復(fù)雜環(huán)境中深基坑綜合支護(hù)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

林書成, 周振榮， 唐咸遠(yuǎn)

( 1.廣西建工集團(tuán)第五建筑工程有限責(zé)任公司，廣西 柳州 545001； 2.廣西科技大學(xué)土木建筑學(xué)院，廣西 柳州 545006)

復(fù)雜環(huán)境中深基坑綜合支護(hù)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

林書成1, 周振榮1， 唐咸遠(yuǎn)2

( 1.廣西建工集團(tuán)第五建筑工程有限責(zé)任公司，廣西 柳州 545001； 2.廣西科技大學(xué)土木建筑學(xué)院，廣西 柳州 545006)

以廣西柳州一處于復(fù)雜環(huán)境中的深基坑綜合支護(hù)為對(duì)象，結(jié)合工程地質(zhì)條件及勘察試驗(yàn)，提出了“注漿微型鋼管樁+注漿微型樹根樁+掛網(wǎng)噴砼+錨桿+預(yù)應(yīng)力錨索”及“鋼筋混凝土排樁+旋噴樁+掛網(wǎng)噴砼”2種綜合支護(hù)方案進(jìn)行支護(hù)，并闡述了方案的設(shè)計(jì)參數(shù)選取和施工工藝要求。實(shí)踐表明，支護(hù)方案具有較好的適用性和安全性，可為類似基坑工程的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

復(fù)雜環(huán)境；深基坑；綜合支護(hù)；微型樁；排樁

如今城市建設(shè)工程施工多處于建筑物密集、場(chǎng)地狹窄、地質(zhì)條件復(fù)雜、地下水豐富的復(fù)雜環(huán)境中，基坑支護(hù)能否順利完成是關(guān)鍵所在，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的要求會(huì)更高，處理也更加困難[1]。常規(guī)的、單一的處理方式一般難以達(dá)到理想的效果，必須采取一些特殊的、復(fù)合形式的處理技術(shù)[2-7]。

本文通過(guò)周圍環(huán)境復(fù)雜，場(chǎng)地地質(zhì)條件較差的廣西柳州一個(gè)深基坑支護(hù)工程實(shí)例，根據(jù)基坑周邊的不同場(chǎng)地條件和地質(zhì)情況，采用組合性支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)，介紹了設(shè)計(jì)所選取的技術(shù)參數(shù)和相應(yīng)的施工工藝及預(yù)警值。工程實(shí)踐證明綜合的支護(hù)體系可顯著降低工程造價(jià)，確?；邮┕ぐ踩?，對(duì)同類工程具有一定借鑒作用。

1 工程概況

1.1 工程基本概況

廣西柳州市某在建大廈規(guī)劃總用地面積為5336.86 m2，主樓(12層)為框架結(jié)構(gòu)，采用筏板基礎(chǔ)+柱下獨(dú)立柱基礎(chǔ)。沿在建物周邊設(shè)2層連通式地下室，基坑頂周長(zhǎng)299.2 m，基坑底邊周長(zhǎng)280.4 m，基坑設(shè)計(jì)深度為8.5 m及10.0 m，基坑側(cè)壁安全等級(jí)為II級(jí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限為12個(gè)月。

本基坑周邊場(chǎng)地條件復(fù)雜(參見圖1)。東面有多棟3層磚混建筑，基礎(chǔ)形式為淺置獨(dú)立基礎(chǔ)，埋深約1.5 m，最近處距離建筑紅線僅3 m；南面為4棟3層磚混建筑，到紅線距離僅4.4 m，基礎(chǔ)形式為淺置獨(dú)立基礎(chǔ)，埋深約1.5 m；北面為1棟14層框架建筑，最近處距離建筑紅線僅10 m；西面為市政道路；基坑影響范圍內(nèi)場(chǎng)地西面有少量市政管線分布。

