和合國際中心基坑支護工程實例

徐 輝 劉洪剛 袁偉林

(中國建筑一局總承包公司，北京 100161)

1 工程概況

和合國際中心工程位于太原市長風商務區(qū)萬國汽貿(mào)城北側(cè)，上部結(jié)構(gòu)為33層和29層的兩棟塔樓，分別位于基坑的西北角和東南角，地下3 層，±0.00=781.5 m(絕對標高)，室內(nèi)外高差0.6 m。基坑平面尺寸約113 m×82 m，基坑開挖深度15.50 m，核心筒位置開挖深度達到20.55 m。

2 場地條件

2.1 工程及水文地質(zhì)條件

場地地形基本平坦，場地不存在影響穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災害，場地地貌單位屬汾河西岸河漫灘。根據(jù)巖土工程勘察成果報告(詳勘)，地下穩(wěn)定水位在自然地表下6.40m～6.80 m之間(相應高程773.68 m～774.08 m)，該區(qū)域地下穩(wěn)定水位位于自然地表下5.00 m左右(相對高程776.50 m)，地下水類型粉土層中為潛水，其下砂層中為承壓水，水位隨季節(jié)性變化，變化幅度在1.00 m左右，水流流向由西向東，主要受大氣降水及側(cè)向徑流補給，場地土層情況見表1，表2。

2.2 周邊環(huán)境條件概況

該基坑北側(cè)距在建中化二建集團綜合寫字樓地下室邊約14 m，南側(cè)為一廢棄的汽車4S一層板房，距離擬建結(jié)構(gòu)邊約7 m;西側(cè)無建筑物，距離市政道路約40 m，有一條給水主干管線(自來水管)和一條支管線距基坑邊5 m～7 m;東側(cè)無建筑物與市政道路接壤，項目經(jīng)理部臨建房設置在本側(cè)，距離基坑約6 m。

表1 場地土層統(tǒng)計表

表2 場地土層物理力學性質(zhì)表

3 基坑支護設計方案

3.1 工程特點和難點

由于本工程地上屬超高主樓約170 m，地下基坑開挖深度大，基坑深度約15.5 m，基坑支護、土方、降水技術的質(zhì)量要求高，本工程具有以下幾個明顯的特點和難點:

1)場地水文地質(zhì)條件復雜，潛水水位埋深淺，且承壓水水頭較高，需考慮降水、止水情況。

2)基坑上部土體較差，土質(zhì)屬于填土層，主要由建筑垃圾、生活垃圾等組成，土質(zhì)較松散，上部土體支護處理措施選擇較難。

3)基坑北側(cè)距鄰近建筑物較近，且鄰近建筑物的預應力錨索伸入本基坑內(nèi)，支護選型比較困難。

4)基坑西側(cè)有一主水主干管線(市政主供水管)距離基坑較近，此處對變形控制非常嚴格，考慮到該處護坡樁、止水帷幕施工以及后期土方開挖等對基坑周邊土體擾動影響該管線安全性，需對該自來水管線進行加固保護。

5)基坑為一級基坑，且開挖面積大，開挖深度大，基坑的變形控制要求較高。

3.2 基坑支護設計

根據(jù)不同的周邊環(huán)境和地質(zhì)條件，基坑要有針對性的采用不同的支護形式。本著安全可靠、經(jīng)濟合理的原則，確定了采用復合土釘墻+樁錨支護+止水帷幕支護、管井降水的綜合支護方案，基坑支護平面圖見圖1。本基坑共分四個剖面，西側(cè)為1—1剖面，北側(cè)為2—2剖面，東側(cè)為3—3剖面，南側(cè)為4—4剖面。其中，1—1剖面，3—3剖面和4—4剖面上部5 m均采用1∶0.3放坡的復合土釘墻支護，下部采用樁錨支護形式;2—2剖面上部5 m采用1∶0.3放坡的復合土釘墻支護，下部采用雙排樁加預應力錨索支護。護坡樁設計參數(shù)表如表3所示，其中，1—1剖面，2—2剖面，4—4剖面復合土釘墻參數(shù)相同，復合土釘墻參數(shù)表，錨桿參數(shù)表見表4～表9。各區(qū)段支護剖面圖見圖2～圖5。

圖1 基坑支護平面圖

表3 護坡樁設計參數(shù)表

表4 復合土釘墻參數(shù)表(一)

表5 錨桿參數(shù)表(一)

表6 錨桿參數(shù)表(二)

3.3 基坑止水及降水設計

圖2 基坑西側(cè)支護剖面圖

本工程地下水位于基坑底以上，因此需要采用有效的地下水控制措施，滿足基礎施工和邊坡支護施工的安全及質(zhì)量要求，同時保證基坑周邊建筑物的安全。

圖3 基坑北側(cè)支護剖面圖

圖4 基坑東側(cè)支護剖面圖

圖5 基坑南側(cè)支護剖面圖

1)基坑外側(cè)止水。

根據(jù)該工程地質(zhì)、水文情況及施工經(jīng)驗，基坑1—1剖面、3—3剖面和4—4剖面采用護坡樁外300 mm設置一排三軸水泥土攪拌樁的止水帷幕方式，止水帷幕外側(cè)200 mm設置一排回灌井和觀測井;2—2剖面前排支護樁外100 mm設置兩排止水帷幕樁(高壓旋噴樁)，前后排樁之間設置一排降水井。止水帷幕參數(shù)表見表10。

表7 復合土釘墻參數(shù)表(二)

表8 錨桿參數(shù)表(三)

表9 錨桿參數(shù)表(四)

