論砂層地基的深基坑支護(hù)設(shè)計與施工

李明坤

（中鐵三局建安公司華北分公司，山西太原 030001）

論砂層地基的深基坑支護(hù)設(shè)計與施工

李明坤

（中鐵三局建安公司華北分公司，山西太原 030001）

結(jié)合具體工程實例，對砂層地基的深基坑支護(hù)設(shè)計與施工進(jìn)行了探討分析，根據(jù)現(xiàn)場情況及業(yè)主要求，確定采用樁錨+止水帷幕+內(nèi)支撐支護(hù)設(shè)計方案，并作了具體闡述，對該地區(qū)類似工程項目積累了一定經(jīng)驗。

砂層地基，深基坑，止水帷幕，沉降觀測

0 引言

隨著現(xiàn)代城市的迅速發(fā)展，深基坑支護(hù)工程已得到越來越多的應(yīng)用。本文通過在具有典型地層特征的汾河砂層地區(qū)，同時距離已有建筑物很近的深基坑設(shè)計及施工中，結(jié)合本地區(qū)技術(shù)成熟的基坑支護(hù)技術(shù)，綜合設(shè)計運用，合理施工，最終取得圓滿成功的一個案例，為太原汾河地區(qū)類似工程優(yōu)化設(shè)計和合理施工提供一個借鑒和示范作用。

1 工程概況

1.1 工程概況

擬建1號，2號高層住宅樓位于太原濱河?xùn)|路與雙塔西街交匯處的住宅小區(qū)內(nèi)，場地的原有建筑已經(jīng)拆除。新建2棟高層總建筑面積26 327.54 m2，地下2層，地上32層，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基坑開挖深度為7.2m。周邊環(huán)境具體見圖1。由于實際基坑開挖的上邊線與已有建筑物的距離近，同時由于臨近建筑物全部為老式的磚混結(jié)構(gòu)，墻體強(qiáng)度比一般的磚混結(jié)構(gòu)要低很多，致使業(yè)主對這幾棟樓房的安全性要求很嚴(yán)，不允許樓體出現(xiàn)變形情況，這種設(shè)計沒有先例經(jīng)驗，如何確保基坑穩(wěn)定及鄰近建筑物安全成為最大難點。

1.2 場地工程地質(zhì)條件

根據(jù)擬建場地典型地質(zhì)剖面示意圖，場地所處地貌單元為汾河?xùn)|岸Ⅰ級階地，土層分布情況主要以砂層為主。

首層地下水類型為孔隙潛水，以細(xì)砂層為主要含水層，實測穩(wěn)定水位為地下埋深2.0 m。

2 基坑支護(hù)方案

結(jié)合現(xiàn)場場地情況及業(yè)主對臨近建筑物的安全性能要求，經(jīng)過多次專家論證，最終確定采用樁錨+止水帷幕+內(nèi)支撐支護(hù)設(shè)計方案。

2.1 基坑支護(hù)設(shè)計技術(shù)方案

2.1.1 東側(cè)基坑支護(hù)設(shè)計

圖1 建筑基礎(chǔ)外邊線與已有建筑物位置關(guān)系圖

圖2 基坑?xùn)|側(cè)錨索區(qū)剖面圖

基坑?xùn)|側(cè)采用φ1 000 mm@1 400 mm灌注樁作為護(hù)坡樁，樁長15 m，樁頂在已有地面下1.0 m，灌注樁之間插打φ800 mm@ 1 400 mm高壓旋噴樁，樁長15 m，在已有建筑物的樓間加設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索，錨索采用4根φ15.2的1 860級鋼絞線，長度為24 m，水平間距1.4 m，錨固段長16.0 m，端頭設(shè)置在樁頂冠梁上;止水帷幕采用兩排深層攪拌樁，樁間搭接200 mm，自現(xiàn)有地面以下長度為18 m，為控制基頂變形，在冠梁位置處設(shè)置兩道內(nèi)支撐，支撐體系采用φ710 mm×14 mm鋼管。具體設(shè)置見圖2，圖3。