1.2 工程及水文地質(zhì)條件

根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)巖土工程勘察報(bào)告，在鉆探所達(dá)深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地內(nèi)地層主要有雜填土①、可塑—軟塑狀粘土②、可塑—硬塑狀粉質(zhì)粘土③及下伏基巖。

(4)下伏白云巖：場(chǎng)區(qū)下伏基巖為中石炭統(tǒng)黃龍組(C2h)灰質(zhì)白云巖，巖層產(chǎn)狀大致水平?；野咨珵橹鳎瑤r心采取率60%～80%，呈碎片狀，塊徑4～10 cm。巖體基本質(zhì)量等級(jí)Ⅳ級(jí)，層頂面距離地面深度約為20.0 m。

場(chǎng)地中雜填土①結(jié)構(gòu)松散，土體孔隙多且大，由于大氣降雨、生活廢水及附近排水溝水體滲入地下并賦存于該層中，從而形成上層滯水；粘土②和粉質(zhì)粘土③結(jié)構(gòu)緊密，透水性差；下伏灰質(zhì)白云巖巖溶裂隙較發(fā)育，溶蝕管道較多，地下水賦存巖層的孔隙和裂隙之中，從而形成孔隙-裂隙水。場(chǎng)地周邊地表水主要為柳江河水，柳江河距勘察場(chǎng)區(qū)約為110 m，其蓄水位為75.5 m。在正常季節(jié)場(chǎng)區(qū)孔隙-裂隙水水位略高于柳江河水，并向柳江河排泄，反之，柳江河洪水期間則倒灌補(bǔ)給場(chǎng)區(qū)地下水。

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 基坑支護(hù)方案的選擇

對(duì)于本工程場(chǎng)地來(lái)說(shuō)，場(chǎng)地周邊環(huán)境較復(fù)雜，部分建筑離基坑較近；坑壁土質(zhì)主要由雜填土和軟弱土層組成，基坑土質(zhì)較差，上層雜填土較厚；基坑近柳江，洪水期間基坑可能會(huì)受到柳江洪水倒灌影響。

根據(jù)基坑地質(zhì)條件和周邊建筑物分布情況，對(duì)于雜填土較厚的西面采用“注漿樹根樁+注漿微型鋼管樁+預(yù)應(yīng)力錨索+錨桿+掛網(wǎng)噴砼”支護(hù)，其他斷面采用“雙排樁+旋噴樁+掛網(wǎng)噴砼”支護(hù)，支護(hù)面積約2610 m2，基坑頂不得堆載，建筑荷載每層按15 kPa，設(shè)計(jì)計(jì)算考慮的基坑頂均布荷載為10～20 kPa，地下水位為-8.0 m(相對(duì)標(biāo)高)。基坑平面支護(hù)情況詳見圖1。

圖1 基坑周邊環(huán)境及支護(hù)平面設(shè)計(jì)圖

基坑支護(hù)為臨時(shí)性工程，力爭(zhēng)以較小投入滿足施工期間要求，故施工期間采用動(dòng)態(tài)管理以減少基坑支護(hù)投資?；娱_挖應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行地下水位和變形監(jiān)測(cè)，以避免對(duì)相鄰建筑的影響，確保施工安全[8]。

2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算

(1)按土釘墻模式計(jì)算，并對(duì)平臺(tái)施工超載進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算；(2)土壓力采用朗金土壓力，進(jìn)行水土合算；(3)錨桿(索)計(jì)算時(shí)僅考慮其拉力，忽略其剪力及彎矩，錨桿(索)長(zhǎng)度則由滿足局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定條件共同確定。其中內(nèi)部穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)采用土壓力法，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)修正，進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)采用圓弧滑動(dòng)法[9-10]。

設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)取值根據(jù)勘察取土所做土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)按表1選取，基坑頂計(jì)算超載按滿布取算。

2.3 典型支護(hù)設(shè)計(jì)介紹

2.3.1 排樁支護(hù)