表10 止水帷幕參數(shù)表

2)基坑內(nèi)側(cè)降水。

按基礎平面幾何形狀，降水井布置基坑內(nèi)，井距縱、橫向約16.0 m。井位要避開基礎梁等位置，且盡量減少與挖土作業(yè)機械相干擾，集水坑、電梯井附近降水井再相應加深。基坑四周止水帷幕外0.3 m設置觀測井、回灌井，間距16 m(北側(cè)加密至12 m)。降水井、回灌井和觀測井均采用管井，井身結(jié)構(gòu)及濾水管均采用混凝土濾水管，降水井、回灌井參數(shù)表見表11。

表11 降水井、回灌井參數(shù)表

4 施工中遇到的問題及解決辦法

4.1 土釘墻施工

基坑上部－5 m范圍內(nèi)進行土釘墻施工時，發(fā)現(xiàn)土釘墻成孔困難。這主要是由于上部土層土質(zhì)較差造成的，因此采用兩排土釘加一排預應力錨索的復合土釘墻支護。第1層和第3層土釘采用鋼筋土釘支護，且采用孔底壓漿法;第2層土釘采用預應力錨索支護，且采用二次高壓注漿法。

4.2 基坑北側(cè)止水帷幕施工

本基坑止水帷幕采用了三軸水泥土攪拌樁，但是在基坑北側(cè)施工止水帷幕時，發(fā)現(xiàn)鄰近建筑物的預應力錨索伸入基坑內(nèi)，由于預應力錨索抗拉強度大，若基坑北側(cè)采用三軸水泥土攪拌樁，預應力錨索會攪拌到三軸攪拌機鉆頭內(nèi)，會破壞三軸攪拌機的鉆頭，因此在結(jié)合現(xiàn)場實際情況下，對基坑北側(cè)采用高壓旋噴樁止水帷幕。

4.3 基坑西側(cè)自來水管加固

本工程在基坑西側(cè)1—1剖面復合土釘墻施工時，發(fā)現(xiàn)基坑西側(cè)有一條給水主干管線(市政自來水主供水管)和一條支管線距基坑邊5 m～7 m，主干管線直徑約1 m左右，分支管線直徑約0.5 m，主干管線在基坑西側(cè)交叉連接，交叉點由混凝土頂背保護，該混凝土頂背緊貼基坑土釘墻內(nèi)邊線，自來水管平面圖如圖6所示?？紤]該處護坡樁、止水帷幕施工以及后期土方開挖等對基坑周邊土體擾動影響該管線安全性，需對該自來水管線進行加固保護，剖面圖如圖7所示。

圖6 自來水管平面示意圖

圖7 自來水管線處加固剖面圖

設計加固措施如下:

1)土方回填。

為減小施工過程中對該自來水管及土體擾動，從而保證該管線穩(wěn)定，需先將土方回填至管線頂標高以上，再進行后序施工?；靥罡叨冗x擇高于管線頂700 mm，回填長度21 m，回填寬度10 m，回填高度1.6 m。土方應分層回填，并進行分層壓實。

2)支護排樁、樁間錨索。

加強原支護排樁與錨索支護結(jié)構(gòu)，提高相關結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而減小土體或結(jié)構(gòu)水平位移和沉降，保證該自來水管線的安全性。該處支護樁(68號～79號之間，共15根)間距由原1 500 mm調(diào)整為1 200 mm，樁長22.75 m，樁頂及冠梁頂高程調(diào)整到高于自來水管線700 mm，樁頂標高 －2.85 m;該基坑原第一排錨索(68號～79號之間)長度調(diào)整為28 m，自由段10 m，錨固段18 m，錨索調(diào)整為4束，其傾角調(diào)整為25°，張拉鎖定力為480 kN;原第二排錨索不變，第三排錨索(68號～79號之間)長度由原26 m調(diào)整為28 m，自由段7 m，錨固段21 m，其他參數(shù)不變。

3)止水帷幕。

止水帷幕(245號幅～262號幅)現(xiàn)采用雙排高壓旋噴樁(支護樁外側(cè))替代原三軸水泥土攪拌樁，并在樁間增加高壓旋噴樁。支護樁外側(cè)高壓旋噴樁樁徑600 mm，有效樁長25.75 m，排樁咬合300 mm，臨樁咬合200 mm，帷幕寬度900mm，樁頂標高－2.85m。樁間高壓旋噴樁樁徑600mm，有效樁長22.75m，臨樁咬合根據(jù)支護樁樁間距不同分別為200 mm或300 mm，樁頂標高－2.85 m。

5 結(jié)語

深基坑支護是一個綜合性的巖土工程難題，同時也是一種實踐性很強的科學，隨著基坑開挖深度的增加以及土質(zhì)、地下水和環(huán)境的變化，基坑支護過程中會遇到意想不到的問題。以本工程為例，基坑支護采用了復合土釘墻、樁錨支護結(jié)構(gòu)、止水帷幕等多種形式，同時像基坑施工遇到的西側(cè)自來水管加固等，復雜性不言而喻。本工程選擇的支護形式，特別是基坑西側(cè)自來水管處的加固措施，經(jīng)監(jiān)測，能有效的限制土體的位移和沉降，基坑處于安全范圍內(nèi)，可供類似的深基坑工程作為參考。

［1］ JGJ-2012，建筑基坑支護技術規(guī)程［S］.

［2］ GB 50300-2002，建筑邊坡工程技術規(guī)范［S］.

［3］ GB 50007-2002，建筑地基基礎設計規(guī)范［S］.