凱樂國際花園基坑支護設計方案

岳愛梅

(中勘冶金勘察設計研究院有限責任公司，河北保定071069)

0 引言

隨著我國經濟建設的飛速發展，高層建筑在城市中如雨后春筍般的出現，與高層建筑配套的地下車庫、地下超市等也相繼出現，地下空間的開發，從經濟效益和社會效益都是行之有效的。

但是，深基坑的開發中，個別施工單位由于安全意識不強，有的施工單位只象征性的支護一下，有的連支護也沒有，高層建筑施工時，很多都在居民區，施工時有大量的建筑材料需要通過汽車從基坑周邊運進施工場地，如果在加上基坑本身的地質條件不好和下雨等不利條件，基坑下部的管涌、流砂和基坑周邊的失穩，就很容易發生，這樣的施工不僅對周邊居民的生命財產造成威脅，也直接影響到基坑內施工的人員安全，這些年這方面的事故也不是個例。

作為高層建筑的凱樂國際花園，基坑施工的地質條件并不太好，必須進行基坑支護。

1 工程概況

擬建凱樂國際城一期有5棟32層高層，另有1～2層會所、商鋪和幼兒園，設1層地下室，基礎型式擬采用人工挖孔灌注樁，設計標高±0.000相當于絕對標高值為36.30 m(其中1、2號棟為35.30 m)，現地面標高為35.20～35.29 m，基坑底標高為30.20m，實際基坑深度約為5.00 m，基坑北側長195 m，南側長200 m，東、西兩側長分別為91、96 m。

2 場地巖土工程條件

場地地層巖性從上至下情況如下:

1)雜填土(Qml):雜填土，褐黃、褐灰色，上部0.30～0.50 m為混凝土板。主要由黏性土組成，含生活及建筑垃圾，硬雜質含量15% ～25%，結構稍密，局部松散，堆填年限≥20 a。層厚2.60～7.00 m。

2)粉質黏土(Qal):褐灰色、褐黃色，夾灰白條紋，呈稍濕～濕，可塑～硬塑狀態。搖震無反應，干強度及韌性中等，層厚1.00～11.10 m。

3)粉細砂(Qal):褐黃、褐灰色，石英質，不均勻含黏性土15% ～45%，濕，，松散狀態，層厚1.40～5.30 m。

4)中～粗砂:褐灰色、黃色，石英質成分，不均勻混10%～45%的黏性土及少量圓礫，飽和，稍密狀態。層厚2.00～6.80 m。

5)含有機質粉質黏土:灰、褐灰色，略具腥臭味，含少量云母碎屑，很濕，可塑～軟塑狀態，其干強度中等、韌性中等，切面較光滑，搖震無反應，層厚1.00～4.70 m。

6)圓礫:褐黃色，石英質成分，含少量黏性土，粒徑0.5～2 cm，含卵石15% ～25%，飽和，稍密～中密狀態，層厚0.90～6.80 m。

7)第四系殘積(Qel)粉質黏土:褐紅色、紫紅、褐灰、灰色，由第三系泥質粉砂巖、礫巖原地風化殘積而成，原巖結構較清晰，不均勻夾強風化巖碎塊，可見原巖節理面處黑色的鐵錳質浸染，搖震無反應，切面較光滑，干強度及韌性中等，稍濕～濕，可塑～硬塑狀態。層厚1.00～2.20 m。

8)以下為強風化(γ3)泥質粉砂巖和中風化泥質粉砂巖、強風化礫巖和中風化礫巖及強風化板巖和中風化板巖:為場地內基巖，層厚＞10 m。

場地內賦存有2層地下水。賦存于人工填土及第四系黏性土中的地下水屬上層滯水類型。上層滯水水量較小，受大氣降水與地表排水補給，水位不連續，于場地無統一水位，水位、水量變化受季節性影響較大。賦存在第四系中的粉細砂、中～粗砂及圓礫層中的地下水屬潛水類型，受層內徑流及層間越流補給，并與湘江有一定的水力聯系，水量大，汛期時，湘江河水補給場地地下水，枯水季節時，場地地下水向湘江排泄，為孔隙承壓水，主要靠側向徑流和排泄，水位、水量較為豐富，受季節性影響較小，其穩定水位標高介于26.54～28.61 m。其中粉細砂、中粗砂及圓礫均為強透水性地層。

