鄭州鄭東新區(qū)某深基坑樁錨支護(hù)施工與監(jiān)測(cè)

曹友杰，賈述望，肖光慶

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)〈北京〉水資源與環(huán)境學(xué)院，北京100083;2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局，河南鄭州 450003）

鄭州鄭東新區(qū)某深基坑樁錨支護(hù)施工與監(jiān)測(cè)

曹友杰1，2，賈述望2，肖光慶2

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)〈北京〉水資源與環(huán)境學(xué)院，北京100083;2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局，河南鄭州 450003）

鄭州市鄭東新區(qū)CBD 2號(hào)地下公共停車場(chǎng)深基坑工程采用樁錨支護(hù)技術(shù)，從工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件、土方開挖、降水、支護(hù)結(jié)構(gòu)施工以及基坑監(jiān)測(cè)等方面，詳細(xì)論述了這種支護(hù)技術(shù)在基坑工程中的應(yīng)用、效果和注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞:基坑工程;樁錨支護(hù);降水;監(jiān)測(cè);鄭州鄭東新區(qū)

1 工程概況

鄭州市鄭東新區(qū)CBD2號(hào)地下公共停車場(chǎng)深基坑工程，位于CBD商務(wù)中心區(qū)眾意西路與商務(wù)外環(huán)路交叉口東北角。擬開挖基坑場(chǎng)地地形平坦，南北長(zhǎng)度平均約為110 m，東西寬度平均約為90 m，坑深約12 m。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120-99）和《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50202-2002），綜合判定本工程基坑為一級(jí)基坑，側(cè)壁安全等級(jí)視周圍環(huán)境不同，臨路兩面定為一級(jí)，其余兩面定為二級(jí)。基坑平面位置詳見圖1。

圖1 基坑平面位置圖

2 工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地土除淺部雜填土外，約11.5 m以淺為新近沉積，約11.5以深為第四紀(jì)全新世沉積的地層。地下水類型可分為潛水及微承壓水。約16.3～19.5 m以淺粉土、粉質(zhì)粘土層為第1大含水層，屬潛水弱透水層，潛水穩(wěn)定地下水位埋深介于9.4～9.8 m;16.3～19.5 m以深至約35.0 m深度范圍內(nèi)的粉砂、細(xì)砂層為第2大含水層，屬微承壓水透水層。根據(jù)鄰近場(chǎng)地抽水試驗(yàn)結(jié)果和本區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)資料，承壓水靜止水位埋深15.0 m左右，承壓水頭5.0 m左右?；庸こ逃绊懮疃确秶魍翆犹卣髟斠姳?。

3 樁錨支護(hù)方案

根據(jù)基坑等級(jí)和基坑側(cè)壁安全等級(jí)，結(jié)合專家評(píng)審意見，最終選定并優(yōu)化支護(hù)方案為樁錨支護(hù)方案，上部采用復(fù)合土釘墻，下部采用排樁加2道預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，在臨路兩面的上部坡頂增設(shè)微型樁，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)體系見圖2。

4 基坑降水

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，基坑降水采用坑內(nèi)外相結(jié)合開放式管井降水，管井深度26 m，管井?dāng)?shù)量采用潛水非完整井理論計(jì)算共26眼，沿基坑開挖邊線外側(cè)以及坑內(nèi)均勻布設(shè)，不設(shè)隔水帷幕。降水的主要目的是水位降深要滿足基坑土方開挖以及地下車庫(kù)主體結(jié)構(gòu)施工的需要，關(guān)鍵問(wèn)題是同時(shí)要滿足基坑抗隆起驗(yàn)算以及兼顧開放式降水引起的周邊地面特別是路面沉降不能超過(guò)規(guī)范要求以至于對(duì)路面及周邊管線等敏感設(shè)施造成損壞。為此，降水前需要進(jìn)行坑底抗隆起驗(yàn)算，以便指導(dǎo)降水施工。

表1 工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件一覽表

圖2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系剖面圖

設(shè)水位降深至坑底高度為H，水位埋深和基坑深度均以原自然底面為起算點(diǎn)（見圖3），第⑥層粉質(zhì)粘土為相對(duì)隔水層，土的天然重度為19.49 kN/m3，其頂板最淺埋深為13.3 m，頂板最深埋深15.5 m，微承壓水頂板埋深15 m，水頭高度h為5 m，基坑開挖至12 m時(shí)，水位應(yīng)降至坑底以下埋深H，應(yīng)有下式成立:H≥γh/r

圖3 基坑底部抗隆起計(jì)算簡(jiǎn)圖

可得H應(yīng)大于或等于2.5 m，也就是水位應(yīng)降至原自然地面以下14.5 m，降水前潛水位埋深為自然地面下9.4～9.8 m，微承壓水頭埋深10 m左右，水位降深5 m左右，可知降水井為潛水-承壓混合井，應(yīng)采用相應(yīng)理論公式對(duì)降水涌水量進(jìn)行校正。降水過(guò)程中更應(yīng)嚴(yán)密觀測(cè)周圍地面沉降數(shù)據(jù)，先小排量提前降水，根據(jù)周邊沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)和降深觀測(cè)數(shù)據(jù)配合施工總體進(jìn)度調(diào)整降水量。

