郑州某大厦基坑支护方案设计

朱林河南开普化工股份有限公司（451200）



郑州某大厦基坑支护方案设计

朱林
河南开普化工股份有限公司（451200）

摘要:深基坑支护的设计与施工是建筑深基坑工程的核心内容，既涉及土力学的典型强度与稳定问题，又包含了变形问题，还涉及到土与支护结构的共同作用问题。该文通过工程实例，探讨复杂环境条件下既安全又经济的土钉墙与竖向微型桩、预应力锚杆组成的基坑支护方案。

关键词:基坑；支护设计；方案；分析比较

1工程概况

1）工程基本概况

郑州某大厦位于郑州市区,周围环境复杂，地下水位浅，基坑平面长约64 m，宽约37.2 m，呈矩形。基坑开挖深度为自然地面下-12.10 m，在土方开挖过程中，必须进行支护和降水。

2）环境条件

基坑周边环境条件见表1。

2基坑支护结构方案选择

2.1设计参数及荷载的确定

1）本基坑设计的安全等级为一级，基坑侧壁的重要性系数取γ0=1.1。

2）地面荷载:东侧1-1剖面临7层住宅楼（住宅楼为9 m深水泥搅拌复合地基），取9 m深处90 kPa的超载,地面超载15 kPa；南侧3-3剖面临4层郑州某酒店裙楼，因该楼为天然地基，取1.4 m处 60 kPa超载；2-2剖面和4-4剖面位置地面超载取15 kPa。

2.2基坑支护方案论证的选择

经过分析论证及理论计算，确定本基坑工程支护结构采用桩锚联合支护,根据不同部位,东侧临7层住宅楼部位采用双排钻孔桩和预应力锚杆联合支护，其他部位采用单排钻孔桩和预应力锚杆联合支护结构[1]。

2.3支护结构计算及方案的确定

根据本工程不同区域的具体情况（相邻关系、基坑深度、环境条件），将基坑周边分为4个区域段，即4个剖面。各个剖面计算结构形式及实用结构形式如表2（所有剖面均采用桩锚支护方式进行计算，计算结果均满足要求）。

3基坑支护设计要点及施工建议

3.1土钉墙施工工艺

表1基坑周边环境条件

表2支护结构计算及方案的确定

3.1.1土钉造孔要求

1）分层分段开挖，每层开挖深度不得大于2.0 m。

2）依据土层条件，土钉成孔采用人工成孔，孔直径100 mm，孔深宜大于设计孔深10 cm，成孔倾角10°。

3.1.2土钉制作安装

1）土钉墙采用φ18Ⅱ级钢筋，土钉杆接头应采用焊接的搭接接头。

2）土钉杆体应沿土钉轴线方向每隔2.0 m左右设置一个居中支架，居中支架采用φ6.5HPB235钢筋制作，并将用作居中支架的钢筋弯成弧形与土钉杆焊接。

3.1.3注浆

1）根据本工程条件，注浆采用水泥注浆，其强度不宜低于M10。

2）注浆液水灰比为0.4~0.55。

3）注浆应从孔底开始灌填，当孔口有浆液流出并加压稳定后，方可停止注浆。

3.1.4编扎钢筋网

1）钢筋网采用φ6.5HPB235调直钢筋，双向间距均为250 mm。

2）根据作业面层分层、分段铺设钢筋网,钢筋网之间的连接可采用搭接,并随壁面随坡就势铺设[2]。

3.2钻孔灌注桩设计参数及施工建议

钻孔灌注桩桩径800 mm，桩长20.0 m，嵌固深度8.0 m,桩间距1 200～1 400 mm,排间距1 800 mm，桩顶厚600 mm，宽1 000～2 800的冠梁。

施工要领:

1）成孔质量:合理选择护壁泥浆，钻进时泥浆比重应控制在1.0～1.25；钻孔应一次成孔，不得中途停顿；严格控制清孔质量，灌注水下混凝土前允许沉渣厚度不大于30 cm。

2）钢筋笼吊装及保护层设置:清孔后应立即抓紧吊放钢筋笼，以免隔时过久沉渣厚度超过规定。钢筋笼应根据设计要求和起重设备能力整体或分节制作。分段吊放时上下段必须焊接顺直。

3）混凝土灌注质量控制:要求混凝土有良好的和易性，以便在水中自行摊展。混凝土塌落度控制在18～22 cm内,灌注水下混凝土前应认真测量孔深和导管长度，导管悬空一般控制在20～40 cm。

3.3预应力锚索设计参数及施工建议

锚索孔径150 mm，竖向间距2.4～3.5 m，水平间距2.1～2.8 m，采用φ5、黏结钢绞线。自由段长度分别为5.0 m、7.0 m，锚固段长度分别为15.0 m、17.0 m、19.0 m。

施工要领:

1）定位。成孔前根据设计要求和土层条件定出孔位。

2）成孔。采用机械成孔或人工成孔。

3）预应力锚索的制作与安放。制作的锚索应除油、除锈，自由段用塑料布包裹或涂抹黄油，其他应按有关技术要求进行制作，安放时应确保杆体满足设计要求。

4）注浆。浆液采用掺入2%早强剂、水灰比0.6的纯水泥浆，注浆管头部距孔底50～100 mm，二次注浆压力不小于1.5 MPa。

5）面层喷护。为了保证桩间土体的安全，打入摩擦土钉以便固定多目钢丝网，然后进行面层喷护。

6）腰梁安装。连梁采用两根18-20型槽钢，应连成一体，保证整体发挥作用。

7）张拉与锁定。当水泥浆强度达到设计强度的75%时，可对锚杆进行张拉。锚杆张拉要按规程要求分级加荷，严格遵守观测时间。张拉锁定荷载为设计拉力的50%，锁定后若发现明显预应力损失应进行补偿张拉[3]。

3.4施工建议

为了保证基坑安全，在基坑开挖支护时应对基坑周边采用钢管斜支撑。基坑支护平面图见图1。

图1基坑支护平面图

4基坑工程安全监测

4.1基坑安全监控内容

1）支护结构水平位移观测。

2）基坑周边的建筑物沉降观测。

4.2允许变形控制

允许变形标准有两种指标，一是变形允许值（累计变形），二是变化速率。这两种指标中任何一种达到警戒限值都应作出判断，形成决策。

4.2.1基坑边坡及地面变形监控

1）基坑变形的监控值

基坑边坡及周边地面允许变形值见表3。

表3基坑变形的监控值

2）水平位移速率控制

连续3日水平位移速率达到2 mm/d，应报警。

4.2.2临近建筑物沉降控制

1）建筑物允许变形值应符合表4。

表4建筑物允许变形值

2）沉降速率控制

连续3日沉降速率达到1 mm/d，或肉眼发现建筑物裂缝急剧扩张，应报警。

参考文献:

[1]王志新,卜晓翠.深基坑的设计与施工[J].山西建筑,2007, 33(9):112- 113.

[2] JGJ120- 2012,中华人民共和国行业标准.建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[3] GB 50007- 2002,中华人民共和国国家标准.建筑基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.