昆明某科研實(shí)驗(yàn)大樓工程基坑支護(hù)實(shí)例分析

劉運(yùn)龍，牟興書(shū)，陳小進(jìn)

（1. 昆明理工大學(xué) 云南 昆明 650000）

（2.云南騁藝工程檢測(cè)鑒定有限公司 云南 昆明 657100）

（3.云南天外天律師事務(wù)所 云南 昆明 650011）

0 引言

土釘墻基坑支護(hù)技術(shù)，由于其施工工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、性價(jià)比較高，在20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，在中國(guó)的許多城市工程建設(shè)中得到了推廣應(yīng)用。土釘墻支護(hù)技術(shù)是由加筋土和錨桿技術(shù)發(fā)展而來(lái)，在主動(dòng)土體內(nèi)設(shè)置一定長(zhǎng)度和密度的土釘體，同時(shí)還可以通過(guò)土釘對(duì)土體注漿，使土體固結(jié)，從而土釘和主動(dòng)土體共同作用，以彌補(bǔ)土體自身強(qiáng)度不足，并在坡面上制作與土釘連成一體的鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面，以限制土體變形發(fā)展，增強(qiáng)邊坡主動(dòng)土體自身的穩(wěn)定性[1]。土釘支護(hù)不僅有效提高了邊坡土體整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，而且彌補(bǔ)了土體抗拉、抗剪強(qiáng)度低的弱點(diǎn)，顯著地提高了邊坡抗變形和抗破壞的能力，并且一旦出現(xiàn)破壞、滑坡時(shí)，主體也不會(huì)發(fā)生突發(fā)性滑動(dòng)坍塌，為搶救或補(bǔ)強(qiáng)贏得了時(shí)間，減少施工中的風(fēng)險(xiǎn)。

1 工程概況

該工程地處昆明市某單位的辦公區(qū)內(nèi)，場(chǎng)地整體較平整，高差不到1m。東側(cè)距北京路延長(zhǎng)線約30m，北側(cè)距已建6 層辦公樓僅11m，西側(cè)距河流23m，南側(cè)為實(shí)驗(yàn)大棚較遠(yuǎn)。場(chǎng)地總用地面積為7088.5m2，建筑占地面積為2073m2，總建筑面積為30179.58m2，擬建物為1 棟地下1 層，地上21 層的高層建筑物，核心筒框剪結(jié)構(gòu)，采用長(zhǎng)螺旋樁筏板基礎(chǔ)，整體開(kāi)挖地下室，基坑開(kāi)挖深度為3.5～6m。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

地貌上處于昆明斷陷盆地中北部，屬古滇池湖相沉積盆地地貌，次一級(jí)地貌單元為盤(pán)龍江二級(jí)階地。

基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)分布的地層為：場(chǎng)區(qū)表層分布第四系層（Q4pd）耕植土和雜填土；上部為第四系湖（沼）相沉積層（h），巖性為粉質(zhì)粘土、粘土、粉土；下部為第四系沖、洪積（Q4al+pl）層為主的，巖性為含混粘性土礫砂。

表1 基坑開(kāi)挖深度內(nèi)主要物理力學(xué)參數(shù)

2.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地下水依據(jù)含水介質(zhì)的不同，地下水可分為上層滯水、孔隙水型潛水兩種類(lèi)型。

2.2.1 上層滯水

賦存于淺部粉質(zhì)黏土層內(nèi)，水量受大氣降水及地表水的直接補(bǔ)給及影響，向坡面及垂直向下排泄。富水性弱到中等，透水性弱，對(duì)工程建設(shè)影響較小。

2.2.2 孔隙水型潛水

主要賦存于第四系沖洪積含礫粉質(zhì)黏土、粉土、細(xì)砂、礫砂、圓礫、卵石層中，其中含礫粉質(zhì)黏土、粉土的孔隙連通性稍差，透水性一般，富水性稍差。細(xì)砂、礫砂、圓礫、卵石地層中透水性較好，富水性較好。本層地下水上部主要接受上層滯水及大氣降水的影響和補(bǔ)給，向低凹地段排泄；下部接受上部孔隙水的補(bǔ)給。初見(jiàn)水位埋場(chǎng)于上部粉質(zhì)黏土中，在雨季勘察期間場(chǎng)區(qū)內(nèi)穩(wěn)定地下水位平均埋深僅為地下2m，圓礫層和含粘性土圓礫層為中等含水（透水） 層。

