成都某深基坑支護設計實例

張 偉

(中冶集團武漢勘察研究院有限公司 湖北武漢 430080)

1 前言

隨著高層建筑越來越多,高層建筑的基礎埋置深度也越來越深。因此,基坑支護成為比較突出的問題。越來越多的支護方式在深基坑工程實踐中得以產生和發展。每種方式都有其特定的適用范圍及相應的優缺點。實踐證明,深基坑開挖中如果安全系數不足,造成深基坑坑壁失穩,其后果不堪設想;如果安全系數過大,也將造成巨大浪費。為了找到安全、經濟的最佳契合點,往往需要揚長避短、因地制宜地采用深基坑支護形式。

2 工程概況

某工程于成都市成仁路與晨輝路交匯處,設計采用獨立柱基礎,框架結構,主樓為11層,裙樓為2層,基坑開挖深度為5m,地下穩定水位為2.6～5.2m。

3 場地工程地質條件概述

場地土層自上而下依次為:

(1)人工填土

①雜填土:褐灰色、灰黑色等,結構松散,由建筑垃圾等構成,層厚:0.4～2.3m。

②素填土:褐灰色、褐黃色,稍密,以粉質粘土為主。

(2)沖洪積層

粉質粘土(Q3al+pl):褐黃色,軟塑～硬塑。分兩個亞層:粉質粘土①:硬塑～堅硬,厚0.6～3.5m,承載力特征值fak=200kPa;粉質粘土②:可塑,厚0.7～1.8m,承載力特征值fak=100kPa。

粉土:黃褐、褐灰色,中密～密室為主,厚度0.30～5.10m,承載力特征值fak=120kPa。

粉砂:褐黃、松散,層厚0.40～2.40m,承載力特征值fak=90kPa。

中砂:褐灰色,松散,層厚0.70～2.20m,承載力特征值fak=110kPa。

圓礫:褐灰 、褐黃色 ,稍密 ,層厚 0.3～4.3m,承載力特征值fak=200kPa。

卵石:黃褐、黃灰色,卵石分三個亞層:稍密卵石,承載力特征值fak=350kPa;中密卵石,承載力特征值fak=550kPa;密實卵石,承載力特征值fak=800kPa。

泥巖:紫紅色,強風化層:承載力特征值fak=350kPa;中風化層:承載力特征值fak=800kPa。

(3)地下水

地下水類型為第四系孔隙潛水,地下穩定水位為2.6～5.2m。

4 基坑噴錨支護設計

4.1 基坑支護技術要求及支護結構選型

該基坑安全等級為三級,場地平均標高-0.40m。基坑周邊距建筑物較遠,基坑變形要求為:圍護結構墻頂位移監控值≤80mm,圍護結構墻體最大位移監控值≤100mm,地面最大沉降監控值≤100mm。

根據基坑周邊環境、開挖深度、工程地質與水文地質條件,結合成都市11月進入降雨量較少的施工季節,該基坑支護結構采用噴錨支護(土釘墻支護)。

4.2 噴錨支護(土釘墻支護)設計參數取值(表1)

表1 噴錨支護設計參數取值

4.3 噴錨支護(土釘墻支護)設計

噴錨支護設計包括土釘設計和墻面設計。

4.3.1土釘設計

土釘桿體制作:土釘材料采用φ48鋼管,應用QC-150型氣動沖擊錨桿機將φ48鋼管一次沖擊入地層中。在土層中施工的土釘桿體上鉆一定數量的灌漿孔的同時焊接一定數量的鋼筋倒刺,土釘桿體的頭部用鋼筋焊接成錐體;在卵石層中施工的土釘桿體上同樣鉆一定數量的灌漿孔,土釘桿體的頭部焊接專用錐體錨頭;土釘桿體長度不夠,用鋼筋綁焊牢固。

土釘長度、桿筋、間距及布置方式:

土釘立面采用矩型布置。

Ti=[(q+γHi)Kai-2c Kai1/2]·Sx·Sy

式中:Ti——第i個土釘所受的土壓力(kN);

q——地面附加荷載(10kN/m2);

γ——土的重度(kN/m3);

Hi——第i個土釘的高度(m);

Kai=tg2(45o-φ/2);

Kai1/2=tg(45o-φ/2);

Sx——土釘橫向間距(m);

Sy——土釘縱向間距(m);

c——土的內聚力(k Pa);

土釘抗拉承載力設計值:

Tui=3.14DLbiqs

式中:Tui——第i個土釘滑裂面外的抗拔力(kN);

D——鉆孔直徑(m);

Lbi——第i個土釘伸入滑裂面外穩定區長度(m);

qs——土釘砂漿與土體間各層土的粘結強度(kN/m2);

參數取值按規范并參照表1,結合同類工程施工經驗綜合確定,

基坑噴錨支護共設計3排土釘。土釘長度計算及設計長度見表2。

表2 土釘設計計算表

4.3.2 墻層設計

墻面采用噴射混凝土與鋼筋網組成的鋼筋混凝土板結構型式。土方開挖時,應確保噴錨支護作業面平整,垂直,并清除破面虛土。

噴射混凝土采用細石混凝土,強度等級為C20,混凝土配合比為灰 ∶砂 ∶石 =1∶2∶2,水泥為32.5R普通硅酸鹽水泥。

噴射混凝土厚度:噴射支護面的厚度為60～80mm。

墻面鋼筋網構造:網筋采用φ6@250鋼筋綁扎而成。橫向加強筋第一排采用φ14螺紋鋼筋,錨桿端部與加強筋采用焊接連接,為了增加面板的整體強度,縱向加強筋均采用φ14螺紋鋼筋與錨桿焊接,縱橫間距同錨桿間距。

墻面鋼筋網及噴射混凝土施工時,地面沿基坑周邊包邊500mm,采用噴射混凝土進行封閉。坑底沿基坑周邊墻面鋼筋網及噴射混凝土應低于基底開挖標高200mm。

構造要求:土釘墻墻面坡度不宜大于1∶0.1,設計按1∶0.15放坡;土釘必須和面層有效連接,采用加強鋼筋與土釘焊接牢固;墻面上下鋼筋網搭接長度大于300mm。

5 基坑支護效果

該基坑按設計要求進行噴錨支護施工。在施工開挖過程中,基坑頂部的側向位移與當時的開挖深度之比如超過2～5%數值時,應密切加強觀察并及時對支護采取加固措施。當發現基坑頂位移超標,地面裂縫較大時,土釘墻部分應采用加密土釘或打預應力土釘的方法解決,樁錨支護部分采用補打錨桿的方法補救,嚴防事態擴大。噴錨支護施工結束后,經測量基坑變形符合設計,成功解決了該深基坑的支護問題,確保了施工質量和安全,取得了良好的效果。

1 建筑基坑支護技術規程.JGJ120-99

2 建筑地基基礎設計規范.GBJ50007-2002

3 建筑樁基技術規范.JGJ94-94

4 土層錨桿設計規范.CECS22:90

5 建筑邊坡工程技術規范.GB50330-2002

6 長沙市擋土墻及基坑支護工程設計.施工與驗收規程.DB43/009-1999