成都市某深基坑工程支护设计

2012-07-24雒永宪庞甲辉

四川建筑 2012年3期

雒永宪，庞甲辉，粟兰

(1．西南石油大学资环院，四川新都610500;2．成都市工业职业技术学校土木系，四川新都610500;3．中节能建设工程设计院有限公司，四川成都610510)

成都市某医药公司拟建科研用房，场地位于成都市金牛工业园区内。该工程规划总建筑面积30 832.99m2，±0.00为520.15m。本基坑工程长约80m，宽约70m，深约9.3m，周长约290m，基坑面积约5 430m2。由于场地周边紧临公路，无放坡开挖空间，所以基坑开挖时必须进行基坑设计。文章在详细分析场地工程地质条件的基础上，采用排桩+锚索支护方案，对基坑进行了详细设计，为同类工程提供参考与借鉴。

1 场地工程地质条件

1.1 地层结构

拟建场地位于岷江水系Ⅰ级阶地，场地地层主要由第四系人工堆积(Qml4)杂填土、素填土和第四系全新统冲积(Qal4)的粉质黏土、粉土、细砂、中砂和卵石构成，场地内各岩土层主要分布详见图1，各土层主要物理力学指标见表1所示。

表1 地基土物理力学性质指标建议值表

1.2 场地地下水

场地地下水为赋存于第四系砂卵石层中的孔隙型潜水，受地下径流、大气降水补给;排泄方式以地面蒸发、地下径流为主。

根据勘察地质资料和现场调查可知，受场地周围施工降水影响，场地静止水位埋深11.50～12.10m，相对应高程508.03～507.950m，水位平均高程507.99m。根据区域水文地质资料，场地地下水位丰、枯水期年变幅为1.00～2.00m。当场地周围停止施工降水地下水位将上升。根据场地地形地貌，地下水补偿和排泄条件，结合区域水文地质资料综合考虑，拟建场地的历年最高水位标高为517.50m，砂卵石层富水性和透水性均较好，渗透系数K=22m/d，属强透水层。上部的人工填土、粉质黏土、粉土透水性较弱，属弱透水层。

1.3 场地及其周边环境情况

拟建场地地处成都市金牛区工业园区内，场地较开阔，交通便利。场地与邻近已有建筑物距离较远，但紧临市政道路、管网等(图2)，其周边环境条件较复杂。场地原始地貌高程在519.93～520.09m之间，高差0.16m，地形起伏较小，地形整体比较平坦。

图1 场地工程地质剖面

2 基坑支护设计

2.1 护壁技术要求

基坑开挖深度为9.3m。根据国家规范，基坑安全等级为二级，其允许变形值:25mm。基坑顶面水平位移警示值:20mm;连续三天变形速率≥2mm/d。本基坑工程基坑支护有效期为12个月。

2.2 排桩+锚索支护方案设计

2.2.1 方案选择

根据国家规范，结合场地岩土构成可知，在基坑支护措施中，水泥土墙和放坡不适合本场。逆作拱墙在成都地区鲜有使用，地区经验不足。由于场地下伏卵石层为稍密～中密，土钉施工难度大，而且土钉墙支护时，其基坑顶部位移大，容易对临近公路、市政管网产生不良影响，所以也不适合。综上所述，场地支护方案采用排桩+锚索的联合支护措施，排桩可采用旋挖桩方法施工，成桩速度快，加上锚索，可以减少桩顶位移，还可以节约桩长。所以排桩+锚索是本场地最佳支护方案。

图2 场地环境及排桩平面布置

2.2.2 设计结果

根据场地的具体工程地质条件及基坑周边建构筑物及道路等附加荷载的不同，本工程采用分段设计，设计成果图见图2。

2.2.2.1 排桩+锚索设计

(1)基坑ABCDEF段，共设63根排桩，排桩直径1.20m，桩长13.8m，嵌固段深度4.5m。排桩桩心距2.50m。在桩顶下3.0m处，设一排预应力锚索，长13.5m，预应力为100kN，锚索为3S15.2钢绞线。

(2)基坑FGHA段，共设54根排桩，排桩直径1.20m，桩长12.8m，嵌固段深度3.5m。排桩桩心距2.50m。在桩顶下3.0m处，设一排预应力锚索，长16.0m，预应力为150kN，锚索为3S15.2钢绞线。

2.2.2.2 桩间支护设计

桩间采用6.5@200mm×200mm钢筋网与植筋连接，喷混凝土护壁。喷射混凝土强度等级C20，厚度80mm。

2.2.2.3 冠梁设计

排桩桩顶设一道1.2m×0.8m冠梁，桩顶连梁混凝土强度C25。

3 施工注意事项

采用排桩+锚索方案的基坑段土方开挖需采用分层开挖方式进行，设置锚索的位置施工至锚头以下0.5m停止土方开挖，待锚索施工完成，灌浆体强度达到设计要求的70%强度时向下开挖。为了满足工期要求，根据本工程基坑支护结构的特点，土方分层开挖采用“中心岛”式开挖，即每层土方开挖时，先沿基坑四周10m范围内开挖出带形工作面，优先为护壁施工(锚索、桩间护壁施工)创造条件。在锚索、桩间护壁施工及养护的同时，进行基坑“中心岛”土方的开挖。

本工程没有如传统桩锚结构一样将锚索设置在桩间，再通过钢腰梁将预应力传递给支护桩，而是将锚索直接设置在支护桩上，以显著减少锚索预应力在传递途径过程中的损失，充分发挥锚索的作用，使桩锚结构控制变形的能力得以维持;同时降低了工程造价。但由于本工程采用旋挖桩施工工艺，锚索成孔需穿过旋挖护壁桩，存在施工难度增大、可能造成桩上锚孔处钢筋笼主筋在成孔过程中受损、截面混凝土受损，桩在该处的抗弯能力有所削弱等问题。因此，在桩锚结构设计、施工中，应采取增加钢筋笼配筋、锚孔灌浆、混凝土封等措施，以补偿桩身受损等问题。

基坑回填完成前，基坑顶部3.0m范围内不宜增加地面堆载，以免造成不良后果。基坑段开挖至回填结束前，应由业主委托第三方专业测量单位对基坑位移进行定期监测，随时将观测结果交付工程技术负责人，使其得以系统化，并根据需要会同设计人员及时修正设计方案，确保基坑安全。