貴陽亨特國際廣場二期基坑工程設計與施工

何儉華

（中鐵五局建筑公司，貴州，貴陽，550002）

貴陽亨特國際廣場二期基坑工程設計與施工

何儉華

（中鐵五局建筑公司，貴州，貴陽，550002）

施工場地靠近市政干道及民房，基坑深約12m，根據現場情況，采用復合土釘墻（土釘墻+預應力錨索）進行支護。根據規范對復合土釘墻內部穩定性、土釘局部抗拉、復合土釘墻外部穩定性、以及預應力錨索進行了驗算。施工中土方開挖與土釘、錨索相互配合，分層分段施工。只要做好監測工作、嚴格限制基坑上部荷載、及時進行排水，可確?；又ёo的安全可靠。

深基坑；基坑支護；復合土釘墻；土釘；預應力錨索；監測

一、工程概況

亨特國際廣場位于貴陽市萬東大橋中段與文昌南路交匯處東北角。二期工程包括3#、4#、5#、6#商住樓（33層）及小學教學樓（5層）。

擬建物設計±0.00標高為1077.50m，建筑群下設三層地下室，設計地下室底板開挖標高為1053.66，地下室深10.90～18.60左右。

由于基坑邊坡高度高，相鄰建（構）筑物較多，邊坡頂周邊管網線密集，故基坑安全等級為一級，臨時支護工程。

二、工程地質條件

二期工程基坑邊坡范圍巖土構成從上到下為雜填土、硬塑紅粘土、可塑紅粘土、軟塑紅粘土及強風化和中風化白云巖組成。

雜填土土層松軟，自穩性差；紅粘土開挖暴露后易失水開裂，遇水后粘聚力降低，維持邊坡自穩能力較差；巖質邊坡巖體中隱節理較發育，受放炮震動等外力作用后，局部易發生崩塌現象，因此邊坡需采取支護措施以確?；邮┕ぜ跋噜徑ㄖ锇踩?。

場區地下水穩定水位為 1051.65m，地下室底板深度位于地下水潛水水位以上。

三、基坑周邊環境

基坑西側f～a段邊坡緊鄰文昌南路人行道；西邊中部a～b段及西北側b～c段邊坡緊鄰東門浴室（磚混結構，8層），且b～c段與擬建道路左邊線約0.70m處分布有3.50*8.00的化糞池；北側c～e段邊坡緊鄰建筑物一棟10層建筑物及一棟8層建筑物；基坑其它方向為一期工程已建建筑物。

道路、建筑物的周邊分布有排水溝（管）、煤氣管及自來水管等管網線，埋深約1.00-3.00m?；悠矫婕爸苓叚h境見下圖。

四、基坑支護方案

本工程地下室底板標高1053.66，地下室基坑開挖形成的邊坡最大高度為18.60m。地下室基坑邊坡屬臨時性邊坡。以下以 f～a段邊坡為典型斷面介紹復合土釘墻的設計與施工。

基坑平面及周邊環境示意圖

1、支護方案設計

f～a段邊坡頂緊鄰文昌南路人行道，邊坡無放坡條件。邊坡主要為土質邊坡，采用預應力錨索、格構梁及土釘掛一層鋼筋網，噴射 80mm厚C20混凝土支護；

基坑支護剖面圖

基坑支護立面圖

2、相關參數

1）土層信息及相關參數

序號 土類型(m) 土層厚(kN/m3) 容重(kN/m3) 飽和容重(kPa) 粘聚力(度) 內摩擦角(kPa) 釘土摩阻力(kPa) 錨桿土摩阻力(kPa)1 雜填土 0.300 18.0 20.0 8.0 8.0 16.0 16.0 2 紅粘土 2.100 17.6 18.0 37.6 6.0 45.0 45.0 3 紅粘土 3.950 17.8 18.0 27.8 4.0 35.0 35.0 4 紅粘土 1.860 16.0 18.0 25.0 3.0 20.0 20.0 5 中風化巖 9.628 27.2 18.0 700.0 39.0 550.0 550.0

2）土釘及錨索參數

序號 水平間距 垂直間距 入射角度 鉆及直徑 長度 配筋1 1.6 1.6 20 130 4 1D25 2 1.6 1.6 20 130 8 1D32 3 1.6 1.6 20 130 11 1D32 4 1.6 1.6 20 130 11 1D32 5 1.6 1.6 20 130 4 1D32

