天地廣場工程深基坑支護及施工

劉曉輝，顏慶智，馬 帥，李春寶*，潘友純，耿錦川

(1．中國石油大學(華東)儲運與建筑工程學院，山東青島266580;2．青島市黃島區(qū)工程建設中心，山東青島266580;3．萊西市建筑總公司，山東青島266600)

建筑工程的建設位置大多處于城市的繁華地段，因此深基坑的施工多在道路橋梁、地鐵隧道、地下管線以及建筑物密集的地方。深基坑施工技術作為建筑工程施工中的重要組成部分，在維護建筑工程施工質量與施工進度等方面發(fā)揮著至關重要的促進作用。深基坑施工一旦出現(xiàn)質量問題，不僅影響建筑物的施工質量，而且極易引起塌方，造成附近建筑物的傾斜、開裂甚至破壞，對地下設施與道路橋梁造成巨大的危害。本文結合工程實例，介紹了土釘墻+支護樁+擋土墻+預應力錨桿復合支護技術及旋噴樁與支護樁膠結形成止水帷幕的施工方案在深基坑支護工程中的應用，供類似工程參考。

1 工程概況

天地廣場工程位于濟南市歷下區(qū)泉城廣場北，護城河北側，東臨天地壇街，西鄰恒隆廣場，北鄰貴和皇冠假日酒店。該工程總建筑面積約5．46萬m2，設計為地下二層地上十一層。基坑呈矩形，南北長約80 m，東西寬約70 m，基坑開挖深度約12．0 m。支護周長約300 m，而±0．00 m相當于絕對高程31．60 m?；颖眰染o鄰貴和購物中心，基坑底邊線距離東側天地壇街約12 m，距離南側黑虎泉西路約23 m，距離西側現(xiàn)狀圍墻約5 m，距離恒隆廣場排樁支護體系約18 m。

2 工程特點及地質概況

該工程周邊情況復雜:基坑北側緊鄰貴和購物中心，空間狹小，交通不便。外墻周圍存在需要保護的建筑、街道及熱力管線。施工工程中要保證管線的正常運行。地下水埋深較淺，平均地下水位埋深約3．0 m，需要合理設計降水及止水帷幕。

土層主要計算參數(shù)見表1。

表1 場地主要巖土層參數(shù)Tab．1 Main parameters of rock and soil layer

第一層為雜填土，主要以碎石磚塊等建筑垃圾組成，充填粉質粘土，3m以下主要為素填土，夾有磚塊，主要成分為粉質粘土，第二層粉質粘土，這兩層均屬高壓縮性土。

3 基坑支護方案選擇

基坑支護方案應充分考慮影響邊坡穩(wěn)定的各個因素，同時兼顧經(jīng)濟高效的原則。根據(jù)本工程的基礎埋深和基坑平面尺寸，并結合該地區(qū)的地層情況，對從技術上能滿足本項目基坑支護安全要求的幾種基坑支護方案進行技術難度和經(jīng)濟的對比分析，從而實現(xiàn)不同邊界條件下的最優(yōu)方案。

基坑的幾何尺寸很大，內(nèi)支撐布置有較大困難。如果采用內(nèi)支撐，則工程量很大，極不經(jīng)濟，而且給基坑開挖和施工帶來不便和困難。預先設計的支護方案是采用支護排樁加預應力錨桿的方法，但是考慮到該工程的特點，同時要充分考慮地下及地上結構，施工期間的場地布置做出如下支護方案:

(1)東側、南側，即A-B-C-D-E段，原上部2．5 m左右的土釘墻改為擋土墻，擋土墻砌筑在混凝土冠梁上，內(nèi)側與冠梁平齊，這樣可以盡可能為結構施工提供場地。

(2)西北側支護，即G-F段，采用樁錨+擋土墻，形式同東側、西側。采用這樣方式的原因是貴和地下車庫出入口正對此處，G-F段的支護不能破壞地下車道出入口。

(3)西側，即A-G段，由于現(xiàn)貴和車道起于地下二層，所以方案如下:車道起于地下二層，則車道應與結構同時做，車道應為雙向車道，車輛的寬度可能為7．5 m(3．5 m×2+墻厚)，再考慮滿足車輛進出轉向的功能，車道可能局部占用12 m，貴和二期西側距現(xiàn)有圍墻約18 m，則西側應采用兩級坡，車道以上采用土釘墻+放坡，車道以下采用樁錨，樁頂采用樁錨(如圖1所示)。

圖1 基坑支護平面圖Fig．1 Pit supporting plan

這種預應力錨桿樁梁組合結構支護體系由土釘墻+支護樁+擋土墻+預應力錨桿構成。采用預應力錨桿施加預應力將滑移土體與穩(wěn)定土體牢固的連接在一起，增加了土體各層之間的滑移力，同時又通過樁梁組合結構將錨桿有效連成一個整體，形成一個由表及里的加固體系，從而達到防止基坑失穩(wěn)的目的。

4 地下水控制及支護設計

4．1 地下水控制

根據(jù)天地廣場擴建項目基坑支護、降水工程設計方案，基坑地下水控制總體采用:

(1)在基坑東、南和西側設置一排支護樁，支護樁間設置一排高壓旋噴樁，旋噴樁與支護樁膠結形成止水帷幕，在基坑北側貴和大廈底部設置一排高壓旋噴樁相互咬合，并與其他面形成閉合止水帷幕墻，將基坑內(nèi)外水力隔開。

