煙臺市某商業(yè)廣場一期基坑支護方案

欒國棟

(山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 煙臺 264011)

1 項目概況

擬建的煙臺市某商業(yè)廣場一期工程位于煙臺市芝罘區(qū)。擬建建筑北側(cè)為地下兩層，±0.00為黃海高程6.50 m，基坑底標高約-4.5 m，北側(cè)地表標高約為5.0 m，基坑深度9.5 m；南側(cè)為地下一層，基坑底標高約為-1.0 m。地表標高5.5～8.5 m，基坑深度6.5～9.5 m。外圍基坑支護長度約1065 m，一二層地下室之間支護長度272.3 m。

2 地質(zhì)環(huán)境

2.1 基坑周邊環(huán)境

(1)基坑?xùn)|南側(cè)有1棟6層住宅樓(天然地基，基礎(chǔ)埋深2.0 m)，距離地下室外墻最近距離約21.16 m。

(2)基坑南側(cè)放坡頂部有一擋墻，距離放坡頂邊線最近距離4.66 m。

(3)基坑西側(cè)有1棟4層樓房(天然地基，基礎(chǔ)埋深2.0 m)，距離地下室外墻最近距離23.72 m。

(4)基坑北側(cè)為芝罘屯路，距離地下室外墻最近距離約29.88 m。

(5)基坑距離周邊地下管線較遠，無影響。

2.2 場地地質(zhì)條件

經(jīng)鉆探揭露，擬建場區(qū)內(nèi)地層主要發(fā)育第四系沖洪積的粉質(zhì)黏土、海陸交互相沉積的細砂，海相沉積的細砂，濱海瀉湖相沉積的淤泥、淤泥質(zhì)細砂，沖洪積的礫砂，基底為下元古界粉子山群崗崳組云母片巖及燕山期花崗巖，現(xiàn)分述如下：

① 雜填土(Q4ml)，該層呈黃褐色、灰褐色，成分為黏性土含大量磚塊、灰渣及砂礫石。該層成分混雜，性質(zhì)不均，不應(yīng)做為天然地基持力層。

② 粉質(zhì)黏土(Q4al+pl)，該層呈黃褐色，褐黃色，軟塑～可塑狀態(tài)，切面稍光滑，干強度中等，韌性中等，黏粒含量不均，局部相變?yōu)榉弁?，含少量鐵、錳質(zhì)結(jié)核，局部夾薄層粉細砂(0.1～0.4 m)。

③ 細砂(Q4mc)，該層呈褐黃至灰黃色，飽和，松散～稍密狀態(tài)，主要礦物成分為石英、云母及少量暗色礦物，分選性及磨圓度良好，局部夾粉質(zhì)黏土薄層。

④ 細砂(Q4m)，呈灰黃色、褐黃色，飽和，稍密～密實狀態(tài)，主要礦物成分為石英、云母及少量暗色礦物，分選性良好，磨圓度一般，局部相變?yōu)橹猩啊?/p>

④-1淤泥(Q4m+h)，呈灰黑色，軟塑～流塑狀態(tài)，切面光滑，干強度中等，具有觸變和流變性，黏粉粒含量不均，局部相變?yōu)橛倌噘|(zhì)黏土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土混細砂，可見大量海生貝殼殘骸及腐殖質(zhì)，具有淤臭味。該層為場區(qū)新近沉積的軟弱下臥層。

④-2含淤泥質(zhì)細砂(Q4m+h)，呈灰褐色，灰黑色，松散狀態(tài)，飽和。主要礦物成分為石英、含云母片及黏性土，含大量海生貝殼殘骸，分選性一般，磨圓度較差，局部為含淤泥質(zhì)粉砂混黏性土。

⑤礫砂(Q4al+pl)，呈淺黃至褐黃色，中密～密實狀態(tài)，飽和，主要礦物成分石英、長石及暗色礦物，分選性差，磨圓度中等，局部含礫碎石，粒徑一般10～20 mm，成分以石英質(zhì)為主。

⑥全風(fēng)化云母片巖(Pt1fg)，灰黃色～黃綠色，巖心呈砂土狀，手易捏碎，具滑膩感，主要礦物成分為次生黏土礦物及云母，原巖組織、結(jié)構(gòu)已基本上破壞，為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，呈散體狀結(jié)構(gòu)，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，該層風(fēng)化程度極不均，易泥化、軟化。

