砂卵石地质深基坑支护方案研究及应用

王 朕 李 华

(中铁三局集团建筑安装工程有限公司，山西 太原 030006)

砂卵石地质深基坑支护方案研究及应用

王 朕 李 华

(中铁三局集团建筑安装工程有限公司，山西 太原 030006)

以新疆乌鲁木齐铁路局商业广场深基坑支护工程为例，对其所在区域的地质条件和周边环境进行了分析，从工期及经济性方面进行了论述，提出土钉墙与桩锚相结合的复合支护方案，并结合卵石地层采用旋挖钻施工的快速优势，解决了土方施工及支护施工周期长的问题，达到了省时经济的效果。

砂卵石地层，深基坑支护，锚索，钻孔灌注桩

0 引言

随着国家西部大开发政策的实施以及城市化进程的加快，“地广人稀”的新疆也越来越感受到了拥挤，尤其是首府乌市，高层建筑越来越多、越来越高，基础也越来越深，对基坑开挖和支护也提出更高的要求，开挖不仅要保证基坑边坡的稳定，还要满足周边相邻建筑物承受变形的要求，确保周边建筑物、构筑物、道路及地下管线的安全。在实际应用中，土钉墙与桩锚相结合的复合支护方法非常适合新疆的砂卵石地质条件，它以施工快，变形小、相对经济等特点深受好评。本文以乌鲁木齐铁路局商业广场项目基坑支护工程为例进行探讨。

1 工程简介

1.1 工程简介

该工程位于乌鲁木齐铁路局，南纬二路与南三路交界处。建筑物为1栋地上9层商业综合楼，带3层地下车库，总建筑面积约38 200 m2。采用框架及剪力墙结构，±0.00=756.25，基础埋深-14.6 m，相对于基坑周边高程，基坑开挖深度13.5 m～14.5 m。

1.2 工程地质及水文地质条件

1)工程地质情况。

该栋建筑在地质区域上，地貌单元属山前冲洪积平原地段，现为菜市场用地，原始地貌已被人为改变，场地地形平坦。场地地层主要由杂填土、卵石及泥岩层组成。地层由上至下分述如下：

①杂填土：杂色，稍湿,松散，分布于地表，场地内均有分布，厚度0.8 m～2.8 m。主要由建筑垃圾、生活垃圾、素填土及少量植物根系等组成。

②卵石：以青灰、灰黄色为主，中密，稍湿，级配一般，主要由卵石、圆砾组成，粒径多在20 mm～120 mm，磨圆度较好，孔隙中充填物以中、粗砂为主。该层埋深在0.8 m～2.8 m，层厚12.9 m～15.8 m。

③强风化泥岩：黄褐色、黑灰色为主，泥质结构，岩芯较破碎，多呈碎块状，强风化状，一般节长2 cm～5 cm，最长可达10 cm，锤击易碎，干燥时强度较高，遇水易崩解。岩石坚硬程度等级为极软岩、软岩。该层埋深15.1 m～17.6 m，厚度0.7 m～1.3 m。

④中风化泥岩：黑灰色、青灰色为主，泥质结构，岩芯较完整，呈短柱状，一般节长5 cm～10 cm，最长20 cm，锤击较易碎，干燥时强度高。岩石坚硬程度等级为软岩、较软岩。该层埋深16.3 m～18.3 m，最大勘探深度(-28.5 m)内未揭穿该层。

2)水文地质条件。

该场地地下水埋深15.1 m～16.1 m,场地地下水类型为碎屑岩类裂隙孔隙水，主要赋存于泥岩层中，主要接受大气降水及侧向径流补给，自南向北径流，以侧向流出及蒸发排泄。

2 周边环境及支护结构的安全等级

1)基坑周边环境。

a.基坑东侧：为在建商住楼，基础埋深与拟建基坑一致；b.基坑南侧：为现有4层商业建筑与地下车库范围线相距约9.1 m。该建筑地下1层为地下室，基础埋深约-5.0 m，与拟建建筑基础高差约9.5 m；c.基坑西侧：为现状道路南二路，与地下车库范围线相距约13.4 m，现状围挡与地下车库范围线相距约10.0 m；d.基坑北侧：为现状道路南纬二路，现状路沿石与地下车库范围线相距约16.0 m。