3）錨索參數

序號 水平間距 垂直間距 入射角度 鉆及直徑 長度 配筋1 3 3 25 150 19 12ΦS15.2 2 3 3 25 150 12 12ΦS15.2

3、內部整體穩定性驗算

針對不同的工作工況，采用瑞典條分法搜索，安全系數最小的滑動面即為最危險滑動面。驗算考慮了土釘、錨索在滑移面的抗力作用。內部穩定性計算按下式進行計算（土條寬度按0.5m計算）：

內部穩定性計算簡圖如下：

經計算，內部穩定性安全系數均大于1.3，符合要求，計算結果如下表。

工況號 挖土深度 安全系數 圓心坐標X 圓心坐標Y 半徑1 挖至第一道土釘以下500，挖深2.1m 2.389 -3.936 16.359 8.130 2 挖至第二道土釘以下500，挖身3.7m 2.576 -5.084 16.454 9.135 3 挖至第三道土釘以下500，挖深5.1m 1.812 -6.844 12.420 9.435 4 挖至第四道土釘以下500，挖深6.7m 1.648 -20.073 18.011 24.293 5 挖至第五道土釘以下500，挖深8.3m 1.355 -16.556 16.985 21.491 6 挖至基底標高，挖深11.892m 5.274 -17.196 24.610 30.023

4、局部抗拉驗算

土釘抗拉承載力計算簡圖如下：

預應力錨索在土釘墻支護中不做抗拉承載力計算，只考慮對整體穩定驗算的作用，偏于安全。第i個土釘基坑水平荷載合力取相鄰土釘豎向間距的一半范圍內土壓力之和；

單根土釘抗拉承載力設計值應符合下式要求

局部抗拉按不同工況進行計算，安全系數均符合要求，驗算結果如下表：

工況 開挖深度 破裂角 土釘號 土釘長度 受拉荷載標準值 抗拔承載力設計值 抗拉承載力設計值 抗拔 抗拉滿足系數1 2.1 45.6 -- -- -- -- -- --2 3.7 45.2 1 4 9.6 30.3 147.3 2.310 11.214 3 5.3 45 2 8 17.1 71.5 241.3 3.047 10.279 1 4 0 15 147.3 999 999 1 4 0 2.3 147.3 999 999 4 6.9 44.9 2 8 17.1 58.9 241.3 2.507 10.273 3 11 76.6 245.4 241.3 2.329 2.290 1 4 0 0 147.3 999 999 5 8.5 45.3 2 8 17.1 46.8 241.3 1.998 10.293 3 11 76.5 233.3 241.3 2.217 2.293 4 11 147.5 1010.2 241.3 4.980 1.189 1 4 0 0 147.3 999 999 2 8 16.7 29.5 241.3 1.284 10.490 6 11.89 50.1 3 11 75.1 214.3 241.3 2.076 2.338 4 11 144.7 998.4 241.3 5.017 1.212 5 4 125.5 280.0 241.3 1.623 1.398

5、外部穩定性驗算

將土釘墻視為擋土墻，驗算其抗滑安全系數及抗傾覆安全系數，計算簡圖如下：

土釘墻外部穩定計算寬度按12m計（略大于最長土釘長度11m ），墻背傾角按90度計，土與墻背摩擦角按10度計，土與墻底摩擦系數按0.5計，墻底地基承載力按700kpa計。驗算結果安全系數很高，符合要求。

6、錨索驗算

（1）錨索設計拉力計算

單根鋼絞線設計拉力為169KN，預應力折減系數臨時性邊坡取0.65。錨索采用12ΦS15.2鋼絞線，設計拉力P=12*169*0.65=1318KN

（2）錨索錨固體與地層的錨固長度計算實際錨固段長度為8.0m，滿足要求。

7、格構梁與面層混凝土

格構梁以錨索位置為支點，承受格構間的被動土壓力。格構梁按簡支梁計算彎矩、剪力，驗算過程此處從略。

據相關研究，由于土拱作用，面層所受土壓力不大，面層混凝土按構造設置即可（80mm厚C20混凝土，Φ12@200）。但面層不管壓力大小，均需與土釘可靠連接在一起。

五、施工要點及工藝流程

1、土釘墻施工

（1）土釘墻施工流程

開挖工作面→修整坡面→噴射第一層混凝土→土釘定位→鉆孔→清孔→制作、安裝土釘→漿液制備、注漿→加工鋼筋、綁扎鋼筋網→安裝泄水管→噴射第二層混凝土→養護→開挖下一層工作面，重復以上工作直到完成。