3 施工方案的確定

3.1 基坑降及排水方案

施工期間，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)周邊排水管網(wǎng)進(jìn)行疏通和加固，并對(duì)坑頂?shù)乇碜鲇行Х忾]，防止地表水大量滲入土體，對(duì)護(hù)壁造成嚴(yán)重影購(gòu)，確保護(hù)壁安全。

（1） 基坑內(nèi)沿坑壁設(shè)置300×300mm 排水溝，排水溝用MU7.5 機(jī)制磚和M5.0 水泥砂漿砌筑

（2） 基坑內(nèi)沿周邊每隔30M 左右設(shè)置一口集水井，在土方開(kāi)挖前，先在基坑周邊開(kāi)挖降水坑超前抽排坑內(nèi)地下水，土方開(kāi)挖到基坑底部以后再施工集水井。

（3） 集水井水位降至基坑底下1.0m，井深至基坑底下0.5m

（4） 坑頂設(shè)置1 個(gè)沉淀池，沉淀池用MU7.5機(jī)制磚和M5.0 水泥砂漿砌筑，池內(nèi)用1:2 水泥砂漿抹面，厚度20mm 池底澆注C20 素混凝土，墊層厚度80mm。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中在坑內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的集水坑抽排坑內(nèi)積水，基坑開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后沿基坑底四周設(shè)置排水溝、集水井抽排坑內(nèi)積水，積水井內(nèi)水位低于基底1m 以下。

3.2 基坑支護(hù)方案的確定

根據(jù)地質(zhì)條件、場(chǎng)地環(huán)境和周邊類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)綜合分析，并考慮支護(hù)設(shè)計(jì)在滿足安全的前提下最大限度的降低支護(hù)的成本，進(jìn)行多方案分析后選擇了土釘墻支護(hù)的形式。

（1） 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

基坑側(cè)壁重要性系數(shù)γ=1.0；

整體穩(wěn)定安全系數(shù)≥1.3

抗傾覆安全系數(shù)≥1.25

抗管涌安全系數(shù)≥1.6

荷載及荷載組合：按臨時(shí)基坑支護(hù)荷載組合設(shè)計(jì)，路面動(dòng)荷載30Kpa，坑邊堆載20Kpa,坑邊建筑物15Kpa/層。

地質(zhì)設(shè)計(jì)參數(shù)詳見(jiàn)表1。

支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012），采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院《基坑與邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件》 輔助計(jì)算?；油玲斒┕?shù)詳見(jiàn)表2，基坑土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖詳見(jiàn)圖1、圖2。

表2 基坑土釘施工參數(shù)如下

圖1 基坑土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖一

圖2 基坑土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖二

基坑放坡1:0.5 放坡坡度，錨桿注漿采用P.O 32.5 純水泥漿，水灰比0.45，注漿壓力0.4MPa。噴射混凝土厚度80mm，配合比為：水泥：砂：石子=1:2:2，混凝土強(qiáng)度為C20。鋼筋網(wǎng)片采用Φ6的HPB300 鋼筋，鋼筋網(wǎng)間距雙向@200，加強(qiáng)筋用Φ14 的HRB400 鋼筋與錨桿頭縱橫通長(zhǎng)焊接。

4 土釘支護(hù)施工工藝

施工順序：

4.1 土方開(kāi)挖和修坡

每層開(kāi)挖深度為一層錨桿的垂直排距，開(kāi)挖要到位，不得欠挖，嚴(yán)禁超挖。

機(jī)械開(kāi)挖后，應(yīng)及時(shí)對(duì)壁面進(jìn)行人工修整，以保證邊壁平整、無(wú)浮土，并符合設(shè)計(jì)規(guī)定的坡角。土方必須分層開(kāi)挖，嚴(yán)格做到開(kāi)挖一層、噴錨一層，上一層未噴錨完，不得開(kāi)挖下一層。

