珠海市勇达更新项目场地工程地质特性及基坑支护设计

陈娇

摘要：拟建勇达更新项目结构型式高层建筑拟采用框架—剪力墙结构，多层建筑拟采用框架结构。拟建场地内埋藏的地层主要有人工填土层、残积层和燕山期侵入花岗岩风化层。基坑设计主要采用三轴搅拌桩进行止水，南北两侧采用土钉墙进行支护，东侧采用双排桩进行支护，西侧采用桩锚支护；1号电梯井基坑主要采用土钉墙支护形式，2号电梯井主要采用放坡+挂网喷射混凝土进行支护。基坑开挖在基坑周边坡顶设置安全防护围栏，确保施工人员安全，研究结果为工程设计建设提供可靠的参数。

关键词：勇达更新项目场地；工程地质特性；基坑支护设计

拟建勇达更新项目场地位于珠海市香洲区梅华西路与敬业路交汇处西南侧，项目总用地面积约12325.57m2，拟建高层建筑2栋，其中南塔楼高33层（高度142.60m），北塔楼高24层（高度96.00m），结构型式高层建筑拟采用框架—剪力墙结构，多层建筑拟采用框架结构。拟建场地地貌类型为剥蚀台地地貌。目前，地面高程约为11.50m～12.00m，基坑基底高程约为1.45m，基坑开挖深度为10.05m～10.55m，基坑总周长约为380m，基坑底面积约9308.55m2；设计标高均采用绝对标高，开挖深度均考虑至底边垫层底标高。共有三个电梯井，其中一号电梯井开挖深度约6.55m，二号电梯井开挖深度约2.85m，三号电梯井开挖深度约1.05m，因三号电梯井开挖深度很浅，本次设计仅考虑一号、二号电梯井基坑。

1.场地工程地质条件

1.1地层情况

根据勘察资料显示，拟建场地主要地层分述如下：

（1）素填土层号①。褐黄、褐红色，主要由花岗岩风化残积土回填而成，岩芯松散状，湿，稍压实。因场地新建拆除旧建筑，部分建筑垃圾尚未完全清除，顶部含少量建筑垃圾，填土层堆填时间10年以上。该层于场地内分布较普遍，本次勘察除G7、GK4两钻孔缺失外，其余各钻孔均有揭露，厚度0.50m～1.80m，平均厚度1.05m。層底标高10.11m～11.41m。

（2）砾质粘性土层号②。褐黄、土黄、褐红、肉红等色，为花岗岩风化残积土，原岩结构已破坏，长石风化为粘土，含少量砾石，岩芯泥柱状，很湿，可塑～硬塑。在场地内分布比较广泛，在本次勘察钻探中都有揭露，厚度9.90m～ 26.30m，平均厚度20.48m。层顶标高10.11m～11.48m，层底标高-14.93m～0.99m。

（3）全风化花岗岩层号③。褐黄、褐红、浅肉红等色，岩芯为土柱状，原岩结构可以辨别，主要的矿物成分为粘土、石英，其次为少量长石碎屑。岩石的硬度是软岩，岩体的完整性非常破碎，岩体基本质量等级是Ⅴ类。该层在现场分布广泛，本次调查的所有钻孔均已揭露。厚度3.40m～19.80m，平均厚度10.69m。层顶标高-14.93m～0.99m，层底标高-29.41m～-4.71m。

（4）强风化花岗岩层号④。黄褐、红褐色等，岩芯为半岩半土，用手捏容易散开，原始岩石结构清晰，主要成分为石英、长石和少量粘土，用干钻难以钻透。岩石的硬度是软岩，岩体的完整性被破坏，岩体基本质量等级是Ⅴ类。该层在现场分布广泛，本次调查的所有钻孔均已揭露。厚度0.90m～34.20m，揭露厚度13.58m。层顶标高-29.41m～-4.71m，层底标高-60.92m～-14.95m。

（5）中风化花岗岩层号⑤。褐黄色、肉红、青灰色等颜色，矿物成分为石英、长石和云母，中粒花岗岩结构，块状结构。风化裂隙稍发育，岩芯碎块-短柱状，局部为柱状，锤击声脆，RQD主要为较差的、差的，局部为较好的。岩石坚硬程度为软岩，局部为较软或较硬岩，岩体完整程度较破碎-较完整，岩体基本质量等级为Ⅴ～Ⅳ类。该层于场地内分布普遍，本次勘察各钻孔均有揭露，厚度均未揭穿，揭露厚度3.05m～12.20m，平均揭露厚度6.99m。层顶标高-60.92m～-14.95m。