（2）土釘成孔

本工程采用干法成孔，鉆孔深度比設計深度加深0.50m，鉆孔完成后使用壓縮空氣清孔，邊清孔邊拔管。

（3）漿液制備及注漿

漿液采用M25水泥砂漿，應采用細砂，最大粒徑不大于2.0mm，灰砂重量比為1：1-1：0.5，水灰比宜為0.4-0.6。

注漿采用重力式注漿，將注漿管插入孔內，管口離孔底200-500mm，啟動注漿泵開始注漿，孔口快溢漿時開始拔管，邊拔邊送漿。為防止水泥漿硬化后干縮，當漿液回縮時從孔口補漿，保證漿液飽滿，漿液內應加入早強劑。

（4）安裝鋼筋網

鋼筋網為單層，采用Ф12鋼筋，網片筋與土釘采用焊接方式聯接（采用L筋連接方式，如下圖），網片筋之間用Ф0.5鐵絲綁扎。

土釘大樣圖

（5）噴射混凝土

噴射混凝土分兩次完成，先噴射底層混凝土，再施打土釘，之后安裝鋼筋網，最后噴射表層混凝土。噴射混凝土中應加入早強劑，每次噴射厚度控制在50mm內。

噴射砼采用砼噴射機和 10m3 / min 空壓機。噴射用砼配合比1 :2 :2 :1.45（水泥:砂：石子：水），外加1. 05 %三乙醇氨早強劑。在噴射作業時，噴射順序應自下而上，表面要平整，厚度按設計要求，砼噴射結束1～2h 后應進行噴水養護1～2天。

2、預應力錨索與格構梁施工

（1）鉆孔

錨索孔的鉆鑿是錨固工程質量控制的關鍵工序。預應力錨索鉆孔深度應比設計深度加深 0.5m。鉆孔前先搭設鉆機作業平臺，平臺要滿足承載要求，同時能保證在鉆機工作時有較好的穩定性。根據測量點位固定并調整鉆機位置，傾角允許誤差在±20以內。鉆孔采用干鉆方式勻速鉆進，在鉆進過程中，根據高壓風吹出來的巖粉記錄不同深度的地層狀況。鉆孔完成后，清除孔內石屑，隨即安置預應力錨索。

（2）錨索的制作與安裝

錨索在鉆孔的同時于現場進行編制，錨索采用預應力鋼絞線制作。鋼絞線截取長度為錨固段+自由段+外露張拉段（1.5 m）。截好的鋼絞線平順地放在作業臺架上，量出內錨固段和自由段長度，分別作出標記；在內錨固段的范圍內安裝擴張環，間距1 m，兩擴張環之間綁扎鐵絲一道；自由段涂強力防腐涂料，用波紋管穿套，內涂黃油；最后，在波紋管兩端纏繞工程膠布封閉。

在向錨索孔裝索前，核對錨索編號是否與孔號一致，確認無誤后，再以高壓風清孔一次，人工緩緩將錨索放入孔內，用鋼尺量出孔外露出的鋼絞線長度，計算孔內錨索長度，誤差控制在5cm范圍以內，確保錨固長度。

（3）注漿

錨索安裝時應先將注漿管出口用膠布封住，以免阻塞。注漿采用孔底返漿法，漿液制作時應加入微膨脹劑。注漿壓力保持在0.5 MPa左右，注漿結束前穩定 5min-10min。實際注漿量一般要大于理論注漿量，以錨具排氣孔不再排氣且孔口漿液溢出濃漿作為注漿結束的標準。如一次注不滿或注漿后產生沉降，要補充注漿，直至注滿為止。

（4）施工格柵梁

采用跳槽方式開挖同一高度的 柵梁基礎，清除浮土之后綁扎鋼筋，在插入鋼筋骨架的錨索自由段插入=110mm的孔口PVC管，如遇格柵梁鋼筋干擾，適當調整鋼筋間距，預埋錨墊板，安裝模板，澆筑 C30混凝土。在澆筑過程中，錨孔處橫縱1m范圍內的錨梁混凝土要振搗均勻。格柵梁施工完成后進行養護。