⑦強風(fēng)化云母片巖(Pt1fg)，灰黃色～灰褐色，巖心呈碎片狀、碎塊狀，手可捏碎，具滑膩感，主要礦物成分為云母及次生黏土礦物，原巖組織、結(jié)構(gòu)已大部分破壞，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，呈散體狀結(jié)構(gòu)，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，易軟化。該層局部被后期花崗偉晶巖巖脈侵入，強度差異較大。

⑦-1強風(fēng)化花崗巖(γ2)，呈褐黃色、黃灰色， 巖心呈碎塊狀，主要礦物成分為石英、長石及次生礦物，原巖組織、結(jié)構(gòu)已大部分破壞，粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，巖石的風(fēng)化程度隨著深度的加深而逐漸減弱，節(jié)理裂隙極發(fā)育。

⑧中風(fēng)化云母片巖(Pt1fg)，呈灰褐色，灰綠色，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要礦物成分云母、長石、石英，裂隙面上可見次生礦物，原巖結(jié)構(gòu)部分破壞，該層局部侵入薄層(0.10～0.40 m)花崗偉晶巖巖脈。巖石堅硬程度為軟巖，巖體完整程度屬破碎、較破碎，呈裂隙塊狀結(jié)構(gòu)，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，巖心多呈短柱狀、柱狀，RQD=27～64。

⑧-1中風(fēng)化花崗巖(γ2)，呈淺黃色，黃灰色，粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分石英、長石、少量云母，裂隙面上可見次生黏土礦物，原巖結(jié)構(gòu)部分破壞，巖石堅硬程度為軟巖，巖體完整程度屬較破碎、較完整，呈塊狀結(jié)構(gòu)，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。巖心多呈短柱狀、柱狀，RQD=34～75。

2.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)本次勘察并結(jié)合場地東側(cè)金長城大廈及經(jīng)緯廣場工程的水文地質(zhì)資料，本場區(qū)水文地質(zhì)條件不復(fù)雜，地下水屬第四系孔隙潛水及基巖裂隙水。場區(qū)內(nèi)第四系孔隙潛水，主要含水層為細砂及礫砂。基巖裂隙水賦存在全風(fēng)化云母片巖、強風(fēng)化云母片巖及強風(fēng)化花崗巖的風(fēng)化及構(gòu)造裂隙中，具有富水量極不均勻性，雖然整體富水性較差，但云母片巖中常夾有石英巖脈、花崗巖等硬質(zhì)巖，侵入接觸帶極易形成基巖富水帶，致使局部涌水量大，場地西南側(cè)緊鄰垛山(海拔高度約200 m)，垛山有大面積匯水區(qū)，匯集雨水，經(jīng)基巖裂隙滲透，補給場區(qū)。第四系孔隙潛水及基巖裂隙水相互連通、水力聯(lián)系良好，二者隨季節(jié)變化相互補給。

為準確確定各鉆孔初見水位，在鉆孔施工時對地下水位以上土層進行干鉆，測得各鉆孔初見水位；穩(wěn)定水位在鉆探施工結(jié)束24 h后進行量測?？辈焓┕て陂g對地下水位進行觀測，發(fā)現(xiàn)地下水位日變化幅度小于50 mm，說明地下水位穩(wěn)定?？辈炱陂g實測地下水位標高平均值3.4 m。

據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，場區(qū)地下水動態(tài)變化主要受季節(jié)影響，年最大變幅約為2.0 m。由場地的位置及地形地貌特征可見，擬建場區(qū)地下水主要以大氣降水及場地南、西部丘陵、山區(qū)地下水側(cè)向徑流補給；主要排泄方向由西南向東北，排泄方式是地下逕流及人工開采。

2.4 基坑設(shè)計相關(guān)參數(shù)

基坑設(shè)計相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 基坑設(shè)計相關(guān)參數(shù)