3 基坑帷幕設計

3.1 止水帷幕的必要性

基坑下挖5.0 m左右進入粉質黏土層，將要進入粉細砂或中粗砂層，存在由于承壓水的上覆土層厚度不足抵抗承水壓力而直接導致的管涌、流砂問題，若不進行止水設計將對基坑支護，甚至對基坑周邊的地面建(構)筑物、城市道路產生嚴重影響并造成重大損失，因此在基坑和基礎人工挖孔樁開挖前，必須對基坑進行止水設計和施工。

3.2 基坑止水帷幕設計

1)采用三重管高壓擺噴灌漿方法進行基坑帷幕止水、單排，帷幕軸線距建筑物基礎邊線6.0 m定位，在紅線范圍內改彎取直，布孔孔距1.5 m，各段帷幕軸線位置詳見平面圖。帷幕防滲施工地層為基坑壁四周的粉細砂、中粗砂及圓礫層，使其形成四周封閉止水墻。

布孔孔距1.5 m，拐角點處適當加密(拐角點處鉆孔間距為0.7 m)，施工分兩序進行，連續噴射作業。

2)擺噴墻深度:擺噴板墻頂部深入粉質黏土②層0.5 m，底部深入粉質黏土⑦層0.5 m。

3)灌漿材料為 PO32.5 水泥，漿液水灰比0.8∶1 ～1∶1。

4)施工主要技術參數

高壓水壓強:30～35 MPa，排量:70～75 L/min;空氣壓力:0.5～0.7 MPa，排量:1.4～2.0 m3/min;水泥漿液壓強:0.5 ～0.6MPa。

排量:70～85 L/min比重:1.51～1.60;灌漿旋轉速度:9～11r.p.m，提升速度:8 ～10 cm/min，擺噴夾角:20 ～25°，起擺角:8～12°。

5)誤差要求:漿液比重＜0.02，鉆孔偏差＜10 cm，鉆孔垂直度＜1.5%。

6)高壓擺噴形成的防滲板墻的滲透系數要求達到1.0×10-5cm/s級。

7)高壓擺噴灌漿施工嚴格按有關規程規范要求進行。

8)對基坑止水帷幕采用三角圍堰注水試驗進行檢測，檢測數量≥3處。

4 基坑支護設計

4.1 基坑支護方案選擇

基坑支護的方案很多，如放坡、護壁樁、土釘支護等，各種方案都有其優點與局限性。因此，選擇合理的方案是保證基坑支護工程質量的關鍵，本次基坑支護設計在深入掌握和研究了周邊環境條件和地質勘察資料，與以往類似基坑支護成功經驗的基礎上，經過論證與優化，采用放坡方案。

4.2 設計參數選取

根據基坑高度及周邊環境條件，基坑安全等級為二級，重要性系數γ0=1.0。地面荷載取10 KN/m2，綜合荷載分項系數取1.2γ0。

表1 各巖(土)層主要力學性質指標

4.3 支護設計

根據基坑工程現狀，本基坑采用放坡結合坡面掛網噴射混凝土護面，局部地段(基坑北側西段)采取坡腳花管注漿加固。

5 施工技術要求

5.1 開挖

1)先施工高壓擺噴注漿帷幕，才能進行土方開挖，土方開挖應根據建設方提供的紅線坐標點，按建筑設計單位提供的建筑總平面圖，施測放樣，查清地下管線等埋藏物，經建設方和監理方驗收認可后開始施工。

2)基坑開挖和坡面掛網噴射混凝土護面施工應按設計要求自上而下進行，嚴禁無序大開挖作業。

3)在機械開挖后，應輔以人工修整坡面，修整后的邊坡必須平整并達到設計坡度要求。修坡后，立即噴射混凝土底層，厚度≥15mm，對坡面進行適時保護。

4)基坑邊壁開挖后應及時按設計要求實施支護結構，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。

5)各工序施工均嚴格按現行有關規程規范要求進行。

5.2 注漿花管施工(A1A2段)