5 支護(hù)體系施工

基坑工程是一項(xiàng)系統(tǒng)性很強(qiáng)的分部工程，施工前要考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、基坑深度、地質(zhì)條件、周圍環(huán)境等因素制定詳盡的施工、環(huán)保和監(jiān)測(cè)方案，經(jīng)審批后方可進(jìn)行施工。在土方工程開挖前，首先應(yīng)對(duì)降水、排水措施進(jìn)行設(shè)計(jì)和布置，使降排水系統(tǒng)正常運(yùn)行，不影響土方開挖和支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的進(jìn)行。

支護(hù)體系施工的關(guān)鍵是要與土方開挖相結(jié)合，施工順序及工序銜接要恰當(dāng)，嚴(yán)格執(zhí)行“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”十六字原則。施工工藝合理順序安排宜為:測(cè)放基坑上口邊線→布設(shè)降水管井并預(yù)降水→上部放坡開挖至護(hù)坡排樁樁頂標(biāo)高部位并做坡面土釘噴護(hù)→測(cè)放并施工基坑周邊支護(hù)樁→施工冠梁連接支護(hù)樁→結(jié)合降水分層開挖土方并施工預(yù)應(yīng)力錨索并做好基坑監(jiān)測(cè)→根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整施工進(jìn)度直至基坑開挖和支護(hù)結(jié)構(gòu)完成→持續(xù)監(jiān)測(cè)、降水維持水位降深以滿足要求。

以上施工工藝中重點(diǎn)要做好以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）基坑上口邊線的測(cè)放。要根據(jù)圖紙要求和放坡比例，細(xì)致計(jì)算主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)外邊線以及預(yù)留作業(yè)面寬度，認(rèn)真核對(duì)基坑上口邊線是否包括前面幾項(xiàng)尺寸，并做詳細(xì)測(cè)量記錄經(jīng)監(jiān)理單位或業(yè)主簽驗(yàn)復(fù)核后方可進(jìn)行開挖施工。

（2）降水井施工及預(yù)降水。降水井施工應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖紙要求的直徑、深度以及濾管長(zhǎng)度等進(jìn)行施工，濾料的選擇和填筑要符合要求，成井后應(yīng)充分洗井，保證單井出水量。

（3）支護(hù)樁和冠梁施工。本工程采用水下鋼筋混凝土灌注樁作為支護(hù)樁，沿基坑周邊內(nèi)側(cè)布設(shè)，樁徑800 mm，樁長(zhǎng)15 m，樁間距1.5 m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，通長(zhǎng)配筋，保護(hù)層厚度50 mm，樁頂在坡口以下4.5 m，坑底以下嵌固深度為7.5 m。支護(hù)灌注樁施工嚴(yán)格按照施工圖和《建筑樁基規(guī)范》（JGJ 94-2008）有關(guān)要求進(jìn)行，采用反循環(huán)機(jī)械成孔，水下混凝土灌注，施工完成后進(jìn)行了樁身完整性檢測(cè)，優(yōu)良率達(dá)98%。冠梁高600 mm，寬1200 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)與樁身強(qiáng)度相同。

（4）錨桿施工。本基坑工程共布設(shè)2道錨桿，上下相隔2 m，錨桿水平間距1.5 m，錨桿桿體采用鋼絞線，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度25 m，自由段長(zhǎng)度6 m，機(jī)械套管成孔，注漿材料為素水泥漿，水灰比0.45，注漿工藝采用二次高壓注漿法，并進(jìn)行7天強(qiáng)度張拉試驗(yàn)，注漿體材料強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%左右開始張拉鎖定，用錨具將錨桿固定于腰梁上。

（5）土方開挖。事實(shí)證明，嚴(yán)格執(zhí)行土方開挖十六字原則是避免基坑工程事故的最好辦法，考察出現(xiàn)基坑險(xiǎn)情比如周圍地面沉降過(guò)大、基坑水平位移過(guò)大導(dǎo)致地面開裂甚至坍塌等事故，最重要原因往往是土方超進(jìn)度開挖，沒(méi)有很好地貫徹執(zhí)行土方開挖十六字原則。另外還應(yīng)注意挖方時(shí)不應(yīng)碰撞或損傷支護(hù)結(jié)構(gòu)和降水設(shè)施，坡頂堆置土方或其他機(jī)械材料等重物不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)荷載值。

道路沉降的變化規(guī)律，與基坑開挖深度、基坑距離遠(yuǎn)近、施工工況有密切關(guān)系:開挖深度越深，變化量越大;離基坑越近，變化量越大。各道路監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移的最大累變量和出現(xiàn)日期如表2（上升為正，下降為負(fù)）所示，道路最大沉降為17.20 mm，隨時(shí)間變化漸漸趨于穩(wěn)定，見圖4。