（6）花岗岩孤石。本次勘察分别在D2等9个钻孔于强风化花岗岩层顶及层中揭露有12个孤石，揭露厚度0.50m～2.10m，孤石岩性为中—微风化花岗岩。

1.2各岩土层物理力学指标

根据勘察报告，结合地区经验和基坑相关的各岩土层的主要物理力学性质见表1。

1.3水文地质

勘察期间各钻孔均遇见地下水，地下水主要赋存于花岗岩风化裂隙带中，为基岩网状风化裂隙水，具弱承压性。场地素填土、砾质粘性土及全、强风化花岗岩层均属弱透水层，各土（岩石）表层富水性较差。地下水补给的主要来源是大气降水和与地下水体相邻的侧向地下水补给，并以垂直蒸发和地下水流的形式向外排入低洼地区。勘察期间，地下水埋深平均约3.21m。根据水质分析报告，场地地下水环境类别（Ⅱ类环境）地下水对混凝土结构有轻微的腐蚀性。

2.基坑支护结构型式及相关技术要求

根据委托要求，考虑场地的地质条件及造价等因素，基坑设计主要采用三轴搅拌桩进行止水，南北两侧采用土钉墙进行支护，东侧采用双排桩进行支护，西侧采用桩锚支护；一号电梯井基坑主要采用土钉墙支护形式，二号电梯井主要采用放坡+挂网喷射混凝土进行支护。

本基坑主要设计参数为：

2.1钻孔灌注桩

基坑钻孔灌注桩有两种，桩锚支护段Φ1.0m@1.2m；双排桩支护段前排桩Φ1.2m@1.4m，后排桩Φ1.0m@1.4m。

桩优先考虑旋挖成桩工艺，也可采取冲、钻孔成孔工艺。护坡桩顶部设置一长冠梁。支撑桩与锚杆腰梁之间设有锚杆连接。桩身混凝土为水下混凝土C30，混凝土浇筑高度不小于设计承台梁底500mm。冠梁施工前，桩顶浮浆应凿清。冠梁可以分段浇筑，但不留下施工缝。钻孔桩施工偏差≤50mm，垂直度偏差≤1/150。

2.2水泥土搅拌桩

支护桩后布置一排三轴搅拌桩止水，搅拌桩直径φ850mm，间距600mm，桩长16.5m、17.0m或21.0m，加固材料为P.0.42.5硅酸盐水泥，水灰比1∶0，每幅三桩，套接一孔施工，单桩水泥用量150kg/m，采用两喷两搅工艺，在现状地表施工。

2.3冠梁及腰梁

本基坑开挖与支护结构施工，应遵循“先支护后开挖”的原则。桩锚支护段冠梁截面为1200mm×1000mm（宽×高，下同），双排桩部分前排桩冠梁截面为1200mm×1000mm，后排桩冠梁截面为1000mm×1000mm，锚索腰梁截面为异形。各梁砼等级均为C30。

2.4预应力锚索

预应力锚索采用套管跟进机械成孔法，成孔直径为150mm，孔的直径是150mm，锚索采用低松弛高强度钢链（fptk=1860MPa），锚索的规范是2～3×7Φ5；在预应力锚索上覆盖相同直径的波纹塑料管进行保护，在安装前应仔细清除锚索表面的油渍和锈斑。锚索孔位置允许偏差：水平方向100mm，垂直方向50mm；倾角允许偏差为1%；长度允许误差为50mm；孔深应超过设计长度0.5m；终孔后应认真清孔，直至孔口流出清水为止。

锚索自由段、锚头需采用Ⅱ级简单防腐保护构造，锚头采用过渡管，锚具涂刷防腐油脂，自由段可采用注入油脂的波纹护套，防腐措施及要求参考《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22-2005）执行。只有当锚的强度大于75%时才能锁定锚。每根锚索应先预张1.1倍的拔出力标准值，然后卸至锁定载荷进行锁定。