4.2 錨桿施工

錨桿用錨桿機(jī)強(qiáng)力打入或垂錘擊入被支護(hù)土層中，外露長(zhǎng)度20cm 為宜。

錨桿加長(zhǎng)連接時(shí)，對(duì)接接頭要焊牢，并在接頭處綁焊3 根Φ14，長(zhǎng)15cm 的鋼筋，且應(yīng)全長(zhǎng)滿焊。

4.3 掛網(wǎng)

根據(jù)施工作業(yè)面分層分段鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，可用短鋼筋將網(wǎng)片固定在坑壁上，但距離面不宜小于4cm。

網(wǎng)片之間的搭接可采用綁扎。綁扎的搭接長(zhǎng)度不小于20 倍鋼筋直徑。

邊壁上的鋼筋網(wǎng)延伸至地表面，其長(zhǎng)度等于翻邊的寬度。

用Φ14 鋼筋作加強(qiáng)筋，沿錨桿水平、垂直方向焊接在錨管上壓緊網(wǎng)片。加強(qiáng)筋搭接長(zhǎng)度不小于10 倍鋼筋直徑。

垂直加強(qiáng)筋須向上延伸至地表面與地錨焊接牢實(shí)。

4.4 注漿

水泥宜使用普通硅酸鹽水泥，其標(biāo)號(hào)一般選P.O325 號(hào)。

注漿液配合（重量）比，水灰比采用0.45，加入0.03%～0.05%的三乙醇胺用以促進(jìn)早凝和控制泌水，不準(zhǔn)任意加大用水量。

采用水泥凈漿低壓（0.4Mpa） 注漿填滿，采用管口壓力注漿，管口密封扎緊。

每次向管內(nèi)注漿時(shí)，應(yīng)預(yù)先計(jì)算所需要漿體體積，以確認(rèn)注漿的沖填程度，實(shí)際注漿量必須超過(guò)孔的體積。

4.5 噴射混凝土

噴射混凝土的碎石最大料徑不宜大于15mm，配合比采用水泥：沙：石重量比為1:2:2，水灰比不宜大于0.45，混凝土強(qiáng)度不小于C20。速凝劑須采用國(guó)家鑒定合格的產(chǎn)品，其摻量應(yīng)視地質(zhì)條件確定，通常為水泥重量3%左右，特殊情況下可減小或增大比例。

混合料應(yīng)攪拌均勻，顏色一致，隨拌隨用。

噴射時(shí)，噴頭處的工作風(fēng)壓以保持在0.15～0.2Mpa 為宜，噴頭與受?chē)娒鎽?yīng)盡量垂直，并保持在0.8～1.2m 的距離。

噴射順序應(yīng)自下而上，按螺旋式軌跡一圈壓半圈均勻緩慢地移動(dòng)。開(kāi)始時(shí)，先送風(fēng)，后開(kāi)機(jī)，再給料；結(jié)束時(shí)，噴完料，再停機(jī)，必須將噴射機(jī)和輸料管內(nèi)的積料清除干凈才能停止送風(fēng)。

噴射混凝土?xí)r，給料須均衡連續(xù)，宜少不宜多。噴射工程控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈現(xiàn)濕潤(rùn)光澤，無(wú)干斑或滑移流淌現(xiàn)象。

噴射混凝土搭接，水平方向一般為45°搭接，垂直方向一般以水平加強(qiáng)筋為界，至少留一下鋼筋網(wǎng)格與下一層鋼筋網(wǎng)片相連，其接縫應(yīng)圓滑、平整。

采用2 次噴射混凝土?xí)r，初噴厚度一般為3cm，以不完全遮蓋鋼筋網(wǎng)片為宜。鋼筋網(wǎng)不得外露。

5 施工監(jiān)測(cè)

擬建工程基坑開(kāi)挖范圍較大，地質(zhì)條件較復(fù)

雜，基坑開(kāi)挖過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)側(cè)壁流砂、坑底管涌等不良現(xiàn)象，疏忽就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，必然帶來(lái)

巨大的經(jīng)濟(jì)損失、人身安全和社會(huì)影響。為了切實(shí)保證基坑及周?chē)ㄖ?、道路和地下管線的安

全，及時(shí)跟蹤掌握在基坑開(kāi)挖和地下室施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種不利現(xiàn)象，需進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。