因周邊環(huán)境較為復(fù)雜，為確保周邊環(huán)境不受破壞及附近建筑的安全，近建筑物的北、南、東3面采用排樁支護(hù)，以最大限度地控制變形。典型排樁斷面設(shè)計(jì)圖如圖2所示。設(shè)計(jì)及施工基本要求如下。

表1 計(jì)算參數(shù)

圖2 典型排樁斷面設(shè)計(jì)圖

(1)前排樁采用?1000@1800長(zhǎng)螺旋成孔灌注樁，最小樁長(zhǎng)20.50 m(含冠梁)，為C30水下砼，主筋25Φ22。后排樁?1000@1800長(zhǎng)螺旋成孔灌注樁，最小樁長(zhǎng)20.50 m(含冠梁)，C30水下砼，主筋18Φ22。樁頂均設(shè)鋼筋混凝土冠梁

(2)雙排樁間設(shè)一排雙管旋噴樁進(jìn)行止水，平均樁長(zhǎng)9.50 m，樁長(zhǎng)入硬塑粉質(zhì)粘土層或超過(guò)基坑底不小于0.50 m。樁徑600 mm，樁間距300 mm，漿液噴射壓力25～35 MPa,漿液流量70～90 L/min。

(3)支護(hù)樁采用長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁，間隔1～2根樁施工。旋噴樁施工應(yīng)在排樁施工后進(jìn)行，其施工作業(yè)程序?yàn)楦粢豢资┕?，相鄰孔噴射注漿的間隔時(shí)間≮24 h。

(4)基坑底土層厚度>12.00 m，若基坑底土層厚度介于10.00～12.00 m，對(duì)樁底進(jìn)行加固處理。

2.3.2 復(fù)合土釘支護(hù)

由于基坑邊坡存在較厚雜填土，且周邊環(huán)境較為復(fù)雜，為確保周邊環(huán)境不受破壞，靠近東堤路側(cè)基坑采用上部放坡卸載+注漿樹根樁+注漿鋼管樁+錨桿(索)+噴射鋼筋混凝土面板的復(fù)合土釘支護(hù)方式：計(jì)算開挖深10.0 m，一階坡高6.0 m，坡率1∶0.3，平臺(tái)寬1.0 m，二階坡高4.0 m，坡率1∶0.27。典型斷面設(shè)計(jì)見圖3。

設(shè)計(jì)基本要求如下。

(1)注漿樹根樁樁長(zhǎng)為12～16 m，樁間距1200 mm，鋼筋籠通長(zhǎng)6?18，箍筋?8@200，箍筋保護(hù)層厚度30 mm。設(shè)計(jì)樹根樁樁徑為250 mm，采用錨桿鉆機(jī)成孔，硬塑狀粉質(zhì)粘土層深度≮2 m，且嵌入基坑底的嵌固深度≮2 m。鉆機(jī)成孔可采用天然泥漿護(hù)壁，遇粉細(xì)砂層易塌孔時(shí)應(yīng)加套管。

(2)注漿微型鋼管樁設(shè)計(jì)成孔孔徑為150 mm，樁長(zhǎng)度7～9 m，樁間距1200 mm，內(nèi)置?114 mm×4.0無(wú)縫鋼管，內(nèi)灌注設(shè)計(jì)強(qiáng)度為M20的水泥漿；應(yīng)保證進(jìn)入硬塑狀粉質(zhì)粘土層深度≮2 m，且嵌入基坑底的嵌固深度≮2 m。

(3)噴射砼板墻厚為100 mm，強(qiáng)度等級(jí)為C20。噴射砼板墻坡面需預(yù)留?50 mm泄水管。間隔距離為3000 mm×3000 mm梅花形布置。