(2)在北側貴和大廈底部高壓旋噴樁外側設置一排(貴和大廈端頭設置兩排)高壓注漿孔注漿加固處理隔水。

(3)在基坑內(nèi)部設置降水井、疏干管井結合明排降水，在基坑外側設置回灌井(兼觀測井)進行地下水回灌。

4．2 支護設計

基坑支護樁頂設有冠梁連接，設置2道預應力錨桿。根據(jù)工程地質特點，支護樁采用灌注樁施工工藝。

支護樁采用水下混凝土灌注樁，樁徑800 mm，樁頂標高 -0．60 m，樁底標高 -18．00 m，樁長17．40 m，樁間距1 400 mm，嵌固深度為6．00 m。

預應力錨桿水平間距1 400 mm，孔內(nèi)桿體采用水泥漿封閉，桿體周圍有＞30 mm厚的保護層，注漿漿液采用水灰比為1∶1的純水泥漿，腰梁采用兩根25b槽鋼背靠背連接，用OVM錨具鎖拉，桿體材料為1 860 MPa的鋼絞線。

冠梁頂標高±0．00 m，冠梁底標高-0．60 m，截面尺寸0．6 m ×0．80 m。

樁錨設計參數(shù)為:樁的直徑為800mm，樁間距為1 400 mm，樁頂設冠梁。預應力錨桿水平間距1 400 mm，孔內(nèi)桿體采用水泥漿封閉，桿體周圍必須有大于30 mm厚的保護層。

5 支護樁施工

根據(jù)工程位置及地層情況，本工程支護樁采用目前國際上較為先進、更符合環(huán)保要求的旋挖無循環(huán)靜態(tài)泥漿護壁成孔工藝［1-6］。

(1)支護樁施工工藝如圖2所示。

(2)由于樁與樁之間距離比較近，施工采用隔一打一的方法，確保樁身達到70%以后再施工相鄰樁，一面造成樁身砼擾動，影響成樁質量。

(3)鉆孔保證沉渣≤5 cm，下鋼筋籠后及灌砼前均要測量孔深，保證孔深和孔底沉渣的設計要求，以確保樁的質量。

(4)鋼筋籠下放要居中，在鋼筋籠四周均勻對稱的布設隔離筋或砼墊塊，安放完鋼筋籠后要固定，防止灌砼過程中鋼筋籠上浮。

圖2 支護樁施工流程Fig．2 The construction process of the supporting pile

6 預應力錨桿施工

(1)鉆孔

采用進口全套管跟進沖擊回轉循環(huán)錨桿鉆機成孔。成孔孔深比設計孔深深0．3 m。為保護基坑外現(xiàn)有的構筑物，錨桿遇到不明障礙物時應停止鉆孔，調(diào)查清楚后方可繼續(xù)鉆孔或調(diào)整錨位［7-9］。

(2)錨桿注漿

采用純水泥漿，水灰比0．5，用普通P．O 42．5普通硅酸鹽水泥。每批錨桿灌漿取兩組試件，每組三塊，進行7 d和28 d強度試驗，7 d強度不少于15 MPa。

(3)錨桿預應力張拉與鎖定

錨固體強度達到15 MPa以上并達到設計強度的75%后方可張拉時(一般灌漿后7 d)，張拉前先取設計軸向力的0．1倍對錨桿預張拉1～2次，經(jīng)調(diào)整錨具后，再正式張拉，并按規(guī)范對張拉荷載分級，拉至設計荷載用夾片鎖緊。錨桿試驗不少于3根。

7 基坑施工監(jiān)測

為確保支護施工期間周邊建筑物和道路的穩(wěn)定及安全，對此期間的施工過程進行監(jiān)測管理［10-12］，檢測內(nèi)容如下:基坑周圍土體的水平位移及沉降觀測、基坑北側貴和購物中心的沉降觀測、基坑東側天地壇街的沉降及水平位移觀測、基坑支護系統(tǒng)的水平位移及支托柱沉降量觀測以及內(nèi)支撐系統(tǒng)內(nèi)力監(jiān)測。

從監(jiān)測結果來看，天地壇街最大水平位移為8．5 mm，基坑北側貴和購物中心最大沉降為0．25 mm，混凝土環(huán)梁的內(nèi)應力均小于設計值。監(jiān)測結果表明，監(jiān)測對象的沉降量、位移值、變形值、應力值均在設計允許范圍內(nèi)波動，未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

8 結束語

基坑支護類型應根據(jù)不同的地質條件、不同區(qū)段采取不同的支護方式。即使周邊環(huán)境條件特別復雜，只要合理設計并采用可靠的止水措施，可以采用灌注樁代替地下連續(xù)墻作為圍護結構。本工程采用旋噴樁與支護樁膠結形成止水帷幕，這樣既可以加快施工進度，又能節(jié)約工程造價。

本工程采用土釘墻+支護樁+擋土墻+預應力錨桿基坑支護技術對深基坑周邊條件復雜且需要保持原態(tài)的工程具有較好的效果，為結構施工節(jié)約空間，節(jié)省材料，并且產(chǎn)生的污染較少，能有效避免基坑支護的施工過程帶來的周邊環(huán)境破壞和市政影響，該基坑支護技術既安全可靠，又能滿足工期要求，通過本基坑支護工程的具體實施，為建設方和施工方降低了造價，并縮短工期，綠色節(jié)能，取得很好的社會效益和經(jīng)濟效益。

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