5.1 監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置及監(jiān)測(cè)方式

根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象及內(nèi)容，將現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)分為3 類(lèi)進(jìn)行布置。

J1 類(lèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要監(jiān)測(cè)基坑開(kāi)挖后坑頂部水平、垂直位移。監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿基坑開(kāi)挖線兩端及中間位置布置，各點(diǎn)間距在20～30m 左右，采用儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

J2 類(lèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為與基坑周邊距離在10m（即3 倍基坑開(kāi)挖深度）范圍內(nèi)，易受開(kāi)挖影響而監(jiān)測(cè)的永久性建筑物，主要監(jiān)測(cè)建筑物的沉降及傾斜程度。每幢建筑物于其角點(diǎn)處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

J3 類(lèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為隨機(jī)性監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即對(duì)基坑周?chē)硗恋某两?、裂縫，支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及裂縫，周邊建筑物、坑壁的開(kāi)裂變形，地下水位的變化、滲漏及周?chē)缆?、管線等市政設(shè)施的變形、損壞等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于該類(lèi)監(jiān)測(cè)對(duì)象的變形破壞隨基坑施工的深入而呈動(dòng)態(tài)變化；監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置隨變形地點(diǎn)出現(xiàn)而定，因此不在監(jiān)測(cè)平面圖中標(biāo)出。而一旦其位置確定后，應(yīng)在監(jiān)測(cè)圖中補(bǔ)充。該類(lèi)點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)由監(jiān)測(cè)人員在現(xiàn)場(chǎng)做相應(yīng)標(biāo)記，進(jìn)行人工觀測(cè)并記錄。

5.2 監(jiān)測(cè)要求

根據(jù)前述及基坑類(lèi)別，結(jié)合實(shí)際，該基坑的施工監(jiān)測(cè)要求如下：

監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量不少于2 個(gè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況應(yīng)設(shè)置在基坑開(kāi)挖影響范圍以外的地點(diǎn)，亦即選擇在開(kāi)挖線以外20m 左右，通視條件良好的地點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)。

儀器監(jiān)測(cè)前，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在基坑開(kāi)挖前應(yīng)測(cè)得初始值，且不少于2 次，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

監(jiān)測(cè)中應(yīng)對(duì)變形較大的地方進(jìn)行拍照，形成圖片記錄。

監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂變形情況時(shí)，應(yīng)注重檢查支護(hù)樁側(cè)、支護(hù)墻面、主要支撐、連接點(diǎn)等關(guān)鍵部位的開(kāi)裂及變形情況，支護(hù)結(jié)構(gòu)漏水情況。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)從基坑開(kāi)挖至土方土回填完畢均應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)。

變形速率較大、支護(hù)結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等情況，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，適時(shí)縮短監(jiān)測(cè)周期，并及時(shí)向監(jiān)理、設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工人員報(bào)告情況。

監(jiān)測(cè)記錄應(yīng)采用相應(yīng)表格進(jìn)行，并由監(jiān)測(cè)人員記錄、校對(duì)，簽字。

表3 警戒值詳見(jiàn)附表基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)報(bào)警值

6 結(jié)語(yǔ)

在基坑支護(hù)中，采用土釘支護(hù)技術(shù)顯示了其支護(hù)速度快、安全性高的特點(diǎn)，同其他支護(hù)類(lèi)型相比，造價(jià)最低。水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果表明累計(jì)水平位移最大值為8mm，不超過(guò)規(guī)程允許值，說(shuō)明本次支護(hù)是成功的。

具體工程施工中應(yīng)根據(jù)基坑周邊環(huán)境的不同，結(jié)合自身的工程經(jīng)驗(yàn)采用不同支護(hù)參數(shù)，因地制宜，可以有效減少工程造價(jià)，節(jié)約基坑支護(hù)空間。土釘施工是關(guān)鍵，應(yīng)保證注漿質(zhì)量，同時(shí)對(duì)減少位移有利。

施工中建立健全監(jiān)測(cè)制度，對(duì)土釘支護(hù)實(shí)施信息化施工，隨時(shí)提供有關(guān)支護(hù)和土體變形信息，以便及時(shí)掌握，調(diào)整施工順序，確保施工安全。