鑫苑名家項(xiàng)目基坑支護(hù)及降水工程實(shí)例分析

王立建

【摘要】本文針對鑫苑名家項(xiàng)目基坑支護(hù)及降水工程實(shí)例進(jìn)行了研究，為新建、改建或擴(kuò)建房屋建筑物和附屬構(gòu)筑物設(shè)施所進(jìn)行的規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)和施工、竣工等各項(xiàng)技術(shù)工作的工程實(shí)體。工程主要分為6個(gè)地塊，按6個(gè)獨(dú)立基坑進(jìn)行開挖調(diào)查，該地地質(zhì)條件為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土～粘土，物理力學(xué)性質(zhì)較差;本文主要圍繞樁錨支護(hù)，土釘墻支護(hù)，截水帷幕施工，對軟弱地層進(jìn)行超前支護(hù)為主進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】基坑支護(hù);降水工程;鑫苑名家

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.048

1、 工程概況

該工程建筑面積約700000㎡，單體建筑47棟，其中8層18棟，18層7棟，25-33層21棟，3層幼兒園1棟，地下車庫6棟。擬建場地位于濟(jì)南市，交通便利。

1.1 基坑概況

本工程分6個(gè)地塊，按6個(gè)獨(dú)立基坑進(jìn)行開挖，各基坑概況見下表1：

1.2 地質(zhì)條件

（1）場地地層

①雜填土（Q4ml）：雜色，稍濕～很濕，松散～稍密，主要混碎磚塊、碎石、混凝土塊等建筑垃圾。其中在場地的Ⅱ-1、Ⅱ-5地塊局部混生活垃圾。該層厚度為0.80～7.10m，平均3.10m[1]。

②粉土（Q4al）：黃褐色～褐黃色，稍密，很濕～濕，含少量云母片，見貝殼碎屑。該層厚度為0.50～2.70m，平均1.37m;層底埋深為2.50～6.00m，平均4.45m。

③-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土～粘土（Q4al）：灰褐色，流塑，含少量有機(jī)質(zhì)，局部夾粉土薄層。該層在場地內(nèi)零星分布，主要以透鏡體形式出現(xiàn)。該層厚度為0.50～2.20m。

④粘土夾粉質(zhì)粘土（Q4al）：灰褐色，軟塑～可塑，含少量氧化鐵斑點(diǎn)，局部相變?yōu)榉圪|(zhì)粘土。該層厚度為1.30～6.40m，平均3.86m;層底埋深為6.00～9.20m，平均7.62m。

⑤粉質(zhì)粘土夾粉土（Q4al）：灰黑色～灰褐色，可塑，局部軟塑，含有機(jī)質(zhì)及腐殖質(zhì)，稍具光澤反應(yīng)，局部相變?yōu)檎惩?。該層局部分布有粉土（即?1層）。該層厚度為2.50～7.40m，平均4.46m;層底埋深為10.10～13.40m，平均12.07m。

⑥粉質(zhì)粘土（Q4al）：淺灰色，可塑～硬塑，局部堅(jiān)硬，含有機(jī)質(zhì)，混少量小姜石。該層部分鉆孔未揭穿，揭露厚度為2.50～6.50m，平均4.07m;層底標(biāo)高為5.91～10.01m，平均7.84m;層底埋深為14.60～18.50m，平均16.16m。該層分布穩(wěn)定，為中壓縮性土。

⑦粘土混姜石（Q3al+pl）：灰黃色，硬塑為主，局部可塑、堅(jiān)硬，含鐵錳氧化物及其結(jié)核，混約5%～10%左右的姜石，局部姜石含量較高，可達(dá)20%～40%，姜石粒徑約1～3cm。

⑧粉質(zhì)粘土～粘土（Q3al+pl）：棕黃色～淺棕紅色，可塑～硬塑，局部堅(jiān)硬，含鐵錳氧化物及其結(jié)核，偶見姜石，底部混有多量的閃長巖風(fēng)化碎屑物及少量的圓礫。該層厚度14.10～22.50m，平均18.48m;層底埋深33.90～42.80m，平均39.08m。

⑨強(qiáng)風(fēng)化閃長巖（K）：灰綠色，密實(shí)，濕，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為長石、角閃石、輝石、黑云母，裂隙發(fā)育，原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞，巖芯多呈砂狀、碎塊狀，局部可采取短柱狀巖芯，采取率約20%～30%，RQD=0，為極軟巖，極破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。該層厚度為0.50～5.60m，平均1.66m;層底埋深為36.30～43.00m，平均40.29m[2]。

