博物馆建筑基坑支护形式及处理措施

2020-04-24李文君蒋克军

山西建筑 2020年8期

李文君蒋克军

(南充市政府投资非经营性项目代建中心，四川南充 637000)

1 项目概况

南充市博物馆、文化馆、文物库房、地下车库项目位于南充市顺庆区白土坝路西侧、毗邻南充市体育公园，由博物馆、文化馆、文物库房、地下车库组成，规划建设用地面积38 119.27 m2，规划总建筑面积46 589.04 m2(其中地上建筑面积28 921.61 m2、地下建筑面积17 667.43 m2)；本项目建物地上1层～4层(建筑高度31.5 m),设一层地下室，设计±0.00标高为275.60 m。结构形式：筒体—钢桁架—框架组成的混合结构；基础形式：柱下独立基础、桩基，筒体下筏板基础；荷载：柱底内力标准值2 000 kN～12 000 kN，筒体下筏板基础基底反力700 kPa。后又对该项目局部施工作出进一步调整，对局部地下室轮廓及部分基础埋深加深，基坑深度一般调整为8.10 m～12.40 m，局部最深达15.45 m,以此达到满足现行规程规范要求的目的。

2 基坑概况

2.1 地质概况

南充市地处川中红层浅丘区，区域地质构造上位于新华夏系四川沉降带内、川中褶皱带的南充西山向斜北东翼。该褶皱带为东西向的大型宽缓向斜，无断裂及陡倾褶皱存在，岩层产状平缓，倾角1°～1.5°，岩层产状近于水平。据区域地质资料，该项目建场区新构造运动微弱，无大的构造断裂存在，区域稳定性好，无不良地质构造活动迹象。建场地地处四川盆地中红层丘陵地区，属剥蚀残丘地形地貌。场区西北侧及东南侧以前为河道，中部为台地，后因场地平整，对台地进行了挖方、对河道进行改道回填，现场地均已整平、地势开阔，总体呈北高南低。建场区内高地面高程285 276.98 m 12 m,最低地面高程279 274.87 m,地面高差61.15 m 25 m。场区地下水属川中红层地下水区，主要有上层滞水、基岩裂隙水两种类型，总体上地下水较贫乏。上层滞水分布于人工填土中，主要受大气降水补给，水量较小，空间分布不均。基岩裂隙水主要赋存于下伏强风化泥岩网状裂隙中，水量较小，富水性不均。本次勘察期间，于部分钻孔中测得地下室部位的孔隙潜水静止水位12.70 m(高程262.79 m)，对基坑开挖无大的影响。

根据对岩土层测试指标的统计分析结果，按GB 50007—2011建筑地基基础设计规范等规定，物理性质指标一般可选用平均值，抗压强度、抗剪强度指标选用标准值，地基承载力选用特征值。以下便根据岩土参数的选用原则并结合本地区的工程经验，综合采取岩样进行的岩石试验成果，各岩土层的物理力学参数指标建议值见表1。

表1 各岩土层主要物理力学性质指标建议值表

2.2 基坑概况

本工程周边环境简单，基坑深度一般为6.30 m～10.0 m，局部达12.40 m～15.45 m，工程地质条件简单，局部地下水在基坑开挖深度以下，对基坑施工影响不大，根据相关规程规范，本基坑工程安全等级为一级。

因场区东西两侧周边无紧邻构建筑物,且地势较开阔,基坑开挖后基坑坑壁大部分地段为岩石，稳定性较好，对建筑基坑采取适当放坡即可解决，对上部强风化岩层段可采用喷锚支护措施，对下部中风化岩石构成的坑壁，为防止岩石风化，对其进行挂网喷射细石混凝土。对于场区南侧厚填方地段采用放坡开挖处理或采用喷锚支护措施。对场区西北角及东南角因场地较窄，无放坡施工条件，对此段则采用排桩支护。基坑支护及其支护设计所需岩土层的物理力学参数指标可参照表2选取。

表2 场地岩土层施工时开挖边坡比建议值

3 设计构思

南充博物馆、文化馆、文物库房、地下车库项目位于南充市顺庆区，场地东侧为白土坝路，西侧为西河，场地南侧为玉带路，北侧为南充市西河体育公园。场地西北侧及东南侧以前为小河，中部为台地，后因场地平整对台地进行了挖方，对河道改道进行回填，现场地均已整平，总体呈北高南低，高程为274.57 m～275.53 m。本项目±0=275.60 m，防水板顶标高ab段-6.3 m(除车道部分)，bc段-5.5 m，cd段-3.2 m，de段-9.4 m,-8.4 m,-8.1 m，-9.35 m,ef段6.3 m，fg段6.8 m(除车道部分)，其中抗水板为0.45 m,考虑垫层厚度为0.1 m，本项目地坪标高按275 m(-0.6 m)考虑，故开挖深度为6.25 m，9.55 m，6.25 m，5.45 m，3.15 m，9.35 m，8.35 m，8.05 m，9.30 m，6.25 m，6.75 m，车道部分最大高差暂按2.0 m考虑。基坑开挖深度3.15 m～9.35 m，对于具有一定放坡条件，开挖深度内全部为素填土的2—2,5—5剖面采用土钉支护，其余部位基本为基岩采用放坡加护壁支护。

