多种复合支护技术在某深基坑中应用

2013-12-02张瑾

中国建筑金属结构 2013年16期

关键词：粉砂粉土粉质

张瑾

（浙江杭州 311202）

1 工程概况

本工程位于杭州某区，场区道路东侧、西侧和北侧为市政道路，南侧为老医院和机械厂。该项目总占地89440m2，总建筑面积35万m2，地下建筑面积99580m2，地下1～2层，地上14幢18～34层。

本工程施工区原为厂区，填土层中分布各种旧管线（包括需要移位的热力蒸汽管道）、旧混凝土基础等。

2 工程与水文地质条件

2.1 工程地质条件

根据本工程地质勘察报告，本场地从上到下依次为：①0层杂填土：杂色，粉质粘土性，含较多建筑垃圾及碎石，层厚0.1～2.2m。①1层砂质粉土：灰黄色，湿，中密，含少量云母碎片，铁锰质氧化斑渲染，无光泽反应，干强度低，韧性低，无摇震反应。①2层砂质粉土：灰色，湿，中密，含少量云母碎片，无光泽反应，干强度低，韧性低，摇震反应中等。②1层砂质粉土：青灰色，湿，中密，含少量云母碎片，无光泽反应，干强度低，韧性低，摇震反应中等。②2层砂质粉土：灰色，很湿，中密，含少量云母碎片，无光泽反应，干强度低，韧性低，摇震反应中等。②3层淤泥质粘土：灰色，饱和，流塑，最大含水率63.3%，含少量半炭化植物残体，少有臭味，有光泽，干强度低，韧性低，无摇震反应，具有高灵敏性、触变性。③2-1层淤泥质粉质粘土：灰褐色，饱和，软塑，偶见少量半炭化植物残体，夹少量粉砂薄层，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，无摇震反应。③2-1夹层砂质粉土：灰褐色，很湿，稍密，无光泽反应，干强度低，韧性低，摇震反应层状，层间夹少量粉质粘土，局部粉砂和粉质粘土交错出现。③2-2粉质粘土夹粉砂：灰褐色，软塑，层状，粉砂和粉质粘土交错出现，局部粉砂含量较高，相变为粉砂夹粉质粘土。

2.2 水文地质条件

根据本工程地质勘察报告，本场地地下水类型主要为松散岩类孔隙水，分为空隙潜水和空隙承压水两类。空隙潜水主要在场地1层耕植土、2层砂质粉土和粉砂层中，主要受大气及地表水补给，年变化幅度1～2m，雨季地下水位接近地表。少雨季节地下水位埋深0.4～1.8m，地下水位标高3.10～4.78m。空隙承压水主要在④3、⑥3-1层粉砂、⑥3-2层圆砾层中。承压水头距离地表10m左右。

3 支护和降水方案

本基坑特点是，工程设有地下室1～2层，基坑挖深在3.45～8.35m，其中在1和2层地下室交接处挖深4.4～4.6m。局部电梯井相对筏板基础深2.3m。开挖深度内土层浅部以粉砂土为主，工程性质较好，施工中应注意降水；深部以淤泥质土为主，工程性质较差。

根据周边已有工程经验，兼顾经济、安全和可行的原则，本基坑采用自然放坡、土钉墙和钻孔灌注桩排桩悬臂的支护方案，部分区域采用水泥搅拌桩止水帷幕及被动区加固。

基坑降水坑内外采用直径800mm自流管井降水，自流管井设置：基坑外布置46口，间距15m；内测布置124口，间距25m。井底黄海高程均为-4.35m。土方开挖前应先布置管井，井管与孔壁之间填充大于滤网孔径的粗砂作为过滤层。井管下沉后充分洗井并进行试抽，降低地下水位至基础垫层以下50cm处，保证基坑开挖顺利进行。

4 基坑支护设计

4.1 基坑支护形式选择

1层地下室：基坑开挖深度3.45～4.85m，分别采用2-2和3-3（见图1、图2）。沿街商铺没有地下室，采用自然放坡1-1支护形式（图略）；1层地下车库处，采用土钉墙+水泥搅拌桩止水帷幕2-2支护形式；高层主楼地下室筏板基础较深处，采用土钉墙+水泥搅拌桩止水帷幕3-3支护形式。

图1 2-2剖面支护

图2 3-3剖面支护

2层地下室：基坑开挖深度8.15～8.35m，分别采用5-5和6-6（见图3、图4）。大部分采用土钉墙+水泥搅拌桩被动区加固5-5支护形式；南端局部约130m长临近医院和机械厂（浅基础埋深1～1.7m），采用钻孔灌注桩+水泥搅拌桩被动区加固以及水泥搅拌桩止水帷幕6-6支护形式。