3 設(shè)計方案

根據(jù)建設(shè)單位要求及現(xiàn)場實際情況并結(jié)合勘察報告所提供的地質(zhì)情況，可采用的支護方案：①鋼筋混凝土排樁+錨索；②SMW工法+錨索；③放坡土釘墻。從安全、經(jīng)濟、可行、使用等多方面考慮，基坑支護采用樁錨支護和放坡掛網(wǎng)噴砼支護；降排水方案的選擇采用高壓旋噴止水帷幕、降水井和明排。

3.1 支護樁

根據(jù)基坑周邊的不同條件及地質(zhì)情況，將支護樁按2種情況設(shè)計，詳見表2。

支護樁采用長螺旋鉆孔工藝，泵送砼采用超流態(tài)細石砼，塌落度控制在180～220 mm，保護層厚度50 mm，砼灌注完畢后立即下入鋼筋籠，謹防砼灌注時間過長導(dǎo)致下入鋼筋籠困難，影響成樁質(zhì)量。支護樁采用低應(yīng)變動測法檢測樁身完整性，檢測數(shù)量不少于總樁數(shù)的20%，且不得少于5根；當根據(jù)低應(yīng)變動測法判定的樁身缺陷可能影響樁的水平承載力時，應(yīng)采用鉆芯法補充檢測，檢測數(shù)量不少于總樁數(shù)的2%，且不得少于5根。

工藝流程：定位放線→鉆機就位→鉆機成孔→泵送砼、提鉆→移機→下鋼筋籠→成樁。

3.2 錨索

各種樁型相匹配的錨索詳見附表3。

施工使用專業(yè)錨桿鉆機套管跟進成孔，確?？妆诓惶?。注漿采用二次注漿法，材料為P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，首次注入純水泥漿，水灰比為0.45，注漿壓力<0.5 MPa，二次注入純水泥漿，水灰比為0.55，注漿壓力控制在2.5～5.0 MPa，兩次注漿間隔時間控制在10～20 h，以增大錨索的錨固力。錨索的檢測數(shù)量應(yīng)取各類型錨索數(shù)量的5%，且各類型錨索檢測數(shù)量不得少于3根。

工藝流程：定位放線→鉆機就位→入射角定位→鉆機套管跟進成孔→清孔→孔內(nèi)注漿→放鋼絞線→提出套管→補漿→二次注漿→錨索施工完畢。

表3 錨索明細表

3.3 冠梁

樁頂設(shè)置冠梁，斷面400×(600)800，主筋6Φ16，4Φ14，箍筋Φ8 mm@200 mm，砼為C25。冠梁側(cè)面應(yīng)設(shè)置錨索施工預(yù)留孔，以備錨索施工。施工要求清理樁頭扶正樁的鋼筋，按施工規(guī)程要求支模板，綁扎鋼筋，澆筑混凝土，并搗實，然后進行成品養(yǎng)護。

3.4 止水帷幕

3.4.1 施工控制

在支護樁間采用高壓旋噴止水帷幕封堵樁間空隙，止水帷幕采用三管高壓噴射注漿工藝。施工時噴射點設(shè)在兩支護樁外切線中點，擺噴角設(shè)置180°，向基坑內(nèi)噴射呈半圓狀噴射。在斷面3、4坡頂外3.0 m，自坡頂下1.0 m采用高壓擺噴止水帷幕。鉆孔間距1.3 m，止水帷幕采用三管高壓噴射注漿工藝。止水帷幕明細見表4。

3.4.2 高壓旋噴止水帷幕的主要施工參數(shù)

水泥采用32.5R水泥，帷幕搭接長度>200 mm，提升速度(擺噴)100～120 mm/min，注漿密度1.5～1.6 g/cm3，回漿密度≥1.20 g/cm3。

表4 止水帷幕明細表

3.4.3 工藝流程

定位放線→鉆機就位→鉆機引孔→高壓擺噴設(shè)備就位→調(diào)整垂直度→噴水鉆進→制備水泥漿→達到預(yù)定深度→高壓噴漿→提鉆、噴漿→成樁(墻)。

3.5 腰梁

3.5.1 使用材料

在支護樁內(nèi)側(cè)錨索標高處設(shè)置1根150 mm×150 mm“H”型鋼焊接鋼腰梁，腰梁填充砼為C25，承壓板為150 mm×150 mm×10 mm鋼板。

