環(huán)境及地質(zhì)條件復(fù)雜的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)例

肖道平, 魏永升

(湖北省城市地質(zhì)工程院,湖北 武漢 430072)

圖1 基坑周邊環(huán)境圖Fig.1 Surrounding environment map of foundation pit

本項(xiàng)目地處長江Ⅰ級(jí)階地,周邊民房密集,由上而下分布雜填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土夾粉砂、粉砂夾粉質(zhì)粘土、細(xì)砂等,基坑支護(hù)控制不當(dāng),易于產(chǎn)生流土流砂,危害周邊民房,基坑工程風(fēng)險(xiǎn)性較高。

1 工程概況

本項(xiàng)目由兩棟32層高層住宅樓及一個(gè)兩層整體地下室組成,總建筑面積約44 632 m2,地下車庫建筑面積11 117 m2,主樓及地下室基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁,主樓為樁筏基礎(chǔ),地下室部分為樁承臺(tái)基礎(chǔ)。

地下室平面整體呈不規(guī)則“7”字形,東西寬約50.80～73.80 m,南北長約102.50 m,基坑周長約348 m,地下室開挖面積約6 181 m2。

地面一層地坪標(biāo)高為24.20 m,場(chǎng)地已整平,場(chǎng)地整平標(biāo)高按22.20 m(-2.00 m)考慮。兩層地下室,平面上1#樓和2#樓均在基坑中部,周邊地下室挖深按外墻下地梁挖深計(jì)算,地下室外墻基礎(chǔ)為暗梁,與底板同厚,為700 mm,1#樓和2#樓均為筏板,板厚1 500 mm,設(shè)150 mm墊層,按坑中坑考慮。基坑周邊開挖深度為9.05 m?；又邢虏考盎拙鶠橛倌噘|(zhì)粘土、粉土粉砂等地層,對(duì)穩(wěn)定不利。

本基坑周邊情況較為復(fù)雜,周邊環(huán)境如圖1所示,具體如下。

北邊:基坑內(nèi)邊線距紅線6.70 m,紅線外為規(guī)劃道路,現(xiàn)狀為水泥簡易路,路外分布民房若干,基坑內(nèi)邊線距民房最近29.38 m。

東邊:東北邊主體基坑內(nèi)邊線距紅線最近10.57 m,外邊有車道,車道基坑內(nèi)邊線距紅線最近3.35 m,紅線外為一層磚混房;東南邊基坑內(nèi)邊線距紅線最近4.23 m,紅線外為新墻材公司用地,現(xiàn)狀為空地。

南邊:有一層車道,主體基坑內(nèi)邊線距紅線7.50 m,車道基坑邊線距紅線3.0 m,紅線外為和平村1～3層民房。

西邊:基坑內(nèi)邊線距紅線2.71～6.06 m,紅線外為武豐路,屬簡易水泥小路,路外分布長條形3層建筑,為集貿(mào)市場(chǎng)。

總體而言,基坑周邊保護(hù)對(duì)象有道路,房屋等,環(huán)境條件較敏感。綜合開挖深度、環(huán)境條件、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,本基坑工程重要性等級(jí)為一級(jí)。

2 場(chǎng)地巖土工程條件

各土層設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。典型的地層剖面見圖2。

表1 基坑設(shè)計(jì)參數(shù)取值表Table 1 Parameter value table of foundation pit design

3 支護(hù)方案

3.1 總體支護(hù)方案

采用鉆孔樁+一層鋼筋混凝土支撐支護(hù),設(shè)三軸攪拌樁止水,采用中深井降水方案[1]。平面布置見圖1,典型剖面設(shè)計(jì)見圖2。

3.2 樁撐支護(hù)

根據(jù)場(chǎng)地條件,本工程樁撐段均設(shè)置樁頂放坡,放坡高度為1.8 m。坡比按1∶1進(jìn)行。坡面采用噴錨網(wǎng)護(hù)坡,掛厚2 mm鋼板網(wǎng),噴砼C20,厚60～80 mm。

支護(hù)樁采用鉆孔灌注樁,樁徑φ1 000 mm,樁間距1 400 mm,樁深根據(jù)計(jì)算確定。按等值梁法計(jì)算樁撐,通過彈性抗力法和桿件有限法計(jì)算確定排樁的內(nèi)力、位移,彎矩取彈性抗力法設(shè)計(jì)值。

支撐采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),沿基坑邊支撐間距一般不超過9.0 m,主撐截面800 mm×800 mm(寬×高),次撐截面600 mm×800 mm,聯(lián)系撐截面600 mm×600 mm。支撐梁采用C30混凝土,配筋考慮自重、附加荷載、溫度應(yīng)力、安裝偏差及桿件細(xì)長比的折減系數(shù)等影響。支撐交點(diǎn)下方設(shè)井字形鋼架,平面420 mm×420 mm,主支采用L125×12角鋼,截面125 mm×12 mm。綴板厚10 mm,寬200 mm。

圖2 典型支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖Fig.2 Profile of typical support structure

支撐樁徑取800 mm,凈長18 m,支撐樁豎向承載力考慮支撐自重、立柱自重、偏心荷載等作用。

3.3 樁間擋土止水設(shè)計(jì)

