洛阳某基坑支护降水方案设计

2020-09-11赵继涛李超杰陈艺豪

河南建材 2020年8期

赵继涛李超杰陈艺豪

机械工业第四设计研究院有限公司（471000）

1 工程概况

本项目位于洛阳市洛龙区孙辛路与开元大道交叉口的西北角，交通便利。该支护项目为15 层的办公楼、两层商业街及地下车库。基坑北侧、西北角及西南角距离建筑物较近，其余区域较空旷。基坑北侧距基坑上口线6.09 m 处有一两层商铺，商铺宽14.5 m，长18.9 m，基础埋深约-4.0 m。西北角距离消防水池及地下车库较近，消防水池距离坡顶上口线6.47 m，地下车库距离坡顶上口线9.38 m，基础埋深约-4.0 m。西南角距离二层商铺较近，商铺距离坡顶上口线5.3 m，商铺宽15 m，长33 m，基础埋深约-4.0 m。南侧部分区域距离污水管及通信沟较近。该支护的项目自然地面标高约156.65 m，坑底标高为146.8 m，基坑深度9.85 m。根据基坑深度、基坑周边环境，结合本地区类似工程经验，临近建筑物及消防水池区域采用复合土钉墙支护（微型桩+预应力土钉），其余区域采用土钉墙支护。降水采用管井降水加明排，距坡顶1.5 m 范围内禁止堆载，1.5 m 外支护地面设计荷载为20 kPa，基坑周边建筑物每层荷载按15 kPa 考虑。本基坑边坡设计使用期限为12 个月。

2 场地岩土工程性质

2.1 地形及地貌

已建场地地形基本平坦，局部分布有土堆，标高变化在 157.67～155.79 m，最大高差为 1.88 m。已建场地地貌单元属于洛河Ⅰ级阶地前缘。

2.2 地层结构

场区地层分布上覆为第四纪冲洪积作用所形成的黄土状粉土及粉质黏土层，中间为砂及卵石层，下覆第三系泥岩，地表为受人类活动影响所形成的填土层。地层土自上而下分述如下:

4）泥岩（N）:黄褐～红褐色，成岩作用较差，似硬黏土状，为极软岩。层顶标高146.15～148.17 m。该层未钻穿，勘察最大揭露厚度24.1 m。根据区域工程地质资料，该泥岩层厚度大于50 m。

泥质砂岩（N1）:黄褐色、灰黄色，细粒结构，厚层状构造，泥质弱胶结或无胶结，部分段钙泥质胶结。成岩作用较低，一般岩芯呈砂状，局部钙质含量高的呈柱状。该层质地不均，砂和泥质等含量变化大。该层在泥岩中以夹层形式存在。层厚1.00～4.40 m，层底标高 145.09～147.40 m。

表1 各土层设计参数一览表

2.3 地下水

地下水初见水位埋深在自然地面下7.00～8.70 m，地下水稳定水位埋深在自然地面下6.60～8.40 m，相应稳定水位标高在149.17～149.69 m。

该地下水类型为潜水，含水层主要为第（3）层卵石层及其亚层，隔水层为下覆泥岩层。地下水主要受大气降水及洛河水补给，赋水量一般，水位年变化幅度3.0 m 左右。地下水稳定水位受洛河水位影响较大，特别是洛河橡皮坝的蓄水情况直接影响稳定水位的高低。根据有关资料，场区地下水位近3～5 年最高水位151.00 m 左右，历史最高水位可达152.00 m。

3 基坑支护降水方案设计

根据基坑周边地层情况，结合工程经验，临近建筑物及消防水池区域采用复合土钉墙支护，而不是采用桩锚，这样成本能够节约40%，其余区域采用土钉墙支护，共分为三个类型。

类型 1:基坑深度为 9.85 m，采用 1∶0.4 放坡，设7 排土钉，前三排土钉采用HRB400 级钢，直径22 mm，后四排土钉采用锚管Q235 直径48 mm 壁厚3.5 mm，土钉竖向距离分别为 1.5 m、1.5 m、1.5 m、1.2 m、1.2 m、1.2 m、1.2 m。前三排土钉水平间距为1.5 m，后四排土钉水平间距为1.0 m，土钉长度从上到下分别为 7.5 m、9.0 m、6.0 m、5.0 m、4.5 m、4.5 m、4.0 m，面层混凝土强度等级为C20，厚度100 mm。

类型 2:基坑深度为 9.85 m，采用 1∶0.4 放坡，设7 排土钉，前三排土钉采用HRB400 级钢筋，直径22 mm。后四排土钉采用锚管Q235，直径48 mm，壁厚3.5 mm，土钉竖向距离分别为1.5 m、1.5 m、1.5 m、1.2 m、1.2 m、1.2 m、1.2 m。前三排土钉水平间距为1.5 m，后四排土钉水平间距为1.0 m，土钉长度从上到下分别为 6.0 m、12.0 m、7.5 m、6.0 m、4.5 m、4.0 m、4.0 m。第二排土钉施加30 kN 预应力，在基坑开挖前打微型桩，并做冠梁，桩长13 m，桩径150 mm，间距1.5 m。面层混凝土强度等级为C20，厚度100 mm。

类型 3:基坑深度为 9.85 m，采用 1∶0.4 放坡，设7 排土钉，前三排土钉采用HRB400 级钢筋，直径22 mm，后四排土钉采用锚管Q235，直径48 mm ，壁厚3.5 mm。土钉竖向距离分别为1.5 m、1.5 m、1.5 m、1.2 m、1.2 m、1.2 m、1.2 m，前三排土钉水平间距为1.5 m，后四排土钉水平间距为1.0 m，土钉长度从上到下分别为 6.0 m、12.0 m、9.0 m、6.0 m、4.5 m、4.0 m、4.0 m，第二排土钉施加 30 kN 的预应力。在基坑开挖前打微型桩，并做冠梁，桩长13 m，桩径150 mm，间距1.5 m。面层混凝土强度等级为C20，厚度 100 mm。

基坑降水深度为-4.7 m，室内地坪下13.0 m 的位置已进入泥岩，泥岩作为不透水层，降水采用潜水完整井进行计算，渗透系数按照60 m/d 考虑，按照以下公式经计算Q=6 258.1 m3/d，单井理论出水量经计算共布置降水井37 眼，其中基坑四周布置28 眼，基坑内布置9 眼疏干井，基坑内疏干井数量可以根据基坑开挖速度进行调整。若开挖速度快，疏干井可适当增加。若开挖速度慢，疏干井数量可适当减少。

4 监测结果分析

根据基坑支护设计方案和相关规范要求，确定本基坑5 项监测内容，分别是30 个位移观测点（水平、竖向），7 个周边建筑物沉降观测点，12 个周边地表沉降观测点，12 个深层水平位移（测斜）观测点，7个水位观测点。

表2 监测统计表

从基坑开挖开始监测，到基坑回填结束监测，共计观测时间9 个月，观测次数为75 次。在观测过程中和观测结束观测后，各项监测内容最大变形值均未超过预警值，见表2。

从表中分析可知，变形最大值均未超过预警值，变形最大值和最小值之差也很小。可见，在整个变形监测期间，对基坑的监测是有效的，且在位移或沉降变形较大或者突变时，及时加密了监测频率并进行了现场巡视检查，对隐患点提出了报警，很好地指导了施工，整个基坑监测达到了方案要求。另外，监测表明。基坑在使用过程中整体是安全的。