根据岩土工程勘察资料、现场环境条件、工程类比及不同方法的理论计算比较等，该建筑场地地形开阔、平坦，稳定性良好，场地及其附近无断裂通过，岩层平缓，属构造稳定地块。现场地质调查表明，场地地势较平坦、开阔；2008年5月12日汶川发生8级地震，对本区域无重大影响。在施工过程中确保地下水位降至基坑底面以下0.5 m～1.0 m，满足基坑开挖与基础施工要求；确保基坑附近环境的稳定与安全；技术与经济上合理，且有利于土建施工。与此同时，根据场地工程地质条件，场地内未发现其他不良地质作用，地基土稳定、区域地质构造较稳定，场地为适宜修建建筑的场地。根据现场场地条件，基坑开挖及基础施工期间，应在基坑边坡、周边建(构)筑物设置一定数量的变形观测点网，随时对四周地面的沉降、已有建(构)筑物的变形及边坡位移进行严密监测，发现异常情况及时处理，防止意外事故发生，以及确保基坑边坡的安全。

4 施工要点

一般情况下能满足基坑的安全施工需要多种方式的基坑支护技术，随着深基坑的逐步广泛运用，单一的支护技术已经不能满足当前工程建设的发展需要。各种组合支护技术相辅相成进一步发展，常见的包括：水泥土桩和灌注桩组合支护、抗滑桩和锚杆组合支护结构、水泥搅拌桩和锚杆支护结构等等。基坑开挖后基坑坑壁大部分地段为岩石，稳定性较好，对上部强风化岩层段可采用喷锚支护措施，对下部中风化岩石构成的坑壁，为防止岩石风化，可对其进行挂网喷射细石混凝土；场区对基础施工有影响的地下水主要为赋存于场区西北角及东南侧的原河道区域，本工程勘察期间静止水位埋深较大，测得地下室部位地下水静止水位12.70 m(高程262.79 m)，对基坑开挖无大的影响；若采用人工挖孔桩基础，则受地下水的影响较大，可采用绝缘的泥浆泵明排方式抽除地下水。因中风化岩石上部部分地段存在破碎的软弱夹层，桩端进入持力层后，应按规范对桩端以下3d～5d(d为桩径)范围内持力层逐桩进行检验。对于场区南侧厚填方地段采用放坡开挖处理或采用喷锚支护措施。对场区西北角及东南角可采用排桩支护。基坑支护应委托具有相应资质的单位进行专项设计。拟建物基底下为中等风化砂质泥岩部位建议采用柱下独立基础或筏板基础，以中风化砂质泥岩作为基础持力层；回填土较深部位建议采用桩基础，桩形可采用钻孔灌注桩或人工挖孔灌注桩，以中风化砂质泥岩作为桩底持力层，因中风化岩石上部部分地段存在破碎的软弱夹层，桩端进入持力层后，应按规范对桩端以下3d～5d(d为桩径)范围内持力层逐桩进行检验。

做好本工程地下室基坑周边地面的沉降、已有建(构)筑物的变形及边坡位移的监测工作，发现异常情况及时处理，防止意外事故发生。与此同时，场区地处浅丘红层区，地层起伏变化较大，基槽(坑)开挖后，应进行验槽(坑)工作，如有异常地质条件或与勘察报告不符时，应进行必要的施工勘察工作。

建场地西北及东南侧原河道地段分布有厚层新近填土，土层厚度及性状变化较大，基岩埋藏较深，采用天然地基独立基础形式难以满足设计要求；因该部位填土为新近回填土，未完全固结，采用CFG桩加固处理不适宜。根据该地区的施工经验，本着安全经济的原则，对此地段建议选用桩基础，以中风化砂质泥岩作为桩基础持力层。就本场地特点而言，可选择的桩基形式有人工挖孔灌注桩、钻孔灌注桩。

人工挖孔灌注桩：采用人工挖孔施工，具有设备简单，施工方便，速度快等特点，而且单桩承载力高，能直观检验桩底持力层的性状特征，施工质量易于控制，桩端直径可根据荷载不同调整，因场区地处冲沟地段，据相邻工程经验，在土岩相接部位存在较丰富的地下水，对桩孔施工有一定的不利影响，同时上部填土层较厚，下部粉质粘土层多呈软塑状，对桩壁支护及施工安全有一定的不利影响，其设计所需的有关技术参数见表3。

表3 人工挖孔桩设计所需的技术参数建议值

钻孔灌注桩：该方案即采用机械成孔，对外部施工环境无特殊要求，但其施工过程中将产生大量泥浆，对环境有一定的影响，且本场地上部存在厚层的由泥岩碎块组成的素填土，下部部分地段存在软塑状的粉质粘土层，结合现场勘察钻进经验，二者对桩成孔均有不利的影响，前者因为近期回填结构松散、局部架空，将造成桩孔壁不稳定易垮孔，后者是多呈软塑状，成孔过程中将产生收缩现象，桩体浇筑过程中可能造成缩颈断桩事故，从而影响施工质量及进度。其设计所需的有关技术参数见表4。