(4)錨桿孔孔徑110 mm，鉆孔傾角15°；錨桿長(zhǎng)度9～15 m,錨桿鋼筋及板墻加強(qiáng)筋采用HRB400、HRB335(?25 mm、?22 mm、?14 mm)鋼筋，板墻網(wǎng)筋采用HPB300(?8 mm)鋼筋。錨桿水泥漿強(qiáng)度等級(jí)不低于M20。

(5)預(yù)應(yīng)力錨索孔徑150 mm，鉆孔傾角25°，錨索外露段長(zhǎng)1500 mm，長(zhǎng)度22～25 m。錨索腰梁采用[20B型槽鋼，腰梁槽面向外，頂部安放250 mm×250 mm×16 mm鋼墊板，墊板下噴射密實(shí)C20砼，錨具及夾片強(qiáng)度須符合規(guī)范要求。錨索水泥漿強(qiáng)度等級(jí)不低于M30。

3 基坑支護(hù)施工及監(jiān)測(cè)

3.1 施工工藝

3.1.1 排樁基坑支護(hù)施工基本流程

準(zhǔn)備→開挖工作面→前排樁施工→后排樁施工→旋噴樁施工→上層開挖→修整邊坡→鋪設(shè)、固定鋼筋網(wǎng)→噴射砼面層并養(yǎng)護(hù)→下層開挖→重復(fù)以上噴射砼面層施工步驟→設(shè)置坡頂、坡面和坡腳的排水系統(tǒng)。

3.1.2 復(fù)合土釘墻基坑支護(hù)施工基本流程

圖3 典型復(fù)合土釘斷面設(shè)計(jì)圖

準(zhǔn)備→開挖工作面→樹根樁施工→上層開挖→修整邊坡→鉆孔清孔→安裝錨桿(錨索)→注漿→鋪設(shè)、固定鋼筋網(wǎng)→噴射砼面層并養(yǎng)護(hù)→施作圍檁→張拉和鎖定預(yù)應(yīng)力錨索→鋼管樁施工→下層開挖→重復(fù)以上錨桿(索)及噴射砼面層施工步驟→設(shè)置坡頂、坡面和坡腳的排水系統(tǒng)。

3.1.3 施工技術(shù)

(1)施工前，施工單位應(yīng)按照審核通過(guò)的基坑工程設(shè)計(jì)方案，根據(jù)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、施工工藝、作業(yè)條件和基坑周邊環(huán)境限制條件，編制專項(xiàng)施工方案。

(2)基坑支護(hù)工程應(yīng)實(shí)施監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)單位應(yīng)編制監(jiān)測(cè)方案，并依據(jù)監(jiān)測(cè)方案實(shí)施監(jiān)測(cè)。設(shè)計(jì)和施工單位應(yīng)及時(shí)掌握監(jiān)測(cè)情況，并實(shí)施動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工。

(3)土方開挖應(yīng)與錨桿、錨索及降水施工密切結(jié)合，開挖順序、方法應(yīng)與設(shè)計(jì)工況相一致；施工必須“符合超前支護(hù)，分層分段，逐層施作，限時(shí)封閉，嚴(yán)禁超挖”。

(4)施工過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件、工程條件、場(chǎng)地條件與勘察、設(shè)計(jì)不符，周邊環(huán)境出現(xiàn)異常等情況應(yīng)及時(shí)會(huì)同設(shè)計(jì)單位處理；出現(xiàn)危險(xiǎn)征兆，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

(5)根據(jù)坡面開挖地下水情況，泄水管布置作相應(yīng)調(diào)整，同時(shí)坡頂硬化、坡底須做好排水工作。坡底設(shè)排水溝、集水坑，位置按現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際確定，位置按剖面施工大樣圖。

(6)對(duì)基坑頂部作反坡硬化處理，嚴(yán)禁雨水、污水等地表水滲入坡體；基坑施工時(shí)應(yīng)根據(jù)基坑開挖揭露土層情況及時(shí)調(diào)整各支護(hù)剖面起止點(diǎn)。

3.2 監(jiān)測(cè)