（5）錨索張拉

水泥砂漿及格柵梁達到設計強度80%后（不少于10天）即可張拉，錨索張拉按兩次四級辦理，單根鋼絞線每級張拉預應力按設計拉力 1/4（42.25KN）計算，每次張拉兩級，每兩級張拉時間間隔不少于15分鐘，兩次張拉時間間隔不少于三天，最后一級超張拉 10%，并回到設計值后鎖定，即單根鋼絞線最后一級張拉值為 185.9KN，鎖定值 169KN。張拉前應標定張拉設備。

（6）錨索的防腐

預應力錨索自由段可采用除銹、刷瀝青底漆、瀝青玻纖布纏裹進行處理，處理后裝入套管中；自由段套管兩端 100-200mm長度范圍內用專用防腐潤滑酯填充，外繞扎工程膠布固定。錨固段應除銹、砂漿保護層厚度不小于25mm。錨頭的錨具經除銹、涂防腐漆后采用鋼筋網罩、現澆混凝土封閉。

3、其它施工注意事項

（1）支護工程開工前，應先查清坡頂的地下管線和排水系統，避免支護工程損壞管線，排水系統漏水滲入坡體，導致邊坡跨塌。

（2）支護工程按從上到下分段跳槽開挖施工，分層高度以每排土釘的間距為宜，分段長度為7.0-15.0m，可根據開挖后的地質條件進行調整。土體開挖高度每級不大于1.60m，待上一級支護工程完工后，方可進行下一級開挖。

（3）基坑周邊地表應修筑明溝排水，嚴防地表水向下滲流，可將噴射混凝土面層延伸到基坑周圍地表2.00-3.00m寬處構成噴射混凝土護頂。基坑內設置排水溝和集水坑，隨時抽排基坑內的集水，集水坑距邊坡腳不應小于1.50m，預防基坑內的集水浸泡邊坡腳?；觾确e水應及時排除。

（4）基坑邊坡坡面設置泄水孔，孔徑為Φ50，外斜坡度為5%，進入坡體內不小于1.0m，可用PVC管制作成花管安裝，間距2.0m*2.0m呈梅花形布置，或根據需要設置。

（5）支護工程每15-20m設一道伸縮縫，縫寬50mm，伸縮縫位置鋼筋應斷開。

（6）土釘必須按規范做拉試驗（不破壞試驗）。所有混凝土、砂漿及鋼材均應按規范進行試驗。

六、監測方案

支護工程開工前，建立觀測網，對邊坡及坡頂建（構）筑物進行監測。施工監測按三等精度要求執行。根據國家標準《建筑基坑工程監測技術規范》，本工程基坑監測項目內容如下：

序號 監測項目名稱1 地表沉降2 管線沉降3 建筑物沉降及傾斜周圍環境監測4 建筑物開裂測試儀器及組件精密水平儀、銦鋼尺精密水平儀、銦鋼尺精密水平儀、全站儀裂隙儀5水位監測電測水位儀6 邊坡頂部水平位移7 邊坡頂部豎向位移8 深層水平位移圍護結構監測精密水平儀、全站儀精密水平儀、全站儀測斜儀9土釘（錨桿）內力應力計10 現象監測 周邊道路、建筑物、管道變形；墻后土體變形；基坑底部、邊坡、頂部變形；地表水、地下水排放；基坑周邊堆載；支護結構施工質量。 每天肉眼巡視觀察

監測工作從基坑施工開挖前開始，至地下工程完成為止?；娱_挖深度≤5m期間，監測頻率為1次/2d；基坑開挖深度5-10m期間，監測頻率為1次/1d；基坑開挖深度>10m期間，監測頻率為2次/1d；底板澆筑≤7d期間，監測頻率為2次/1d；底板澆筑7-28d期間，監測頻率為1次/1d；底板澆筑>28d期間，監測頻率為1次/3天。

七、結語

本工程基坑較深，基坑周邊管網眾多，周圍的道路、建筑物、管線對變形控制有較高要求。因此，基坑支護采用土釘墻+預應力錨索的復合土釘墻進行支護。

施工中，基坑土方開挖配合土釘墻作業，采用分段跳槽開挖，預應力錨索張拉后再開挖下一層，同時做好監測工作，對周邊建筑物及管線進行嚴密監測，做到信息化施工。

本工程從基坑開挖支護到地下室施工結束及土方回填完成，共用了5個多月，期間基坑穩定，工作狀態良好，緊鄰基坑的道路、建筑物、管網完好，達到了預期目標。

TU584

1674-3954（2011）03-0185-04