由于樁后側(cè)壁土層主要為(2)層粘土、(3-1)層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、(4)層粉質(zhì)粘土夾粉土等,易于流土析出,需采取可靠工藝形成側(cè)壁帷幕。經(jīng)論證,采用1排樁徑φ850三軸攪拌樁,軸間距600 mm,全圓套打,樁深插入坑底≥4.0 m。

支護(hù)樁后雖有三軸攪拌樁形成的側(cè)壁止水止土帷幕,但由于三軸攪拌樁與支護(hù)樁間仍存在一定的間隙,開挖階段樁立面間隙仍有產(chǎn)生流砂可能,基坑樁間土開挖后應(yīng)及時(shí)采用土釘掛網(wǎng)噴射砼護(hù)面,噴砼C20,厚80 mm,掛網(wǎng)采用厚2 cm網(wǎng)格尺寸100 mm×50 mm鋼板網(wǎng),土釘采用1 mφ16螺紋鋼筋,排距1.5 m。為排除噴砼面后面地下水,在掛網(wǎng)時(shí)設(shè)坡面泄水孔,多層設(shè)置,間距約3 m,根據(jù)滲水量情況可適當(dāng)加密。

4 地下水治理

場(chǎng)地承壓含水層為(4-1)層粉砂夾粉質(zhì)粘土層(松散)、(4-2)層粉砂夾粉質(zhì)粘土層(稍密)和(4-3)層細(xì)砂層,本基坑基底已穿過(4-1)層粉砂夾粉質(zhì)粘土層,基坑降水為疏干降水,承壓水頭按20.0 m設(shè)防,降水目標(biāo)水位至基底下1.0 m。經(jīng)計(jì)算降深要求≥8.80 m,主樓區(qū)降深要求8.7～11.3 m。

降水設(shè)計(jì)按天漢降水模塊計(jì)算,共設(shè)計(jì)19口降水井,含4口備用井,備用井結(jié)構(gòu)同降水井,在降水達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)啟用,兼作觀測(cè)井,為了解場(chǎng)內(nèi)承壓水水位動(dòng)態(tài)變化情況,在基坑內(nèi)另布置觀測(cè)井2口,要求觀測(cè)井能靈敏地反映場(chǎng)內(nèi)地下水水頭的變化。

5 支護(hù)效果監(jiān)測(cè)

基坑監(jiān)測(cè)由獨(dú)立的第三方進(jìn)行監(jiān)測(cè),共布置支護(hù)樁樁頂沉降及位移觀測(cè)點(diǎn)14個(gè),坡頂沉降及位移觀測(cè)點(diǎn)11個(gè),支護(hù)樁樁身測(cè)斜點(diǎn)6個(gè),支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)7個(gè),周邊道路建筑物(管線)沉降觀測(cè)點(diǎn)40個(gè),立柱沉降及位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)5個(gè)。監(jiān)測(cè)周期為每2-3天觀測(cè)一次,以后基坑運(yùn)行期每周監(jiān)測(cè)1次,遇雨天加密觀測(cè),監(jiān)測(cè)工程實(shí)施較規(guī)范,因此其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有一定的參考意義。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示支護(hù)樁水平位移為15～30 mm,周邊建筑沉降最大約18 mm,內(nèi)支撐桿件受力在設(shè)計(jì)值以內(nèi),立柱無明顯沉降,降水工程由于基坑開挖過程中損壞了5口井,曾經(jīng)出現(xiàn)水位降不下去的情況,后經(jīng)停挖補(bǔ)井,降低承壓水頭到底板以下,保證了開挖順利進(jìn)行。總體而言,基坑支護(hù)工程是成功的,基坑工程實(shí)施沒有對(duì)周邊環(huán)境造成損壞,基坑支護(hù)達(dá)到預(yù)期效果[2]。

6 結(jié)語

采用鉆孔樁+內(nèi)支撐的支護(hù)方式在本工程應(yīng)用上是成功的,支護(hù)效果得到業(yè)主肯定。長江Ⅰ級(jí)階地軟土、流砂地區(qū)兩層地下室進(jìn)行基坑支護(hù),有以下幾點(diǎn)值得同行借鑒:

(1) 當(dāng)側(cè)壁土層為軟土或周邊用地范圍有限而不能采用樁錨支護(hù)時(shí),采用鉆孔樁+支撐的支護(hù)形式是恰當(dāng)?shù)倪x擇。

(2) 對(duì)軟土、粉土等側(cè)壁易出現(xiàn)流土流砂的地層,建議采用三軸攪拌樁作為側(cè)壁止水止土帷幕,并采用全圓套打施工,具有較好的可靠度。

(3) 對(duì)于揭露承壓含水層頂板的基坑,布井?dāng)?shù)量宜具有一定的儲(chǔ)備。開挖過程中可能有損壞井的情況發(fā)生,同時(shí)成井出水量不一定均能達(dá)到設(shè)計(jì)出水量,當(dāng)開挖中途發(fā)現(xiàn)地下水降深未達(dá)預(yù)期時(shí),中途補(bǔ)井對(duì)工程進(jìn)度、施工管理等造成不利影響,將會(huì)形成被動(dòng)局面。