2)基坑安全等级根据基坑周边环境及开挖深度确定。本基坑支护设计安全等级为一级。

3 支护方案的选定

根据现场场地地形地势，建筑基坑开挖深度约13.5 m～14.5 m。建筑周边相邻建(构)筑物及市政道路、管网等周边环境条件，本基坑工程的支挡结构选定为符合支护体系，均采用上部土钉墙、下部支护排桩的复合支护体系，共设置一排锚索，直接锚拉于支护桩冠梁上；图1为基坑支护断面图。

4 分项工程说明

4.1 支护桩

支护桩桩径1 000 mm；桩身混凝土强度C30；桩身主筋为HRB400(三级钢)，直径16 mm/20 mm，箍筋为HPB300；主筋采用双面搭接焊连接，焊接长度5d，或采用机械连接；钢筋保护层厚度为70 mm；支护桩纵主筋锚入冠梁长度600 mm；桩身混凝土应一次浇筑完成。

4.2 冠梁和腰梁

截面尺寸：高×宽=1 000 mm×700 mm；混凝土强度：C30；主筋为HRB400(三级钢),直径20 mm，箍筋为HPB300，直径10 mm；主筋采用双面搭接焊连接，焊接长度5d，或采用机械连接；钢筋保护层厚度为50 mm；冠梁一次性浇筑。

4.3 土钉墙支护

土钉支护：钢管土钉采用外径48钢管制作，孔内灌注32.5R素水泥浆，注浆压力不小于0.6 MPa。面板网筋采用φ6@200×200钢筋网片制作；支护面喷射M10水泥砂浆，厚度80 mm～100 mm。

4.4 桩间土防护

桩间土防护面层材料及工艺设计：1)支护桩两侧预埋(或钻孔植入)C16钢筋(竖向间距1 500 mm，预埋(或钻孔植入)支护桩内长度300 mm，外露200 mm)；2)挂设φ2.8@200×200钢丝网片；3)喷射厚度50 mm～80 mm的M10砂浆。

4.5 预应力锚索

锚索注浆采用纯水泥浆，水泥采用P.O42.5R，水灰比0.5～0.55，注浆体强度M30；锚索钻孔直径自由段150 mm；锚索按相关要求进行验收试验；锚索防腐：自由段外套φ25 PVC管，外锚头(垫板、锚具等)除锈、清洁后刷防锈漆一遍；锚索张拉需在锚固体强度达到设计强度的75%且不小于22.5 MPa后进行。

设计预应力锚索参数如表1所示。

表1 预应力锚索设计参数表

5 基坑开挖、维护与监测

5.1 基坑开挖

1)施工时考虑挖土的周期，为节约时间，可先挖出第一层土钉墙施工的工作面，边做土钉，边开挖中心地段的土方，支护桩随着土钉墙的支护施工，可多工作面多台机械同时施工。当支护桩强度达到开挖阶段的设计强度时，再开挖下一层；做完冠梁和锚索施工，等强度达到要求后，在施加预加力后，方可开挖下层土方；对于土钉墙，在土钉、喷射混凝土面层的养护时间大于2 d后，方可开挖下层土方。

2)按支护结构设计规定的施工顺序和开挖深度分层开挖，分层开挖深度不超过2.5 m；开挖至锚杆、土钉施工作业面时，开挖面与锚杆、土钉的高差不大于500 mm；开挖时，挖土机械不得碰撞或损害锚杆、土钉墙墙面等构件,不得损害已施工的基础桩；当开挖揭露的实际土层性状或地下水情况与设计依据的勘察资料明显不符，或出现异常现象、不明物体时，应停止挖土，在采取相应处理措施后方可继续挖土；挖至坑底时，避免扰动基底持力土层的原状结构；当基坑开挖面上方的锚杆、土钉，未达到设计要求时，严禁向下超挖土方。