3.5.2 施工控制

安裝腰梁，將腰梁先用鋼楔固定然后用C25砼填充密實，砼強度達到50%后，按設(shè)計要求的拉力值張拉鎖定。

3.5.3 工藝流程

制作腰梁→平整地坪→修整支護樁→放置腰梁→調(diào)整傾角→填充砼→固定腰梁→安裝錨具→按要求應(yīng)力張拉鎖定。

3.6 放坡掛網(wǎng)噴砼

斷面3、斷面6采用1∶1.25放坡掛網(wǎng)噴砼，支護深度9.5 m；斷面4、斷面5采用1∶1.25放坡掛網(wǎng)噴砼，支護深度6.5 m。坡面不設(shè)置土釘，面層采用細石噴射砼，強度為C20，厚度為60 mm，內(nèi)設(shè)鋼板網(wǎng)規(guī)格HEM50100/3030，上下段鋼筋網(wǎng)搭接長度300 mm。坡頂向外延伸1.0 m，并在坡面和最外緣設(shè)長1.0 mΦ14鋼筋釘入地面水平豎直間距2.0 m。坡面設(shè)置Φ50 mm泄水孔，縱橫水平間距2.0 m。

斷面1、2樁錨支護上采用1∶1放坡掛網(wǎng)噴砼，高度1.0 m，平臺1.0 m。

工藝流程：坡面開挖→清理坡面→掛鋼板網(wǎng)→自上而下噴射砼→養(yǎng)護。

3.7 放坡土釘墻

斷面7基坑深度3.5 m，采用放坡1∶1放坡土釘墻支護，設(shè)置1層土釘，土釘長度4.5 m，孔徑110 mm，內(nèi)插一道4.5 mΦ18鋼筋，面層采用細石噴射砼，強度為C20，厚度80 mm，內(nèi)設(shè)Φ6 mm@200 mm鋼筋網(wǎng)，上下段鋼筋網(wǎng)搭接長度300 mm。坡頂向外延伸1.0 m，并在最外緣設(shè)一道長1.0 mΦ14鋼筋釘入地面水平間距2.0 m。坡面設(shè)置Φ50 mm 泄水孔，縱橫水平間距3.0 m。

錨桿注漿材料采用普硅42.5 R純水泥漿，水灰比0.45，注漿時要保證孔內(nèi)漿液飽滿，待孔口漿液外溢后方可停止注漿，如漿液回落要及時補漿。錨桿與橫向肋筋焊接連接，肋筋采用2Φ16鋼筋焊接組成。

工藝流程：坡面開挖→(錨桿施工)→清理坡面→掛鋼筋網(wǎng)→自上而下噴射砼→養(yǎng)護。

3.8 疏干井

在斷面5、6坡面上、出土坡道及基坑內(nèi)部設(shè)置44眼疏干井，井徑400/700 mm，井深12.0 m。南側(cè)水井間距12 m，東側(cè)水井間距30 m。在靠近北側(cè)樓房和東南側(cè)樓房場地內(nèi)布設(shè)7眼回灌井，同時做觀測井使用，井徑400/700 mm，井深12.0 m。

采用水井鉆機在事先布設(shè)好的孔位處成孔，成孔后將包好1層40目紗網(wǎng)的砼管下入孔中，砼管連接處用竹片固定捆牢，注意井管下入時一定要置于鉆孔中心位置(連接部位不許錯臺)，確保濾水層間隙>100 mm。在砼管與孔壁間均勻填充≤5 mm瓜子石，井底充填礫石濾水層壓井，井口處填500 m黏土，并夯實，以防地表水滲入。成井后立即采用6 m3空壓機洗井，直至水清無砂為止。

3.9 坑內(nèi)明排

基底邊緣均勻布置16口集水井(500 mm×500 mm×800 mm)，并由排水盲溝(500 mm×500 mm)相連，盲溝內(nèi)填充20～40 mm石子。

3.10 排水明溝

在基坑頂邊緣設(shè)置500 mm×500 mm磚砌排水明溝。

4 基坑土方開挖方案

土方開挖要密切配合支護施工，土方開挖時應(yīng)根據(jù)每層錨索設(shè)計標高超挖500 mm，待該層錨索施工張拉鎖定完畢后，進行下層土方開挖，直到土方開挖至基底。另外，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況，由土方單位、支護施工單位、監(jiān)理單位、建設(shè)單位共同商定出土坡道的設(shè)置與變更，使挖土、出土、支護施工緊密結(jié)合，提高基坑支護整體施工效率。