表2 道路沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)參數(shù)一覽表

圖4 道路監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移變化曲線圖

6 基坑工程監(jiān)測(cè)

6.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

本基坑安全等級(jí)為一級(jí)，及時(shí)有效的監(jiān)測(cè)是基坑工程順利施工的預(yù)警手段，所以也是基坑安全的重要保障。根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）規(guī)定，基坑工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇，在充分考慮工程水文地質(zhì)條件、基坑工程安全等級(jí)、支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及變形控制要求的基礎(chǔ)上，考慮到該工程的特點(diǎn)，確定的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如下:

（1）周圍道路沉降監(jiān)測(cè);

（2）圍護(hù)樁體深層水平位移（測(cè)斜）;

（3）地下水位監(jiān)測(cè);

（4）圍護(hù)樁頂水平位移、垂直位移監(jiān)測(cè);

（5）錨索內(nèi)力監(jiān)測(cè)。

6.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)道路沉降、支護(hù)樁深層水平位移以及錨索內(nèi)力變化作重點(diǎn)分析。

基坑支護(hù)樁體測(cè)斜各監(jiān)測(cè)孔的詳細(xì)變形從測(cè)斜孔CX4為例進(jìn)行分析:該孔的變化規(guī)律與其他監(jiān)測(cè)孔變化規(guī)律基本相同，隨施工工況的不同而相應(yīng)變化，其變化與基坑開挖深度、底板澆筑時(shí)間緊密相關(guān)，基坑開挖越深，其變形越大，其最大變形位置隨著開挖深度變化而變化，見圖5。

圖5 測(cè)斜孔不同時(shí)間不同深度位移曲線圖

錨索內(nèi)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的重要參數(shù)見表3。錨索內(nèi)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)內(nèi)力的詳細(xì)變化見圖6。從圖6可以看出:基坑開挖施工過(guò)程中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化曲線表現(xiàn)為逐步上升趨勢(shì)，這是由于土體的開挖，樁體受力逐漸增大，錨索應(yīng)力也相應(yīng)增加;底板完成后，變化量變化較小，趨勢(shì)走向平穩(wěn)。

表3 錨索內(nèi)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)重要參數(shù)一覽表

圖6 錨索內(nèi)力變化曲線圖

7 結(jié)論

根據(jù)鄭州市鄭東新區(qū)CBD 2號(hào)地下公共停車場(chǎng)深基坑工程樁錨支護(hù)體系的施工實(shí)踐和監(jiān)測(cè)結(jié)果可以得到如下幾點(diǎn)結(jié)論:

（1）在需要降水的少粘性粉土地區(qū)深基坑工程中，采用樁錨支護(hù)體系是適當(dāng)?shù)?

（2）深基坑支護(hù)工程的施工要嚴(yán)格遵守“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”十六字原則;

（3）在深基坑支護(hù)施工過(guò)程中，要重點(diǎn)做好土方開挖、支護(hù)樁施工、降水、錨桿施工等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并及時(shí)有效地進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)工作，做到提前預(yù)警，及時(shí)反饋，信息化施工;

（4）基坑工程監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目要設(shè)置合理，做到監(jiān)測(cè)結(jié)果能及時(shí)服務(wù)于基坑工程施工，保障基坑安全。

［1］ 張?jiān)诿?地下水與建筑基礎(chǔ)工程［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

［2］ 劉國(guó)彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

［3］ 編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版）［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

［4］ 龔曉南.基坑工程實(shí)例［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

［5］ 曹友杰.少粘性土中包氣帶水對(duì)某基坑工程施工的影響及其處理［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2010，37（11）.

Application and Monitoring on Pile-anchor Supporting Structure for Foundation Pit

CAO You-jie1，2，JIA Shu-wang2，XIAO Guang-qing2（1.School of Water Resources Environment，China University of Geosciences，Beijing 100083，China;2.Henan Provincial Non-ferrous Metais Geological and Mineral Resources Bureau，Zhengzhou Henan 450003，China）

The pile-anchor supporting was used in a deep foundation pit construction in Zhengzhou.The paper discussed the application，effects and attention points of this technology in conditions of engineering geology and hydrogeology，earth excavation，dewatering，supporting structure and foundation pit monitoring.

foundation pit;pile-anchor supporting;dewatering;monitoring;Zhengdong new district in Zhengzhou

TU473.2

A

1672-7428（2012）01-0053-04

2011-07-25

曹友杰（1970-），男（漢族），河南杞縣人，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）在讀博士，河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局勘察公司副經(jīng)理、高級(jí)工程師、注冊(cè)建造師，從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)以及地基基礎(chǔ)施工技術(shù)管理工作，河南省鄭州市鄭東新區(qū)七里河南路35號(hào)，caoyu@sohu.com。