⑩中風(fēng)化閃長巖（K）：灰綠色，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為長石、角閃石、輝石、黑云母，結(jié)構(gòu)部分破壞，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖芯呈短柱狀、柱狀，節(jié)長一般10～20cm，最大70cm，巖芯采取率75～85%，RQD=60～70，為軟巖～較軟巖，破碎～較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ～Ⅴ級。該層未揭穿，最大揭露厚度7.20m，最大揭露深度48.00m，最低揭露標(biāo)高-24.17m。

（2）基坑支護(hù)設(shè)計(jì)巖土參數(shù)

涉及基坑設(shè)計(jì)的各層土的巖土參數(shù)如下表2：

（3）基坑周邊徑流及地下水概況

場地西側(cè)為東濼河，河?xùn)|岸距擬建場地西側(cè)后退紅控制線約30m，河寬10m 左右，自南向北徑流，并擔(dān)負(fù)著季節(jié)性防洪排水，河岸采用漿砌毛石砌成，水深約1.0m（標(biāo)高約22.0m）。該河流經(jīng)過上游河道治理和分流，豐水期能夠有效起到排水作用。

場地北側(cè)為小清河，河南岸距場地用地紅線約50m，河水自西向東流淌，常年不斷，屬濟(jì)南市區(qū)主要河流，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)高，作為市區(qū)防洪排澇的主要通道，小清河現(xiàn)在正在治理中，場地北側(cè)所屬標(biāo)段已基本整治完成，勘察期間，河水水深約1.0m（標(biāo)高約20.0m）。

場地西側(cè)為柳行頭河，河?xùn)|岸距擬建場地東側(cè)用地紅線約30m，河寬10m 左右，自南向北徑流，并擔(dān)負(fù)著季節(jié)性防洪排水，河岸采用漿砌毛石砌成，水深約1.0m（標(biāo)高約22.0m）。

勘察范圍內(nèi)，場地地下水為第四系孔隙潛水，主要補(bǔ)給來源為大氣降水及地下徑流?？辈炱陂g，從鉆孔內(nèi)測得地下水靜止水位埋深為1.80～4.10m，水位標(biāo)高為19.93～21.84m，由南向北偏西方向排泄，根據(jù)調(diào)查及搜集有關(guān)資料，水位變化幅度約為1.50m～2.00m，豐水期水位標(biāo)高可按23.00m。

1.3 基坑周邊環(huán)境概況

①Ⅱ-6地塊基坑?xùn)|側(cè)：基坑開挖上口線距離電力一公司宿舍樓最近約23.0m;

②Ⅲ地塊基坑?xùn)|側(cè)：基坑開挖上口線距離歷山北路最近約4.1m;

③Ⅱ-4地塊基坑南側(cè)：基坑開挖上口線距離電力一公司宿舍樓最近約42.0m;

④Ⅱ-5地塊和Ⅱ-6地塊基坑南側(cè)：基坑開挖上口線距離水屯北路最近約15.8m;9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

⑤Ⅱ-1地塊和Ⅱ-5地塊基坑西側(cè)：基坑開挖上口線距離東濼河?xùn)|岸最近約27.2m;

⑥Ⅱ-1地塊、Ⅱ-2地塊、Ⅱ-4地塊和Ⅲ地塊基坑北側(cè)：基坑開挖上口線距離清河南路最近約25.0m;其中，電力一公司宿舍樓均為6層，采用灌注樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深2.5m，陽臺為懸挑結(jié)構(gòu)，如圖1。

2、基坑支護(hù)方案

2.1原支護(hù)方案

本工程由省內(nèi)某勘察單位進(jìn)行了支護(hù)設(shè)計(jì)，共分20個(gè)剖面，其中III地塊北側(cè)因在基坑開挖前建設(shè)售樓中心，空間較小采用樁錨支護(hù)，其它區(qū)段均采用土釘墻或復(fù)合土釘墻支護(hù)。

（1）土釘墻支護(hù)

按1：0.5放坡;土釘豎向間距為1.5～1.8m，水平間距為1.0～1.4m，長度為6.0～13.5m，土釘孔徑均為150mm。

（2）復(fù)合土釘墻支護(hù)

按1：0.5放坡;土釘豎向間距為1.8m，水平間距為1.2～2.4m，長度為6.0～13.5m，設(shè)置2層錨索，水平間距2.4m，長度為15.0～16.0m。土釘、錨索孔徑均為150mm。

（3）樁錨支護(hù)