1)注漿花管傾角55度，排距1.0 m，水平距離1.0 m。注漿花管施工時如遇障礙物應立即停止施工，并通知設計、甲方與監理，查清地下情況，調整設計后方可繼續施工。

2)注漿花管孔徑D=100 mm。注漿花管成孔施工孔距誤差≤100 mm，孔徑誤差≤5 mm，孔深誤差≤50 mm，成孔傾角偏差≤土釘長度的5%。

3)成孔過程中應做好成孔記錄;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)注漿花管組裝前應進行除銹，按圖焊接船形居中架，每2.0 m設置一組，注漿花管與噴射混凝土之間用“井”字架焊接連接，同時注漿花管與面板加強筋之間用焊接連接。

5)注漿導管頭部應插入孔底30 cm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)注漿花管注漿后3 d內，不得錘擊、碰撞桿體。

7)用于注漿的砂漿強度用70mm×70 mm×70 mm立方體經標準養護后測定，每批至少留取3組(每組3塊)試件。

5.3 排水系統

1)每6 m2布置一個泄水孔，泄水管采用PVC管，泄水管管徑ф40，長500 mm，與水平方向斜角為5°(傾角)。水平孔距誤差≤50 mm，垂直誤差≤100 mm。泄水孔要求平直，孔內泄水管安裝牢靠，在噴射混凝土前安裝牢靠，內填濾水材料。

2)在坡頂做截水溝，尺寸200×200 mm，坡頂1 500 mm范圍內，用水泥砂漿或噴射混凝土覆蓋坡頂，坡頂散水向基坑外按5%坡度流入截水溝。在基坑底修筑排水溝，尺寸300×300，按3‰坡度流向集水井中，排水溝 Mu7.5紅磚砌筑，M7.5水泥砂漿抹面，厚度10 mm。

3)根據基坑內實際情況，布置一定數量的集水井，尺寸1000×1000×1000 mm，用Mu7.5紅磚砌筑，M7.5水泥砂漿抹面，厚度10 mm。

5.4 噴射混凝土面層施工

1)噴射混凝土面層強度為C20，厚度80 mm，噴射混凝土配合比應通過試驗確定。

2)在噴射混凝土前，面層內的鋼筋網片加強筋與土釘焊接，使之牢固固定在邊壁上并要噴射符合規定的保護層厚度要求。

3)鋼筋網片(300 mm×300 mm)可用焊接或綁扎而成，網格允許誤差±10 mm，鋼筋網鋪設時每邊的搭接長度應≥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)噴射混凝土終凝后2 h，應灑水養護7 d。

5)噴射混凝土強度用邊長100 mm立方體試塊進行測定，每批至少留取3組(每組3塊)試件。

6 施工監測和注意事項

1)監測內容:支護位移的量測(基坑邊壁頂部的水平位移與垂直沉降)，地表開裂狀態(位置、裂寬)的觀察，附近建筑物和重要管線等設施的變形測量和裂縫觀察，基坑滲、漏水和基坑內外的地下水位變化。

2)基坑開挖前應做好監測方案:基坑開挖過程中要求保持監測的連續性，進入關鍵施工工序時應增加監測的頻率并及時整理、分析原始數據，一旦出現危害邊坡安全的趨勢，及時發出警報，以便及時采取緊急措施。

3)應特別加強雨天和雨后的監測，并對可能危害支護結構安全的水害來源仔細觀察，并采取應急措施。

4)在施工開挖過程中，基坑頂部的沉降、位移觀察極限值。

5)信息化施工:本基坑支護工程是一項風險較高的施工工程，為確保基坑支護安全，必須在施工過程中實施信息化施工。要求施工單位按后效監測的技術規定在基坑場地或附近地段設置位移觀測點，監測基坑及鄰近建筑物、道路的水平位移情況，對噴錨設計方案通過信息化施工法加以補充完善。通過信息化施工，及時了解和掌握整個場地動態變化，發現異常，及時作出反應，研究相應對策，采取相應措施，解決出現的問題，確保施工順利進行以及基坑穩定。

6)在基坑的施工和使用期間，應嚴格控制不利于邊坡穩定的因素產生和發展。不能隨意開挖坡腳，防止坡頂超載。應避免地表水和地下水大量滲入坡體。

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