實(shí)施監(jiān)測(cè)時(shí)基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)報(bào)警值見表2，滿足表中條件之一時(shí)應(yīng)報(bào)警；周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警值見表3，滿足表中條件之一也應(yīng)報(bào)警。

表2 基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)報(bào)警值

表3 周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警值

注：H為建(構(gòu))筑物承重結(jié)構(gòu)高度。

從表2中可以看出，排樁設(shè)計(jì)相比于復(fù)合土釘墻基坑支護(hù)工程的報(bào)警值要小，表明其變形量較小，而復(fù)合土釘墻則可允許有相對(duì)較大的變形量。

4 結(jié)語(yǔ)

本文的工程實(shí)踐中，在周邊環(huán)境復(fù)雜、素填土埋深較厚及紅粘土的不良地質(zhì)部位采用綜合基坑支護(hù)技術(shù)，取得了良好的效果，目前基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明變形符合預(yù)期，實(shí)測(cè)坡頂水平位移最大為36 mm，豎直沉降最大為32 mm，均在設(shè)計(jì)預(yù)警控制的范圍內(nèi)(均為55 mm)，經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益明顯。

注漿微型樁復(fù)合基坑支護(hù)方式相對(duì)于排樁綜合支護(hù)方式，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)方面具有一定優(yōu)越性，并在保證施工安全性、環(huán)境保護(hù)和社會(huì)效益等方面效果也較好。隨著深基坑支護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)水平與施工水平的不斷提高，該項(xiàng)支護(hù)技術(shù)具有更大發(fā)展與應(yīng)用空間。

[1] 劉國(guó)彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)(第二版)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.

[2] 江曉峰.深基坑微型鋼管樁與噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2009,6(3):70-75.

[3] 王自忠,楊世相,等.復(fù)雜條件下某工程基坑支護(hù)技術(shù)[J].施工技術(shù)，2013,42(19)：37-39.

[4] 董建忠,黃飛.復(fù)雜環(huán)境條件下深基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2015,42(12):34-38.

[5] 薛麗影,胡立強(qiáng).微型鋼管樁垂直復(fù)合土釘墻在某深基坑工程中的應(yīng)用[J].建筑科學(xué)，2011,27(7):99-102.

[6] 杜魁,余小國(guó),岳麗娜,等.武漢鈺龍金融廣場(chǎng)超深基坑工程設(shè)計(jì)方案選型[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2015,42(12):28-33.

[7] 黃全海,梁寧.聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2015,42(7):72-77.

[8] JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[9] GB 50497—2009,建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[10] JGJ 94—2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

Design of Comprehensive Supporting for Deep Foundation Pit in Complex Environment and the Construction Technology/

LINShu-cheng1,ZHOUZhen-rong1,TANGXian-yuan2

Taking a deep foundation pit supporting engineering in complex environment as an object, combined with engineering geological conditions and exploration test, comprehensive support schemes of “grouting micro steel pipe pile+grouting micro root pile+hanging net shotcrete+anchor bar+pre-stressed anchor cable” and “reinforced concrete row pile+jet grouting pile+hanging net shotcrete” are put forward, and the selection of design parameters and the construction technology are also described. The practice shows that the support scheme has good applicability and safety, which can provide reference for the design and construction of similar foundation pit engineering.

complex environment; deep foundation pit; comprehensive support; micro pile; row pile

2016-07-10；

2016-11-12

柳州市科技開發(fā)項(xiàng)目 (編號(hào)：2014C030403)

林書成，男，漢族，1984年生，工程師，從事土木建筑工程施工管理工作,廣西柳州市東環(huán)路167號(hào)。

TU473.2

B

1672-7428(2017)01-0070-05

(1.Guangxi Construction Engineering Group Fifth Construction Engineering Co., Ltd., Liuzou Guangxi 545001, China； 2.School of Civil Engineering of Guangxi University of Science and Technology, Liuzhou Guangxi 545006, China)