5.2 基坑维护

基坑周边5.0 m范围内施工材料、设施或车辆荷载严禁超过设计要求的地面荷载限值10 kPa；雨期施工时，应在坑顶、坑底采取有效的截排水措施；排水沟、集水井应采取防渗措施；基坑周边地面宜作硬化或防渗处理；基坑周边的施工用水应有排放系统，不得渗入土体内；当坑体渗水、积水或有渗流时，应及时进行疏导、排泄、截断水源；开挖至坑底后，应及时进行混凝土垫层和主体地下结构施工。

5.3 基坑监测

本基坑安全等级为一级，根据规范JGJ 120—2012建筑基坑支护技术规程第8.2.2条规定，本方案对基坑支护结构体设计16个沉降变形监测点，对基坑开挖影响范围内的建筑物布置建筑物沉降监测点，对支护结构设计水平变形监测点16个；在基坑监测过程中若发现基坑坡体变形较大时，应根据实际情况增设监测点。在施工过程中，开挖深度不大于5 m时，2 d进行一次监测；开挖深度在5 m～10 m时，1 d进行一次监测；开挖深度大于10 m时，1 d进行一次监测。当有以下情况：基坑及周边大量积水，长时间连续降雨，市政管道出现泄漏；邻近建筑突发较大沉降，不均匀沉降或严重开裂；支护结构出现开裂；基坑附近地面荷载突然增大或超过设计限值等突发情况时需提高监测频率。

6 支护结构体质量检测

1)防护面层混凝土现场要留置试块，进行强度试验，每500 m2喷射混凝土面积试验数量取试块一组，每组试块3个；土钉墙及桩间土防护的喷射混凝土面层厚度要进行检测，每500 m2喷射混凝土面积检测一组，每组的检测点3个。

2)排桩。

支护桩采用低应变动测法检测桩身完整性，检测桩数控制在总桩数的20%以上，并且不得少于5根。

3)预应力锚索。

锚杆的固结体强度达到设计强度的75%后进行检测，数量不少于锚索总数的5%，检测锚杆采用随机抽样的方法选取；检测试验的张拉值按设计轴向拉力标准值的1.4倍进行；检测试验按本JGJ 120—2012建筑基坑支护技术规程附录B的验收试验方法进行。

7 基坑安全保证措施

应设立应急救援小组，编制救急抢险专项方案，准备足够的救援机具设备和救援材料；及时获取天气信息，预先做好大雨、暴雨来临时各项应急抢险措施的准备工作；建立基坑监测信息反馈系统，基坑开挖过程中，加强监测，发现异样，及时上报项目部，及时处理。

8 其他说明

1)施工时应制定详细的安全文明施工措施；2)遵循动态设计、信息化施工原则，在基坑土方开挖及支护结构体施工过程中，若发现地层分布情况与设计拟定的地层分布情况差别较大，或发现地下不明埋藏物致使设计支护结构体无法按图施工时，应及时通知勘察单位及基坑支护设计单位到现场予以确认，以调整方案设计。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[2] GB 50497—2009，建筑基坑工程监测技术规范[S].

[3] JGJ 311—2013，建筑深基坑安全施工技术规范[S].

[4] GBJ 50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

[5] XJJ 038—2008，新疆建筑基坑土钉统一技术规定[S].

[6] GB/T 5224—2003，预应力混凝土用钢绞线[S].

[7] GB/T 14370—2007，预应力筋用锚具、夹具和连接器[S].

Study on deep foundation support scheme and application of sandy cobble stratum

Wang Zhen Li Hua

(ChinaRailway3rdBureauGroupBuildingInstallationEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Taking commercial square deep foundation support engineering of Xinjiang-Urumqi railway bureau as an example, the paper analyzes its regional geological conditions and surrounding environment, discusses its construction duration and economy, and puts forward composite support scheme by combining soil nailing wall with pile anchor. Combining with fast rotary drilling construction advantages in sandy cobble stratum, it solves earthwork construction and long support construction duration, and achieves expected economic effect.

sandy cobble stratum, deep foundation support, anchor cable, bored pile

1009-6825(2015)07- 0049- 03

2014-12-27

王 朕(1978- )，男，工程师； 李 华(1982- )，男，工程师

TU463

A