湖南省財政廳后勤綜合大樓基坑支護設計技術

莊石云,陳幸福

(1.中國建筑材料工業地質勘查中心湖南總隊, 湖南株洲市 412011;2.湖南鑫湘工程勘察有限公司, 湖南長沙 410000)

湖南省財政廳后勤綜合大樓基坑支護設計技術

莊石云1,陳幸福2

(1.中國建筑材料工業地質勘查中心湖南總隊, 湖南株洲市 412011;2.湖南鑫湘工程勘察有限公司, 湖南長沙 410000)

湖南省財政廳后勤綜合大樓的周邊環境復雜,設3層地下室,基坑含仰坡,最大深約11m,不能放坡,要求基坑施工及工后1年內,周邊最大水平位移不大于45mm。通過合理設計支護參數和精心施工,確保了周邊管線、路面、建筑物的安全,使基坑及地下室順利施工。

深基坑;支護參數;施工技術

1 概 況

湖南省財政廳后勤綜合大樓共2棟,其中1#樓19層、2#樓4層,框架剪力墻結構,地下室3層,均為車庫。設計地面標高±0.000,相當于絕對標高值為67.3m,負三層地下室底板標高55.3m,基坑開挖最大深度為11m,到55.0m標高。

場地地層巖性從上至下為:

(1)人工填土,主要由粘性土混碎磚、碎渣等建筑垃圾和生活垃圾組成,密實度不均勻,結構松散,僅局部見該層,均厚1.60m;

(2)粉質粘土,網紋斑狀,稍濕,硬塑-堅硬狀態,均厚9.31m;

(3)礫砂,稍濕,稍密-中密狀態,含礫石,呈亞圓形,級配較差,含少量粘性土,僅見局部,均厚1.05m;

(4)圓礫,濕-飽和,中密-密實,顆粒含量80%～90%,呈亞圓形,級配好,砂及粘性土充填,均厚1.70m;

(5)殘積粉質粘土,稍濕,硬塑-堅硬狀態,均厚2.03m;

(6)泥質粉砂巖,泥質膠結,中厚層狀構造,節理裂隙極發育,遇水軟化,屬極軟巖,局部夾中-薄層礫巖,均厚6.97m。

場地內主要含水層為礫砂和圓礫,潛水,且局部遇見。地下水埋深9.40～10.50m,水量貧乏。

2 基坑支護設計

2.1 基坑支護方案選擇

本基坑支護設計在深入掌握和研究了周邊環境條件、地質勘察資料與以往類似基坑支護成功經驗的基礎上,經反復論證與優化,采用放坡+土釘+人工挖孔排樁+預應力錨桿+網噴等復合支護形式。

2.2 主要支護形式

如圖1所示,AB、CD段:放坡+土釘墻;BC、DEFG段:不放坡+人工挖孔排樁+預應力錨桿+網噴支護;GHIJ段:有煤氣管線段,人工+機械放坡控制開挖;JA段:北側設計有2層地下車庫(底層已到55.3m標高),完全開挖。

圖1 基坑平面

2.3 設計驗算

根據基坑壁各段巖土條件、基坑高度、邊界特征等因素,分別按不同的支護斷面驗算,計算采用《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-99)給定的數值分析方法,基坑安全等級為一、局部二級,按該規程要求,重要性系數取值γ0=1.00,綜合荷載分項系數取1.25,地面荷載均布綜合取值20kN/m2,巖土工程指標以場地巖土工程勘察報告作為依據,并結合長沙市類似成功經驗進行修正,以修正后的指標值作為驗算值,各巖(土)層主要力學性質指標見表1。

表1 各地層主要力學性質指標

2.4 支護設計

基坑各向土釘/錨桿等的支護參數設計見表2～表4。

3 施工技術及要求

3.1 挖孔樁施工技術及要求

(1)施工方法。采用“跳樁法”施工。開挖時,采用鋼模澆注C20砼,分段開挖、護壁,護壁厚度為15cm。

(2)成孔技術要求。深度16m、持力層達到要求,樁徑幾何尺寸不小于設計值,垂直度＜0.5%,樁平面偏差＜5cm,井底沉渣厚度為零。

(3)鋼筋籠技術要求。鋼筋籠長度誤差不大于±50mm,直徑誤差不大于±10mm,主筋間距誤差±10mm,箍筋間距誤差不大于±20mm。

表2 AB段土釘設計參數

表3 CD段土釘設計參數

表4 BC、DEFG段預應力錨桿支護設計參數

(4)灌注砼技術要求。灌注前先對樁孔進行清理,抽干積水,下井清理沉渣,保證清底干凈。嚴格按配比計量砼的配料,砼坍落度控制在7～9cm,保證其流動性、和易性。井口用漏斗并連接砼串筒,串筒出口離砼面高度不超過2.0m。為保證砼密實度,采用振動棒分層搗實,每段灌注高度小于0.5 m。砼灌注完畢,應按要求留置試塊,樁頂覆蓋草袋并經常濕水或蓄水養護。