5 基坑及周邊變形觀測

(1)基坑開挖前應(yīng)由有資質(zhì)的監(jiān)測單位編制基坑監(jiān)測方案，監(jiān)測項目應(yīng)包含：支護結(jié)構(gòu)水平位移、周圍建筑物及地下管線變形、地下水位、支護樁內(nèi)力、錨桿拉力、支護樁變形、土體分層豎向位移。

(2)在施工過程中應(yīng)嚴格監(jiān)測基坑變形，在土方開挖前應(yīng)布設(shè)好變形監(jiān)測點，并測量記錄基準數(shù)據(jù)。

(3)在場區(qū)兩側(cè)施工區(qū)域外圍30～50 m處設(shè)置3個基準點，通過基準點向場區(qū)周邊布設(shè)水平位移、沉降監(jiān)測點。

(4)水平位移監(jiān)測點每直線邊不少于3個，且間距不大于15 m。

(5)基坑監(jiān)測等級按二級監(jiān)測。支護結(jié)構(gòu)頂部水平位移報警值≤50 mm，變形速率≤6 mm/d；支護結(jié)構(gòu)頂部豎向位移報警值≤30 mm，變形速率≤4 mm/d；支護結(jié)構(gòu)深層水平位移報警值≤75 mm，變形速率≤6 mm/d；基坑周邊地表豎向

位移報警值為≤60 mm，變形速率為≤6 mm/d。地下水位變化報警值≤1000 mm，變化速率≤500 mm/d；臨近建筑位移報警值≤30 mm，變化速率≤3 mm/d。

(6)基坑監(jiān)測自基坑開挖前進行初始觀測，基坑回填完成后終止觀測，基坑開挖期間監(jiān)測頻率為1次/2～3 d，變形速率過快或變形量過大時應(yīng)提高監(jiān)測頻率，并將監(jiān)測結(jié)果報告相關(guān)單位。

6 應(yīng)急預(yù)案

(1)支護工程施工過程中出現(xiàn)險情時應(yīng)做好支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境異常情況收集、整理及匯編等工作，并及時修正設(shè)計方案。

(2)施工過程中當出現(xiàn)變形過大、變形速率過快，周邊出現(xiàn)沉降、開裂等險情時應(yīng)立即停止施工。根據(jù)險情原因，選用適當有效的應(yīng)急措施：①土方開挖時，應(yīng)先開挖基坑支護工作面處，如有變形或漏水，可立即用附近土方回填，增加被動土壓力；②按程序控制卸減坡頂主動荷載；③采取內(nèi)撐、注漿、增加錨索的方法對支護結(jié)構(gòu)加固；④對險情段加強監(jiān)測密度；⑤將現(xiàn)場情況盡快通知設(shè)計人員，對設(shè)計進行復(fù)審。

(3)如基坑外側(cè)由于不均勻沉降引起地面開裂，在開裂部位采用打孔注漿封堵方法，注漿時選用高標號速凝水泥，摻入早強劑。

(4)遇強臺風(fēng)暴雨天氣禁止露天作業(yè)，機電設(shè)備要用塑料布嚴密覆蓋，安裝接地及避雷針等防雷安全裝置。在基坑周圍設(shè)小護堤，并挖好排水溝，以防雨水大量流入基坑內(nèi)。基坑內(nèi)增設(shè)槽溝和集水井，備好大泵量水泵，及時排除基坑內(nèi)積水。施工現(xiàn)場應(yīng)備用各種搶險物資及各種機具。

7 應(yīng)用效果

基坑支護方案設(shè)計合理，既充分考慮了地層、水文地質(zhì)條件和周邊的建筑物等環(huán)境條件，又兼顧了降低施工成本。工程施工中，項目人員嚴格按設(shè)計規(guī)范監(jiān)管施工，基坑開挖過程中沒出現(xiàn)任何安全問題，受到了業(yè)主和監(jiān)理方的好評。