和施工既要保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，又要精心控制周邊土體的位移，確保周圍環(huán)境的安全[2-6]。目前深基坑工程事故多危險(xiǎn)性大，很多事故中不僅基坑本身垮塌，同時(shí)也給周邊的建筑物、道路和地下管線帶來了破壞性的影響，造成了不可估量的損失[7,8]。據(jù)唐業(yè)清教授對160余起基坑事故的統(tǒng)計(jì)分析，由于設(shè)計(jì)不當(dāng)所造成的基坑事故最多[9]，約占總數(shù)的46%。分析其原因，這與基坑工程的復(fù)雜多變性和設(shè)計(jì)理論的不完善有很大的關(guān)系?；谀壳盎釉O(shè)計(jì)理論短期內(nèi)難有突破的現(xiàn)實(shí)，對基坑工程的及時(shí)監(jiān)測以及對典型工程的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)就變得尤為重要[10-12]。山東省廣電中心地下車庫深基坑工程是深、大、周邊環(huán)境復(fù)雜、施工周期長、支護(hù)方式多樣化、監(jiān)測內(nèi)容齊全的典型深基坑支護(hù)工程。基坑開挖時(shí)間長且期間經(jīng)歷了多次降雨，但是在基坑的整個(gè)使用周期內(nèi)沒有出現(xiàn)超出控制值的變形，有效保證了基坑及周邊建筑物的安全；這說明本基坑工程的支護(hù)設(shè)計(jì)是安全可靠的，監(jiān)測方案的設(shè)計(jì)是合理的。將這一復(fù)雜深基坑的成功案例做一簡要介紹，以期為同類工程提供借鑒。

1　工程概況

山東省廣電中心地下車庫的建設(shè)地點(diǎn)位于濟(jì)南市青年東路與經(jīng)十路交叉口西北角，原山東省廣播電視技術(shù)中心大樓東部，緊鄰新廣電中心大樓，南側(cè)為濟(jì)南市東西向主干道經(jīng)十路。

場地地貌單元屬山前洪積扇的前緣。場地為舊房拆遷場地，受人為活動(dòng)的影響，地形起伏較大，地勢西高東低?；又苓叚h(huán)境復(fù)雜，基坑西南側(cè)距基坑約12 m處為原廣播電視中心大樓(32層)，采用人工挖孔樁基礎(chǔ)型式，樁徑1.0 m，樁頂標(biāo)高-8.2 m，樁端入中風(fēng)化石灰?guī)r不小于3.0 m；西北部距基坑6.50 m處為動(dòng)力科變壓器樓，主體3層，條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為3.0 m；基坑南側(cè)距已建車庫通道的北墻1.35 m；基坑?xùn)|側(cè)緊鄰現(xiàn)已投入使用的新廣電中心大樓，基礎(chǔ)埋深約19.5 m；基坑北側(cè)4 m為一電纜溝，溝深2 m。本基坑工程需進(jìn)行支護(hù)的區(qū)域?yàn)槟蟼?cè)、西側(cè)和北側(cè)。基坑周邊環(huán)境詳見圖1。本基坑工程擬開挖深度17.9 m，東西寬約30 m，南北長約104 m?；娱_挖深度大，且周邊環(huán)境復(fù)雜、開挖場地受限制，需進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以保證周邊建筑物的安全和車庫主體結(jié)構(gòu)的施工安全順利進(jìn)行。

2　支護(hù)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，基坑支護(hù)范圍內(nèi)所涉及到的土層有雜填土、粘土、含礫粘土、碎石土和中風(fēng)化石灰?guī)r，各土層的性狀及物理力學(xué)參數(shù)(見表1)。場地地下水主要為巖溶裂隙水，場地下伏的下古生界奧陶系下統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r為場區(qū)的主要含水層，屬巖溶水，具有承壓性?？辈炱陂g測得場地地下水靜止水位埋深在±0.000標(biāo)高下18.80 m～19.48 m，本基坑工程的開挖深度為17.9 m，因此不會(huì)對基坑的開挖施工造成影響，但應(yīng)做好地面的排水工作。

圖1　基坑周邊環(huán)境圖

表1　土層的性狀及物理力學(xué)參數(shù)

根據(jù)場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，結(jié)合周邊建筑環(huán)境，本基坑工程的安全等級應(yīng)為一級[13]。基坑側(cè)壁均垂直開挖，南側(cè)和北側(cè)采用鋼管樁和錨桿支護(hù)，詳見圖2；西側(cè)采用鉆孔灌注樁和錨桿支護(hù)(上部采用土釘墻支護(hù))，詳見圖3。

