城市中心工程地質復雜地區基坑支護

張訓玉

(北京市地質工程公司, 北京 100039)

0 引言

隨著城市建筑大量增加,促進了城市地下空間的開發利用.地鐵工程是現代城市建設的發展方向,涉及到大量的地下基坑工程,基坑支護變得越來越復雜,北京市城市建設基坑的深度甚至達到30m.下面將以北京市第三十五中學為例,介紹工程地質復雜條件下,基坑支護方案的選擇及工程安全控制措施.

1 基坑工程簡介

北京市第三十五中學1#、2#樓建設工程為地上3～4層、地下2層,地下建設施工基坑開挖深度8.40～11.3m.

2 基坑巖土工程地質簡況

建設場區位于金溝河故道,場地基本平坦,地面標高49.11～51.00m.勘探深度50m揭露的土層如下.

(1)人工堆積

①雜色,稍濕,稍密渣土;

(2)第四紀沉積

②-1層砂質粉土及粘質粉土,黃棕色,濕,中密～密實;

②-2層粉質粘土及重粉質粘土,黃棕色,很濕,可塑;

②-3層細砂及粉砂,黃棕色,濕,密實;

②-4層卵石,雜色,濕,中密;

②-5層粉質粘土,黃棕色,很濕,可塑.

工程勘察期,于20m深的鉆孔中未見地下水位,基坑局部有上層滯水.該區近幾年地下潛水埋深大于20m.

3 工程支護設計方案

工程設計初期,采用復合土釘墻、護坡樁加錨桿分6段進行支護.后期為保證風井及冷卻塔的正常使用,在地鐵四號線新街口站風井、冷卻塔臨近處采用人工挖孔樁加錨桿、人工挖孔樁加支撐支護,具體參數如下.

(1)Ⅰ、Ⅱ段護坡樁、預應力錨桿:在魯迅故居西側及北側部分坡段距離基坑開挖線較近部位,采用護坡樁+預應力錨桿支護.樁頂位于自然地面,樁身設置一道預應力錨桿,一樁一錨;連梁(高X寬)為500X600,配筋為6Φ20,箍筋為Φ6.5@200,澆筑C25混凝土.樁間掛網采用20mm規格的鋼板網,用射釘槍及"T"型釘固定在樁及坡面上.外噴厚度為30～50mm的混凝土,其水泥、砂、石配合比為1∶2∶2.護坡樁及預應力錨桿技術參數如表1～2.

(2)Ⅰ段土釘墻:1#樓基坑支護深度為8.4m,遠離魯迅故居坡段擬以1:0.2放坡做土釘墻支護.邊坡面層掛φ6.5 @200X200鋼筋網,每排土釘橫向設置一根Ф20通筋,通筋與土釘主筋端部以"L"型焊接牢固,然后噴射素混凝土(厚約80～100mm).其混凝土水泥、砂、石配合比為1:2:2,強度達到C20.土釘墻技術參數如表3.

表1 Ⅰ、Ⅱ段護坡樁技術參數表

表2 Ⅰ、Ⅱ段護坡樁預應力錨桿技術參數

表3 Ⅰ段土釘墻技術參數

(3)Ⅱ、Ⅲ段土釘墻:2#樓(體育場)邊坡支護深度10.6m及11.3m部分,擬以1:0.2放坡加兩道預應力錨桿做復合土釘墻支護.邊坡面層掛φ6.5 @200X200鋼筋網,每排土釘橫向設置一根Ф20通筋,通筋與土釘主筋端部以"L"型焊接牢固,然后噴射素混凝土(厚約80～100mm),混凝土水泥、砂、石配合比為1:2:2,強度達到C20.土釘墻技術參數列入表4.

表4 Ⅱ、Ⅲ段土釘墻技術參數

注:Ⅱ段土釘墻為1～6道;Ⅲ段土釘墻為1～7道.

(4)Ⅳ段噴錨:1#樓西北角及西側中間段,以1:0.6放坡掛網噴砼支護.邊坡面層掛鋼板網,以間距1.5m梅花形打入長50cmФ14 T型摩擦土釘,然后噴射素混凝土(厚約30～50mm),混凝土水泥、砂、石配合比為1:2:2,強度達到C20.

(5)地鐵四號線風井及冷卻塔處為重點設計,分三段進行支護.

風亭東側采用護坡樁加內支撐支護,參數如表5、6.連梁技術參數(高X寬)為600X800,配筋為6Φ14, 8Φ16,箍筋為Φ10@200,Φ10@400,澆筑C30砼.

表5 護坡樁技術參數

表6 內支撐參數

表7 護坡樁技術參數

表8 預應力錨桿技術參數

冷卻塔東側采用護坡樁加錨桿支護.冷卻塔南側采用護坡樁加錨桿支護,參數如表7、8.

具體支護分段位置見圖2.

4 施工重點控制

本工程西北角緊鄰地鐵四號線新街口站風井及冷卻塔處,采用人工挖孔樁和內支撐.

(1)人工挖孔樁

人工挖孔樁施工地下障礙物識別及施工安全控制.挖孔樁施工過程中要保持現場巡視, 對開挖過程中遇到的不明管線進行識別, 并對照管線圖進行確認.在施工過程中, 如發現圖紙未標識的通訊電纜、備用光纜, 應及時保護.

人工挖孔樁施工應按照操作規程進行,邊挖邊護壁,保證足夠養護時間, 防止支護強度不足造成塌方;挖孔照明采用低壓照明燈, 保持孔底通風, 保證施工安全.在施工過程中關注風井及冷卻塔的位移及沉降變化,如發現異常情況,應采取措施,以保證施工安全.

(2)內支撐施工

內支撐(也叫鋼支撐)的穩定性是控制基坑穩定的重要因素,須嚴格按設計要求選用、安設.鋼支撐的架設須準確到位,按設計圖的要求施加預應力.鋼支撐應隨挖隨撐,避免造成維護結構變形.在基坑開挖及主體結構施工期間,嚴禁施工機具碰損支撐系統.從鋼支撐架設到拆除的整個施工過程中,必須保證穩定及強度變形的要求.

5 結語

北京市目前采用的主要基坑支護方式,有護坡樁、錨桿、土釘墻、內支撐等,一般采用幾種支護方式組合以提高安全性.設計及施工工作要緊密結合周邊環境條件進行,既要利用多種支護方式組合提高基坑安全可靠性, 又要考慮降低基坑支護的造價,因地制宜施工.

北京市第三十五中學基坑項目緊臨地鐵站的風井及冷卻塔,因作業面小,機械無法施工.因此,根據實際情況采取了樁錨支護、復合土釘墻和樁加內支撐方案,取得了良好的支護效果.

[1] 顧曉魯, 錢鴻縉, 劉惠珊.地基與基礎(第三版) [M ].北京: 中國建筑工業出版社, 2003.

[2] 尉希成.支擋結構設計手冊[M ].北京: 中國建筑工業出版社,1997.

[3] 陳禮儀, 胥建華.巖土工程施工技術[M ].四川成都: 四川大學出版社, 2008.

[4] 茅均標, 周旭榮, 茅軍念, 朱曉瓊.北京創世紀大廈工程深基坑邊坡支護設計與施工.探礦工程(巖土鉆掘工程), 2006(5):1～4.