圖3 基坑內(nèi)支撐剖面圖

2.1.2 南側(cè)基坑支護(hù)設(shè)計

南側(cè)基坑距離建筑物較遠(yuǎn)，設(shè)計采用φ800 mm@1 400 mm灌注樁作為護(hù)坡樁，樁長15 m，樁頂在已有地面下1.0 m，止水帷幕采用三排深層攪拌樁，樁間搭接200 mm，樁頂自現(xiàn)有地面2 m，長度為16 m。具體設(shè)置見圖4。

圖4 基坑南側(cè)剖面圖

2.1.3 西側(cè)及北側(cè)基坑支護(hù)設(shè)計

西側(cè)和北側(cè)采用φ800 mm@1 400 mm灌注樁作為護(hù)坡樁，樁長15 m，樁頂在已有地面下1.0m，錨索采用4根φ15.2的1 860級鋼絞線，長度為16 m，水平間距1.4 m，錨固段長12.0 m，端頭設(shè)置在樁頂冠梁上;止水帷幕采用三排深層攪拌樁，樁間搭接200 mm，樁頂自現(xiàn)有地面2 m，長度為16 m。具體設(shè)置見圖5。

2.2 地下水控制設(shè)計

場地地下水位在－2.0 m左右，四周止水帷幕采用深層三排攪拌樁，東側(cè)受場地影響，采用兩排深層攪拌樁+樁間高壓旋噴樁的止水方式，基坑內(nèi)采用管井降水，降水井井徑400mm，根據(jù)淺井多布的原則，井間距7.0 m～8.0 m，井深14.0 m（從地面算起）。同時沿基坑四周設(shè)置回灌井和觀察井，坑外水位降低時，可及時進(jìn)行回灌處理。

圖5 基坑西側(cè)、北側(cè)剖面圖

3 基坑支護(hù)施工簡述

3.1 深層攪拌樁施工

根據(jù)設(shè)計要求的支護(hù)關(guān)系，先施工深層攪拌樁止水帷幕，再施工支護(hù)灌注樁。

深層攪拌樁施工采用二噴四攪施工工藝，深層攪拌水泥土墻采取搭接法施工。

3.2 支護(hù)灌注樁施工

支護(hù)灌注樁采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、水下灌注混凝土的施工工藝。施工完成7 d后，進(jìn)行樁頭開挖清理，在錨索成孔注漿完成后，進(jìn)行樁頂冠梁施工。

3.3 高壓旋噴樁施工

基坑?xùn)|側(cè)在灌注樁樁間需要插打高壓旋噴樁進(jìn)行加固和止水。高壓旋噴樁采用二重管發(fā)，施工時，軸線與支護(hù)樁位軸線要重合，與支護(hù)樁應(yīng)保證良好搭接，搭接長度應(yīng)不小于400 mm。

3.4 錨索施工

灌注樁及高壓旋噴樁施工完成后，進(jìn)行錨索施工，錨索施工工藝采用全套管跟進(jìn)施工，二次高壓注漿的施工工藝。

冠梁施工完成具備一定強(qiáng)度后，進(jìn)行錨索鎖定。張拉設(shè)備采用穿心式液壓千斤頂，逐級加載直至設(shè)計拉力，在壓力表穩(wěn)定后鎖定。

3.5 內(nèi)支撐施工

在基坑第一層土方開挖前，把內(nèi)支撐安設(shè)完成。鋼支撐在加工車間提前制作完成，安裝前運至施工現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，整體拼裝完成后與冠梁內(nèi)的預(yù)埋件焊接連接。

4 基坑監(jiān)測

本基坑工程監(jiān)測的主要項目為基頂水平位移監(jiān)測、基坑周邊地表及鄰近建筑物沉降監(jiān)測和基坑周邊及鄰近建筑物地下水位監(jiān)測。整個監(jiān)測工作從開挖前一個星期開始，直到基坑全部回填時止，歷時近三個月，取得了大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