圖2　鋼管樁錨桿支護(hù)方式　　　圖3　鉆孔灌注樁錨桿支護(hù)方式

圖2中鋼管樁錨桿支護(hù)體系的詳細(xì)參數(shù)如下：鋼管樁鉆孔直徑200 mm，鋼管直徑133 mm，壁厚4 mm，有效樁長20.5 m，樁間距600 mm，填充材料為1∶0.5水泥漿；預(yù)應(yīng)力錨桿MG1，MG2，MG3和MG4相同，桿體材料為2φ28鋼筋，錨固段長度13 m，自由段長度7 m，水平間距1.5 m，預(yù)應(yīng)力鎖定值120 kN，鉆孔直徑130 mm；預(yù)應(yīng)力錨桿MG5，桿體材料為1φ28鋼筋，錨固段長度10 m，自由段長度6 m，水平間距1.5 m，預(yù)應(yīng)力鎖定值80 kN，鉆孔直徑130 mm；預(yù)應(yīng)力錨桿MG6，桿體材料為1φ28鋼筋，錨固段長度9 m，自由段長度5 m，水平間距1.5 m，預(yù)應(yīng)力鎖定值80 kN，鉆孔直徑130 mm；坑壁表面掛網(wǎng)噴護(hù)，面層厚度80 mm，強(qiáng)度C20，鋼筋網(wǎng)規(guī)格φ6.5@250。圖3中鉆孔灌注樁錨桿支護(hù)體系的詳細(xì)參數(shù)如下：鉆孔灌注樁樁徑800 mm，樁間距1 600 mm，有效樁長18.5 m，充填材料為C30的混凝土；土釘TD1桿體材料為1φ28鋼筋，長度5 m，水平間距1.2 m，鉆孔直徑130 mm；預(yù)應(yīng)力錨桿MG1，MG2，MG3和MG4相同，桿體材料為2φ28鋼筋，錨固段長度9 m，自由段長度7 m，水平間距1.6 m，預(yù)應(yīng)力鎖定值100 kN，鉆孔直徑130 mm；預(yù)應(yīng)力錨桿MG5，桿體材料為1φ28鋼筋，錨固段長度8 m，自由段長度5 m，水平間距1.6 m，預(yù)應(yīng)力鎖定值80 kN，鉆孔直徑130 mm；坑壁表面掛網(wǎng)噴護(hù)，面層厚度80 mm，混凝土強(qiáng)度C20，鋼筋網(wǎng)規(guī)格φ6.5@250。

3　監(jiān)測方案設(shè)計(jì)

圖4　基坑監(jiān)測平面布置圖

山東省廣電中心地下車庫深基坑有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1)開挖范圍大、深度大、基坑較為狹長，其周長約270 m，開挖深度達(dá)17.9 m；2)開挖范圍內(nèi)所涉及到的土層性質(zhì)變化較大，有相對軟弱的粘土層，并且在其他土層中有土包石現(xiàn)象，支護(hù)難度較大；3)基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，有城市主干道和重要的公共建筑物。因此對基坑開挖過程中的監(jiān)測尤為重要。根據(jù)基坑的工程地質(zhì)條件、周邊環(huán)境及開挖深度，本基坑工程的安全等級為一級，基坑設(shè)計(jì)時(shí)限為18個(gè)月，依據(jù)GB 50497—2009建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范的規(guī)定[14]，本基坑工程的監(jiān)測項(xiàng)目應(yīng)包括：坑頂水平和豎向位移監(jiān)測、土層深部水平位移監(jiān)測、周邊建筑物沉降監(jiān)測、周邊地表沉降監(jiān)測、周邊管線沉降監(jiān)測、支護(hù)樁結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測、錨桿內(nèi)力監(jiān)測和巡視項(xiàng)目基坑周邊裂縫監(jiān)測?；拥谋O(jiān)測布置如圖4所示?？禹斬Q向位移(沉降觀測)、周邊管線沉降、周邊建筑物沉降及地表沉降監(jiān)測，采用Dini12數(shù)字水準(zhǔn)儀，配GPCL2M條碼銦鋼尺一對，儀器精度每千米往返測中誤差為0.3 mm，儀器最小讀數(shù)0.01 mm?？禹斔轿灰票O(jiān)測，采用瑞士徠卡TC702全站儀，其精度為測角精度2″，測距精度2+2 ppm。土層深部水平位移監(jiān)測，采用智能型測斜儀，精度為0.000 4°；錨桿內(nèi)力監(jiān)測，采用錨桿力測力計(jì)和頻率讀數(shù)儀進(jìn)行監(jiān)測；支護(hù)樁結(jié)構(gòu)內(nèi)力，采用鋼筋測力計(jì)進(jìn)行監(jiān)測。

4　結(jié)語

對山東省廣電中心地下車庫深基坑的坑頂水平位移、土體深層水平位移和周邊建筑物沉降的監(jiān)測資料整理分析，并與監(jiān)測控制值對比，可知基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠，有效控制了基坑土體和周邊建筑物的變形，不僅滿足了強(qiáng)度設(shè)計(jì)的要求而且達(dá)到了變形控制的要求，是復(fù)雜條件下深基坑支護(hù)的成功案例。本基坑的支護(hù)及監(jiān)測方案設(shè)計(jì)可為同類工程提供借鑒。

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

Supporting and monitoring scheme for deep foundation pit under complicated conditions

Zhen Yanhai1,2

(1.ShandongHuakePlanningArchitecturalDesignLimitedCompany,Liaocheng252000,China；2.ShandongLiaochengConstructionGroupLimitedCompany,Liaocheng252000,China)

Taking Shandong broadcasting and television center underground garage engineering as an example, the paper introduces the deep foundation support scheme, obtains the horizontal displacement of the support structure and the building monitoring data through monitoring, makes a comparison with deformation control value, and finally points out that: the above-mentioned support scheme meets the requirements of strength design and deformation control.

deep foundation, support scheme, horizontal displacement, settlement monitoring

1009-6825(2016)21-0070-02

2016-05-21

甄延海(1976- )，男，工程師

TU463

A