武汉某综合楼基坑支护设计与施工技术

2010-04-15詹志发金鑫代胜

山西建筑 2010年22期

詹志发金鑫代胜

1 工程概况

武汉某医院医疗综合楼建筑占地面积948 m2，总建筑面积10 767 m2(不含地下室)，由1栋15层综合楼，裙楼(5层)及1层整体地下室(地下车库)组成。主楼拟采用框架—剪力墙结构，高50 m，裙楼采用框架结构，高15 m，基坑开挖深度约5.0m～9.5 m。抗震设防分类为丙类，该工程重要性等级为二级，场地及地基等级为三级。

拟建场地北侧距医院拟建职工住宅楼围墙6.0 m，南侧距一交通主干道16.0 m，西侧距医院综合大楼约0.6 m，东侧距一住宅小区约7.5 m。场地地貌单元属剥蚀堆积垄岗地貌，现场较平坦，地面标高在22.52 m～24.76 m，仅西侧近综合楼处有一高2.50 m～3.50 m的挡土墙，挡土墙上部地面标高在26.16 m～26.96 m。拟开挖基坑大致呈矩形，东西向长35.0 m;南北向宽约28.0 m，基坑开挖面积约1 000 m2，基坑周长约130 m。

2 工程地质与水文地质条件

2.1 工程地质条件

根据勘察报告，本场地内各土层特征为:①杂填土:黄褐色，结构松散且不均匀，主要由黏性土混少量碎石、碎砖块及生活垃圾组成，层厚0.50 m～2.90 m。②素填土:以黄褐色为主，呈可塑状，主要由黏性土组成，局部含少量碎石，层厚 0.50 m～2.50 m。③粉质黏土:黄褐色，可塑～硬塑状，含有铁锰质氧化物，偶见灰白色网纹状高岭土，层厚0.9 m～8.00 m。④泥质粉砂岩:灰绿色，粉砂状结构，泥质胶结，主要矿物成分为石英、长石等，岩层层面倾角 40°～ 50°。

2.2 水文地质条件

场区内地表水不发育，主要为雨季时形成的地表面流，就近向低洼处排泄，一般水量不大，地下水主要赋存于上部填土中的上层滞水，接受大气降水及地表水入渗补给，水量较小，水位连续性差，下伏粉质黏土及泥质粉砂岩为相对隔水层，富水性弱。

3 基坑支护方案的选择

根据周边环境和地质条件，按照确保安全的前提下尽量节约施工费用原则，确定本工程的基坑支护方案为:北边拟采用放坡加喷锚支护;东边有配电房处在坡顶打两排竖向φ 48花管压浆，花管入老黏土深度500 mm，然后再采用直立开挖喷锚支护，东边空地采用放坡加喷锚支护;南边在坡顶打两排竖向注浆φ 48花管，花管入老黏土深度500 mm，然后再采用直立开挖喷锚支护;西边空地拟采用放坡喷锚支护、靠近医院综合楼和工地临时办公楼处采用钢管桩和预应力锚杆喷锚支护。

4 基坑支护设计

4.1 设计基础参数及计算

综合场地地质条件、基坑开挖深度、环境条件因素，确定该基坑安全等级西边为一级、其他为二级。基坑开挖深度:5.0 m(南)，7.5 m 和 5.8 m(北)，5.3 m(东)，8.8 m，9.1 m 和9.9 m(西)。地面附加荷载:q=20 kPa(南)，q=15 kPa(北)，q=15(20)kPa(东)，q=60(45)kPa(西)。设计采用“天汉”(2005年)深基坑工程设计系列软件。