图3 5-5剖面支护

图4 6-6剖面支护

1～2层地下室交界处：基坑高低差4.4～4.6m，采用采用土钉墙4-4支护形式（见图5）。

图5 4-4剖面支护

坡顶统一设置300×400排水沟。

4.2 基坑支护设计

采用北京理正《深基坑支护结构设计》软件计算。

4.2.1 1-1和4-4剖面支护设计

按照1∶0.75（4-4剖面1∶0.3）自然放坡，喷射80mm厚C20混凝土，内配钢筋网Φ6.5@250×250。其中4-4中，设置3道土钉（梅花形布置）：Φ22mm钢筋@1200（L=6000mm），倾角10°，孔径110mm；土钉锚筋同坡面钢筋网片加强筋焊接锁定，土钉孔内注浆，注浆配比为水泥∶砂∶水=1∶1∶0.5。

4.2.2 2-2剖面支护设计

按照1∶0.75自然放坡，喷射80mm厚C20混凝土，内配钢筋网Φ6.5@250×250。

坡底附近黄海高程2.3m处设置Φ48×3.2竖向锚管@350（长L=6000mm）；锚管前端应敲扁封闭，在钢管上沿距顶端1.0m处～末端的长度方向上，每隔0.5m 旋转90°设置一对Φ8mm圆孔，同时在圆孔处设置倒刺，竖向锚管施工完毕后应及时在管内注浆，注浆配比为水泥∶砂∶水=1∶1∶0.5。

坡顶开始设置Φ600@400水泥搅拌桩止水帷幕，桩底黄海高程-5.35m（即桩长约11m），按进入2-3号土层1.0m控制。

4.2.3 3-3剖面支护设计

按照1∶0.5放坡，喷射100mm厚C20混凝土，内配钢筋网Φ6.5@200×200，2个Φ14mm通长加强筋与土钉焊牢。共设置4道土钉（梅花形布置）：Φ22钢筋@1200（L=6000），倾角10°，孔径110mm；土钉锚筋同坡面钢筋网片加强筋焊接锁定，土钉孔内注浆，注浆配比为水泥∶砂∶水=1∶1∶0.5。

坡顶开始设置Φ600@400水泥搅拌桩止水帷幕，桩底黄海高程-5.35m（即桩长约11m），按进入2-3号土层1.0m控制。

4.2.4 5-5剖面支护设计

按照1∶0.5分两次放坡，喷射100mm厚C20混凝土，内配钢筋网Φ6.5@200×200，2个Φ14mm通长加强筋与土钉焊牢。共设置7道土钉（上坡面4道，下坡面3道，梅花形布置）：Φ22钢筋 @1200（L上坡=6000mm，L下坡=8000mm），倾角10°，孔径110mm；土钉锚筋同坡面钢筋网片加强筋焊接锁定，土钉孔内注浆，注浆配比为水泥∶砂∶水=1∶1∶0.5。坡底6排Φ600mm水泥搅拌桩（被动区加固），相互搭接50mm，呈E字形状排列。

4.2.5 6-6剖面支护设计

按照1∶0.75放坡，喷射100mm厚C20混凝土，内配钢筋网Φ6.5@200×200。采用围护桩Φ1000@1200钻孔灌注桩，桩顶黄海高程0.95m，桩长约18.5m；桩顶连梁1200mm×700mm。桩身和连梁混凝土强度等级C25；围护桩内侧设置6排Φ600mm水泥搅拌桩（被动区加固），相互搭接50mm，呈E字形状排列；外侧一道Φ600@450水泥搅拌桩。水泥搅拌桩外2m处，设置一道Φ600@400水泥搅拌桩止水帷幕，桩底黄海高程-5.35m，按进入2-3号土层1.0m控制。

5 施工与监测

5.1 围护桩施工技术要点

为了提高作业效率并有效清除浅埋地下障碍物，采用小型机械、人工辅助挖孔及长螺旋钻孔后插钢筋笼工艺施工；宜采取隔桩施工，并在灌注混凝土24h后进行邻桩成孔施工；桩身超灌高度0.8m，垂直度不宜大于0.5‰，桩底沉渣不应超过200mm。

5.2 基坑监测

基坑观测点设置在钻孔桩的连梁上或土钉墙坡顶处，间距15～20m。在三面市政道路边，均匀设置20个道路沉降监测点，监测预警值为道路沉降累计超过50mm。委托有法定资质的第三方检测单位进行监测，监测方案、数据和监测报告应在规定时间内反馈给业主、设计方以及施工方作为安全控制及设计修改的依据。开挖期间每天观测1次，开挖到基底后连续监测7d。如出现异常情况时，需增加监测次数。