支護(hù)樁采用樁徑φ800mm鋼筋混凝土灌注樁，樁間距為1.20m;設(shè)置2層錨索， 2樁1錨，間距為2.4m，錨索孔直徑為150mm，采用二次壓力注漿，桿體為φ15.2鋼絞線，采用2根22B槽鋼腰梁連接;樁間土面層厚度為80mm。

2.2 變更后的支護(hù)方案

場地分布的第②-1淤泥和第③層黏土工程性質(zhì)軟弱，原支護(hù)方案未采取超前支護(hù)，開挖至第②-1淤泥和第③層黏土?xí)r基坑迅速產(chǎn)生巨大變形，導(dǎo)致基坑坍塌，原方案難以實(shí)施，結(jié)合基坑深度、地質(zhì)條件及周邊環(huán)境情況我院對支護(hù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了變更，共分32個(gè)支護(hù)剖面，分別采用水泥土墻+土釘墻、樁錨+土釘墻支護(hù)。

（1）水泥土墻+土釘墻支護(hù)

基坑深度為4.5～7.7m，下部采用水泥土擋土墻，墻頂標(biāo)高與第②-1淤泥和第③層黏土層頂標(biāo)高相當(dāng)，水泥土擋土墻以上按1：0.5放坡，采用土釘墻支護(hù)方式。水泥土墻為格柵式擋墻，采用深層攪拌樁搭接成墻，樁徑為600mm，嵌固深度為4.0～4.5m，墻厚2.1～3.6m。水泥土強(qiáng)度大于2.5MPa，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，摻入量為75kg/m，樁頂高出上部土釘墻坡腳200mm。全樁兩噴四攪，深層攪拌樁橫向間距為500mm，搭接100mm，縱向間距為500mm，搭接100mm。土釘孔直徑為120mm，桿體材料采用HRB335鋼材，與水平面夾角均為15°，在填土層和軟土層內(nèi)如果成孔困難，可采用錘擊鋼管，管內(nèi)注漿成釘，鋼管為直徑48mm壁厚3mm的普通焊管，注漿壓力為0.5MPa左右。坡頂2m寬范圍、土釘墻坡面及水泥土墻墻頂噴射混凝土面層，噴面混凝土采用水泥：中砂：0.5-1碎石比例為1：2：1.8，強(qiáng)度C20，噴面厚度不小于80mm。

（2） 樁錨+土釘墻支護(hù)

基坑深度為8.75～11.0m，深度3.6～4.0m以下采用樁錨支護(hù);以上按1：0.6放坡，采用土釘墻支護(hù)。支護(hù)樁樁嵌固深度為6.00m，樁徑800mm，樁間距1.50m，設(shè)兩層自鉆式錨桿，一樁一錨或兩樁一錨，間距1.5m或3.0m，錨桿為1根40/24自進(jìn)式錨桿，錨孔直徑為150mm。土釘采用錘擊鋼管工藝，桿體材料采用直徑48mm壁厚3mm的鋼管，與水平面夾角均為15°。坡頂、土釘墻坡面及樁間土采用掛網(wǎng)噴射混凝土保護(hù)，鋼筋網(wǎng)規(guī)格為6.5@250mm×250mm，坡頂、土釘墻坡面噴面厚度不小于80mm，樁外噴射面層厚度不小于60mm。

3、地下水及地表水控制

（1）基坑采用周邊管井、坑內(nèi)疏干井和集水明排相結(jié)合的降排水方案。為了確保周邊環(huán)境安全，在東、南、北三側(cè)設(shè)置了雙排攪拌樁止水帷幕。

（2）基坑周邊降水井，井間距為15.0～16.5m，井深為11.5～16.0m;坑內(nèi)疏干井間距為20.0～30.0m，其井深為12.5～16.5m。

（3）基坑周邊坡腳外0.4m處設(shè)置300×300明溝，根據(jù)基坑底部實(shí)際情況，選擇在各個(gè)基坑拐角處和邊坡坡腳每30m設(shè)置1000×1000×1000集水坑，集水坑中下入井管和濾料，將明溝內(nèi)的水匯集在集水坑內(nèi)，然后用水泵將集水坑內(nèi)的水排出坑外。