4.1 基頂水平位移監(jiān)測

開挖前在基頂冠梁上布置16個觀測點，其中東側(cè)布置9個，其余三側(cè)布置7個。

部分觀測點監(jiān)測結(jié)果見表1，表2。

表1 隨開挖深度各點監(jiān)測記錄表mm

表2 隨時間各點監(jiān)測記錄表mm

監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果表明，在基坑開挖初期，由于卸載作用，基坑水平變形相對較大，但在錨索及內(nèi)支撐的作用下，基坑總體變形控制在10 mm以內(nèi)，與設(shè)計計算結(jié)果基本相符。

4.2 基坑周邊及鄰近建筑物沉降觀測及地下水位觀測

在基坑周邊及鄰近建筑物上共布設(shè)19個沉降觀測點，其中在地面上設(shè)置7個，3號樓2個、4號樓4個、5號樓4個、物業(yè)樓2個。水位觀測井和回灌井共18眼。部分監(jiān)測結(jié)果記錄見表3，表4。

表3 沉降點監(jiān)測記錄表mm

表4 水位監(jiān)測記錄表m

在基坑內(nèi)降水到14 d的時候，鄰近建筑物開始出現(xiàn)沉降，分析原因是降水導(dǎo)致基坑外水位下降引起地面及建筑物出現(xiàn)不均勻沉降，在出現(xiàn)沉降后，采取回灌措施，降低了沉降速度，在基坑開挖完成后，根據(jù)監(jiān)測記錄說明，基坑周邊及建筑物沉降趨于穩(wěn)定，未發(fā)生地面開裂和墻面開裂等現(xiàn)象，保證了基坑及建筑物安全。

5 結(jié)語

1）綜合考慮基坑技術(shù)安全、臨近建筑物安全、施工工期和工程環(huán)境條件等因素，設(shè)計采用樁錨+止水帷幕+內(nèi)支撐的支護(hù)設(shè)計方案，灌注樁間加高壓旋噴樁或深層攪拌樁來加固樁間土，與灌注樁形成一個整體，既起到止水帷幕的作用，同時防止水土流失，最終與灌注樁一起形成板樁的效果，實踐證明采用的支護(hù)方案可行。

2）監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，基坑最大水平位移與開挖深度和時間緊密相連，現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果和設(shè)計計算結(jié)果說明，預(yù)應(yīng)力錨索和內(nèi)支撐的約束作用對基坑的水平變形起到至關(guān)重要的作用，同時，在實際的基坑開挖工程中，內(nèi)支撐的安裝時間對水平的位移等影響也起到重要的作用。

3）在基坑支護(hù)止水帷幕施工過程中和基坑開挖中暴露出的基坑側(cè)壁滲水等情況說明，在全砂層地層中且止水帷幕要求較深（超過8 m）的施工中，深層攪拌樁的施工工藝應(yīng)慎用，在沒有足夠的施工經(jīng)驗下，宜選用三軸攪拌樁進(jìn)行止水帷幕的施工。

4）如何利用現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對基坑支護(hù)設(shè)計參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到優(yōu)化基坑支護(hù)設(shè)計需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。

On support design for deep foundation pit of sand-layer foundation and its construction

LIM ing-kun

（North China Branch of Jian’an Company，China Railway 3rd Bureau，Taiyuan 030001，China）

Combiningwith the factual projects as the example，the paper explores and analyzes the design for the deep foundation pitof sand-layer foundations and its construction，according to site situation and owner demand，identifies the adoption of design scheme of the pile anchor+waterproof curtain+internal supportdesign scheme，and has the factual illustration，so as to accumulate certain experience for similar engineering programs of the region.

sand-layer foundation，deep foundation pit，waterproof curtain，settlement observatory

TU753

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.067

1009-6825（2012）19-0063-03

2012-04-19

李明坤（1970-），男，工程師