2.5钢筋土钉施工

①土钉放点位置准确，孔位偏差±20mm；②土钉拉筋采用1Ф22钢筋，等级HRB400，并按设计每隔2.0m设置导中支架；③土钉入射角为25°，按1.5m×1.2m进行布置；④土钉注浆采用M30水泥浆，可添加适量早强剂，水泥浆采用搅拌机拌和，随伴随用。注浆时注浆压力不小于2.0MPa，并增加稳压时间，使浆液从锚管壁外溢出；⑤灌浆前应清理孔内残留或疏松的废土；注浆时应将注浆管插入距孔底350mm处，并从孔底处注浆；⑥若坡面土层疏松，漏浆严重，注浆后应及时补浆；⑦土钉锚固点呈梅花形布置。

2.6喷砼护面

坡顶放坡坡面挂φ8@200×200钢筋网，喷射砼C20，厚度80mm；支护桩桩间挂φ6@200×200钢筋网，喷射砼C20，厚度80mm。

喷砼面层施工顺序：施工准备→挖土、清坡→扎筋、挂网→喷砼→养护、下层（段）工程面施工→分项工程竣工验收。

2.7连系板

双排桩采用厚板连接，板厚1.0m，双层双向配筋，两梁之间Φ25@160；纵向Φ20@200。

3.基坑支护结构使用钢材说明

（1）基坑支护钻孔灌注桩、加劲筋及冠梁、腰梁、内支撑梁、连系梁主筋均采用HRB400。

（2）基坑支护结构所有箍筋及挂网钢筋采用HPB300。

4.基坑截水、施工降排水控制设计

（1）本工程采用直径φ850@600三轴搅拌桩止水。

（2）基坑主要排水系统设置：①设坡顶排水沟渠和坡底排水沟渠，提供的截面尺寸设坡顶和坡底排水沟渠都是350mm×400mm；集水井1000×1000×1000；②基坑内的水经集水井排至基坑顶部的排水沟内；③顶部的排水沟边坡的排水的三级沉淀池过滤排入市政管道。

5.土方开挖方案及技术要求

（1）基坑土方开挖的原则。每层土方开挖必须在上部支撑结构强度达到设计要求后进行。开挖及装运过程中施工机械、车辆等严禁碰撞腰梁及支护桩等支护结构。（2）基坑的分区原则。整个基坑可分为两个主要区域，即“外围区域”（基坑支护工作区约8m，基坑支护的底线）和“中心区”（相对自由开挖区）“外围区”向“中心区”撤退。（3）中心区土方施工原则。当基坑开挖到基坑支护结构的施工面时，分层开挖厚度不应大于1.5m，开挖面不应超过支撑结构面0.4m。（4）周边区施工原则。周围地区必须符合基坑支护土方开挖的要求，基坑必须分层开挖。断面长度为20m～25m，允许跳挖。每次进行多次挖掘。为了减少基坑侧壁的变形，各区段之间的间距大于15m。（5）双排桩段土方开挖分层分段进行，分层开挖深度不大于1.0m，分段长度不大于15m，并及时对桩间图采取挂网喷射措施，避免桩间土流出。（6）在基坑周边坡顶设置安全防护围栏，确保施工人员安全。

6.质量检验

（1）喷射混凝土试块每500m2设置一套，每套试块不得少于三块。500m2以下的独立项目，抽样不少于一套。

（2）支护桩的质量检验应按下列规定进行：①采用低应变测量法对桩身结构完整性进行检验，检验量为桩总数的20%，且不少于5根；②当采用变分试验法确定桩身缺陷可能影响桩的水平承载力时，应采用钻芯法进行补充试验。试验次数为总桩数的1%，且不少于3根。

（3）桩间止水搅拌桩应采用钻芯法进行成桩完整性和桩身水泥土强度检测，检测数量不少于搅拌桩总数的1%，且不少于5根，桩身水泥土28d无侧限抗压强度不小于0.8MPa。

（4）预应力锚索应进行抗拔承载力检测试验，最大试验荷载为1.4Nk（Nk为锚索抗轴向抗拔力标准值），检測数量不少于各类型锚索总数的5%，且不少于3根。

（5）检查钢筋混凝土内支撑梁的外观质量及其是否达到龄期及其强度。其他如钢筋、水泥、混凝土等未列出检测项目均参考相关规范及规程进行。

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