（4）在場地東、南、北三側(cè)設(shè)置雙排攪拌樁止水帷幕，攪拌樁深度控制在比相應(yīng)的降水井深約1.0m;攪拌樁內(nèi)壁應(yīng)盡量距離相應(yīng)一側(cè)的基坑開挖上口線10.0m，局部地段根據(jù)邊坡土釘長度或場地情況做適當(dāng)調(diào)整。水泥土攪拌樁直徑為500mm，搭接200mm，水泥采用P.C32.5復(fù)合水泥，摻入量不小于12%，為保證止水帷幕施工效果，要求進(jìn)行試噴試驗(yàn)，以有效驗(yàn)證帷幕設(shè)計(jì)施工參數(shù)。試噴點(diǎn)取各個(gè)地塊有帷幕一側(cè)各一點(diǎn)，取芯點(diǎn)宜布置在墻體中心線上相鄰兩樁的搭接處，宜自上而下分段鉆孔和取芯檢驗(yàn)。止水帷幕滲透系數(shù)要求不大于10-7m/s。

（5）為防止周圍建筑物的不均勻沉降，在建筑物與帷幕之間，距帷幕約1.0m～1.5m，井點(diǎn)間距10m，井深5.0m，距離降水井間距不宜小于6m?；毓嗑c降水同時(shí)運(yùn)行?；毓喾桨笧椋河蓞R水總管連接水量控制閥引管至回灌井，根據(jù)地下水變化情況，隨時(shí)調(diào)整控制閥，控制回灌量及井內(nèi)水位標(biāo)高。

4、基坑工程施工

基坑工程自2010年9月開始施工，完成周圍截水帷幕施工后，首先對Ⅱ-1地塊進(jìn)行分層開挖及支護(hù)施工，至2011年4月基坑挖深4～5m，揭露第②-1淤泥和第③層黏土一定厚度，基坑迅速變形，2d內(nèi)基坑坍塌，相應(yīng)深度的土釘施工未能完成施工。征得建設(shè)單位和原設(shè)計(jì)單位同意后，我院對基坑設(shè)計(jì)進(jìn)行了變更，變更的設(shè)計(jì)方案對第②-1淤泥和第③層黏土均采取了超前支護(hù)措施，深度小于8m的基坑采用水泥土墻+土釘墻支護(hù)，深度大于8m的基坑采用樁錨+土釘墻支護(hù)。

采用變更支護(hù)方案后基坑工程實(shí)施順利，至2013年3月各地塊基坑均開挖完畢，至2013年8月全部回填完畢。

5、基坑監(jiān)測

本基坑進(jìn)行了基坑坡頂沉降、坡頂水平位移及深層水平位移測量;周圍建筑的沉降測量;錨索拉力監(jiān)測。Ⅱ-1地塊基坑深度3.5m以上地層以填土為主，開挖深度小于該深度時(shí)，基坑變形正常，揭露第②-1淤泥和第③層黏土后基坑位移迅速發(fā)展，直至坍塌。采用變更支護(hù)方案以后，經(jīng)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，基坑及周邊環(huán)境變形、錨索內(nèi)力均在預(yù)計(jì)范圍內(nèi)，說明支護(hù)方案可行，支護(hù)效果良好。

6、小結(jié)

（1）場地第②-1淤泥和第③層黏土物理力學(xué)性質(zhì)較差，均為軟弱地層，在濟(jì)南西至京滬鐵路、東至二環(huán)東高架小清河兩側(cè)均有分布。

（2）軟土地區(qū)土釘墻支護(hù)方案應(yīng)慎用，宜對軟弱地層進(jìn)行超前支護(hù)，水泥土墻或樁錨支護(hù)是可行的方案，為了有效減小支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力，軟弱地層以上的地層可采用放坡處理，即適當(dāng)降低超前支護(hù)結(jié)構(gòu)的頂標(biāo)高，為了保證放坡部分自身的安全，可與土釘支護(hù)進(jìn)行結(jié)合。

（3）軟弱地層中錨桿的錨固段應(yīng)設(shè)在軟弱地層以下，為了保證其成錨質(zhì)量，采用自鉆式錨桿是可行的方案之一。施工完成的自鉆式錨桿端部（錨頭處）較普通錨桿端部更亦破壞，應(yīng)注重保護(hù)。

（4）淤泥和軟黏土中的水泥土攪拌樁宜形成樁周硬中間軟的“糖心”現(xiàn)象，可能是水泥漿不宜與軟弱土體拌合均勻等原因造成，建議該區(qū)段進(jìn)行成樁試驗(yàn)，并復(fù)攪。

（5）水泥土墻頂、側(cè)面層能有效加強(qiáng)其整體性，建議采用水泥土墻支護(hù)時(shí)設(shè)置面層，并加強(qiáng)面層配筋和面層與墻體的連接。

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