4.2 支护结构设计

由于该基坑四个方向其西侧地形最为复杂，其他侧均采用比较常规的支护措施，故着重介绍西侧基坑支护设计方案。

西侧开挖深度为9.1 m，9.9 m，8.8 m，支护总长度均为28 m。因为西侧有医院综合楼、网吧、临时办公楼等，因地形较复杂该区基坑分四段支护。四段均直立开挖，采用“竖向钢管桩+普通锚杆+预应力锚杆”复合喷锚网支护结构。竖向钢管桩均布置在距基坑顶边500 mm处，钢管桩直径110(口径为130)。靠近网吧段，桩长11.0 m，间距1 000 mm，孔内注入水泥浆，注浆50 kg/m。在坡面按纵横向1 m×1 m的间距、呈梅花形布置土钉，土钉孔直径100 mm，倾角15°，长7 m，拉杆为1Φ22 HRB335钢筋。在坡面上设3排预应力锚杆，顶层锚杆距地表 1 m，锚杆间距 2 m、排距3 m，锚杆孔直径100 mm，倾角15°，长度均为18 m。靠近医院综合楼段，桩长12.0 m，间距800 mm，孔内注入水泥浆，注浆 50 kg/m。在坡面按纵横向1 m×1 m的间距、呈梅花形布置土钉，土钉孔直径100 mm，倾角15°，长8 m，拉杆为1Φ22 HRB335钢筋。在坡面上设3排预应力锚杆，顶层锚杆距地表 2 m，锚杆间距 1.2 m、排距3 m，锚杆孔直径100 mm，倾角 15°，长度均为24 m。靠近临时办公楼段，桩长为12.0 m，间距为1 000 mm，孔内注入水泥浆，注浆50 kg/m。在坡面按纵横向1 m×1 m的间距、呈梅花形布置土钉，土钉孔直径100 mm，倾角 15°，长8 m，拉杆为 1Φ 22 HRB335钢筋。在坡面上设3排预应力锚杆，顶层锚杆距地表2 m，锚杆间距1.5 m、排距3 m，锚杆孔直径100 mm，倾角15°，长度均为24 m。空旷段，桩长11.0 m，间距1 000 mm，孔内注入水泥浆，注浆50 kg/m。在坡面按纵横向1 m×1 m的间距、呈梅花形布置土钉，土钉孔直径100 mm，倾角 15°，长7 m，拉杆为 1Φ 22 HRB335钢筋。在坡面上设3排预应力锚杆，顶层锚杆距地表0.90 m，锚杆间距 2 m、排距3 m，锚杆孔直径 100 mm，倾角15°，长度均为18 m。喷锚支护面层喷射200 mm厚(第二段)和100 mm厚(第一、三、四段)的C20混凝土，内置φ 6.5@200钢筋网，锚杆与锚杆之间用Φ 16钢筋加强。西2段喷锚支护设计如图1所示。

5 主要施工要求

5.1 喷锚支护施工

基坑开挖施工应遵循“信息法”施工的原则，整个基坑开挖宜采取分段分层开挖的方式，不同的区段应按各区支护设计深度分层开挖，每层开挖厚度以下排锚杆位置以下0.50 m为限。每层土方开挖到位后，应用人工在4 h内将机械开挖的边坡面修整，然后初喷一层，初喷层厚约 30 mm，接着施工土锚，挂网钢筋，喷射第二面层。锚杆为预成孔锚杆，孔径 100 mm～130 mm，中置1Φ 22 HRB335～1Φ 28 HRB335钢筋后注浆。注浆浆液为纯水泥浆，水泥浆采用P.O32.5水泥现场配制，水灰比为 0.45～0.50。注浆量约为20 kg/m，注浆压力为0.3 MPa左右。面层喷射混凝土为C20细石混凝土，混凝土面层厚度为100 mm～200 mm。喷射混凝土水灰比为0.40～0.45，砂粒45%～50%，水泥与砂石重量比为 1∶4～1∶4.5。喷射混凝土所用水泥为 P.O32.5水泥，喷射混凝土内粗骨料最大粒径不宜超过15 mm。

5.2 地面硬化及坡顶排水沟施工

基坑开挖后应立即在基坑坡顶及平台上作表面硬化处理，硬化层宽2.0 m，硬化层厚度为80 mm厚C20素混凝土，表面硬化层宜做成反坡，反坡坡率0.5%，并在硬化层外施工排水沟。

6 注意事项

要保证该基坑顺利开挖，还需要进行严密的边坡顶位移和沉降、基坑周边建筑物沉降观测。沉降和位移观测应在基坑开挖前建好点，并进行首次原始数据的观测。开挖前期每2天观测一次，基坑开挖到底半个月后可每周进行一次观测。当边坡位移变形速率达到5 mm/d，沉降变形速率达到3 mm/d时，须24 h跟踪监测，并及时反馈监测结果。