(5)頂梁澆注技術要求。頂梁尺寸1200mm×600m,每段(共2段)樁施工完后,清理好樁頭,并保證樁頂主筋嵌入梁內0.35m,要求一次裝模、布筋、砼澆注、振搗成型。

3.2 土方開挖技術及要求

(1)基坑開挖和支護施工應按設計要求自上而下、分段分層進行,嚴禁無序大開挖作業。每層開挖高度應控制在土釘/錨桿位置往下0.5m,不得超挖。每層土方開挖時,要留錨桿施工平臺,便于成孔施工。如土層因施工進度超深開挖,須沿基坑周邊預留3～5m施工平臺,采用機械與人工結合修坡,使基坑層面平整。

(2)在機械開挖后,應輔以人工修整坡面,坡面平整度的允許偏差為±20mm,修整后的邊坡必須平整并達到設計坡度要求。在坡面噴射砼支護前,應清除坡面虛土。

(3)基坑邊壁開挖后,及時實施支護結構施工,盡量縮短邊壁土體的裸露時間。并制定有在暴雨和因其他特殊情況不能及時實施支護結構的應急方案和措施。

3.3 土釘/錨桿施工技術及要求

(1)土釘/錨桿鉆孔必須按設計要求準確定位,盡可能減少誤差,誤差過大,會造成槽鋼腰梁難以安放等工程質量事故。

(2)土釘成孔施工孔距誤差不大于100mm,孔徑誤差不大于5mm,孔深誤差不大于50mm,土釘成孔傾角偏差不大于土釘長度的5%。

(3)鉆孔后要進行清孔檢查,對于孔中出現的局部滲水、塌孔或掉落松土應立即處理。

(4)土釘/錨桿組裝前應進行除銹,按圖焊接船形居中架,每2.0m設置一組,土釘/錨桿與噴射砼之間用“▲”字架焊接連接。

(5)注漿導管頭部應插入距孔底30cm以內,在注漿開始并孔內出水后,將導管以勻速緩慢撤出,保證導管出漿口不拔出漿體,孔中氣體能充分逸出。至漿體充滿后拔出漿管。漿體充盈系數≥1.0,否則應檢查成孔和清孔的工藝是否正確。

(6)土釘/錨桿注漿后3d內,不得錘擊、碰撞土釘/錨桿桿體。

(7)對各錨桿須施加預應力,預緊力的施加在錨固體強度達到設計值的75%時進行。

3.4 噴射砼面層施工技術及要求

(1)噴射砼面層強度為C20,厚度100mm,噴射砼配合比應通過試驗確定。噴射砼面層沿邊坡走向每20m設置一條伸縮縫,伸縮縫寬15mm。

(2)在噴射砼前,面層內的鋼筋網片應牢固固定在邊壁上,并符合規定的保護層厚度要求。

(3)鋼筋網網格允許誤差±10mm,鋼筋網鋪設時每邊的搭接長度應不小于一個網格邊長或200 mm,如為搭焊則焊長不小于網筋直徑的10倍。

4 結 語

基坑支護是一項風險較高的工程。為確保基坑支護安全,在基坑附近地段設置6組位移觀測點,以監測基坑及鄰近建筑物、道路的水平位移情況,最大水平位移在BC段的中點附近,位移量35.8mm。整個基坑開挖及其基礎施工順利,周邊道路、管路、建筑物沒有發生破壞現象,目前上部結構主體工程已完工,轉入裝修階段,說明支護效果良好。

[1]JGJ94-2008.建筑樁基技術規范[S].

[2]JGJ120-99.建筑基坑支護技術規程[S].

[3]熊智彪.建筑基坑支護[M].北京:中國建筑工業出版社,2008.

2009-11-30)

莊石云(1968-),男,湖南桃江人,高級工程師,主要從事礦山地質、環境地質、工程地質工作。