大厚度濕陷性黃土基坑支護設計實例

趙倩

(山西省勘察設計研究院，山西太原 030013)

0 引言

深基坑支護中，常采用混凝土灌注樁、土釘墻等施工方案，但是，在濕陷性黃土地區，浸水后土體結構迅速破壞，并產生顯著附加下沉，容易造成嚴重后果。

本文結合太原某基坑工程實例，著重介紹了大厚度濕陷性黃土的支護設計和應用情況。

1 工程概況

擬建建筑物包括1號，2號，3號，5號商鋪樓，地上3層，地下2層;4號商鋪樓，地上8層，地下2層。1號，2號，3號，5號采用天然地基，不進行處理;基礎采用獨立基礎加防水板;4號采用柱下墻下后壓漿灌注樁處理;基礎采用承臺加防水板。1號，2號，3號，5號采用鋼筋混凝土框架結構;4號采用鋼筋混凝土框架—剪力墻結構。基坑，南北寬120.0 m×東西長135.0 m，深度12.1 m～15.6 m。

基坑北側、西側為街道;東南角鄰近6層建筑物，南北向距離約15.0 m，東西向距離約6.0 m，鄰近的開閉所，南北向最近1.7 m，東西向最近3.4 m;東側鄰近5層建筑物，距離約10.0 m。

場地地貌單元屬汾河東岸Ⅱ級階地與東山山前洪積扇前緣交界地帶。勘察深度范圍內地基土沉積時代成因類型自上而下依次為:第四系全新統人工堆積物(Q2ml4)，以第①層填土層底為界;第四系全系統中、早期河流相沖洪積層(Q1al+pl4)，以第④層粉土層底為界;第四系上更新統沖洪積地層(Q3)，以第⑤層粗礫砂層層底為上界，本次勘察未揭穿該層。

在所勘探深度范圍內，場地地基土巖性構成及分布自上而下分述如下:

第①層填土層(Q2ml4):分為兩個亞層:

①1雜填土層，呈雜色，主要由建筑垃圾、碎磚、石塊、混凝土塊等組成，局部為混凝土路地面。該層結構松散。

①2素填土層，呈褐黃色，含云母、少量磚塊、磚屑、煤屑、氧化鐵、植物根等，巖性主要以粉土為主。稍濕、密實，中壓縮性。

第②層，濕陷性粉土層(Q1al+pl4):呈褐黃～黃褐色，含云母、煤屑、氧化鐵、鈣質菌絲等，巖性以粉土為主，夾有粉質粘土及粉、細砂薄層。根據GB 50025-2004濕陷性黃土地區建筑規范附錄C判定不屬新近堆積黃土。稍濕，稍密，具蟲孔，具濕陷性，中～高壓縮性，實測標準貫入平均擊數7.6擊。

另該層上部夾有0.50 m～3.60 m厚度不等稍密狀態的②1粉砂層，中部夾有0.90 m～1.40 m厚度不等稍密狀態的②2細砂、中砂，局部為粗礫砂層，褐色，礦物成分以石英、長石為主，含云母、礫石等，稍濕，松散～稍密，實測標準貫入平均擊數6.5擊。

第③層粉土層(Q1al+pl4):呈褐黃～黃褐色，含云母、煤屑、氧化鐵、鈣質菌絲等，局部夾有粉砂。稍濕～濕，稍密～中密，中壓縮性，實測標準貫入平均擊數10.3擊。

另在場地中南側大部分鉆孔在該層頂部揭露有0.60 m～3.20 m厚度不等③1細砂層，該層主要由細砂組成，局部為粉砂、中砂及粗礫砂，礦物成分以石英、長石為主，含云母、礫石，褐色，稍濕，中密，實測標準貫入平均擊數20.7擊。

第④層粉土層(Q1al+pl4):呈褐黃～黃褐色，含云母、氧化物等，局部夾有粉質粘土薄層。濕，中密～密實，中壓縮性，實測標準貫入平均擊數17.2擊。

第⑤層中粗砂層(Q3):呈褐色，以中砂、粗砂為主，局部為粉砂，礦物成分以石英、長石為主，含云母、礫石、氧化物、粉土薄層等，場地西側層頂局部為粉土。中密～密實，實測標準貫入平均擊數32.9擊，重型動力觸探實測擊數平均21.5擊。

勘察深度范圍內，實測地下穩定水位位于自然地表下13.60 m～14.95 m之間，在基坑開挖深度附近。主要巖土參數見表1。

表1 主要巖土參數

2 基坑圍護結構選型

本工程北區基坑側壁安全等級為一級;按臨時結構支護設計，使用期限為12個月，本工程位于繁華城市中心，周邊建筑物、地下管線復雜，多處探明防空洞，基坑坑底以上2.0 m～3.0 m具有地下水位，支護條件、地質條件十分復雜，設計中采用不同方式分段進行支護，基坑東、北側上部采用放坡+土釘，下部采用灌注樁+預應力錨索;西、南側上部采用放坡+土釘，下部采用雙排攪拌樁+鋼筋支護。基坑內降水采用管井，止水帷幕采用雙排深層攪拌樁。另外，為防止基坑降水給周圍臨近已有建筑物和公共設施造成危害，在基坑外側四周布設回灌井。

3 支護設計

表2 錨索計算結果

支護設計采用北京理正深基坑支護軟件計算方法，計算簡圖和計算結果分別見圖1～圖4，表2。

圖1 支護（土釘）斷面計算簡圖

圖2 支護（灌注樁）斷面計算簡圖（單位：m）

4 支護方案

上部采用放坡+土釘;坡率1∶0.45，土釘水上采用22鋼筋(HRB335鋼筋(Ⅱ級鋼))和7號角鋼，干作業成孔，水平間距2.6 m，豎向間距1.5 m;水下采用打入錨管，錨管采用φ48 mm，壁厚3.5 mm/3.0 mm的鋼管;注漿材料采用42.5普通硅酸鹽純水泥漿，水灰比0.45～0.55，每米水泥用量約40 kg(現場試驗確定)，注漿應飽滿。

圖3 內力與位移包絡線圖

圖4 地表沉降圖

支護樁采用灌注樁，樁徑800 mm。樁頂埋深6.5 m，樁長15.0 m，樁間距為1.5 m，樁與地下室外墻凈距1.1 m。

基坑開挖后及時掛網噴面，網片采用φ6.5(HPB300鋼筋(Ⅰ級鋼))鋼筋@200 mm×200 mm，加強筋14(HRB335鋼筋(Ⅱ級鋼))，土釘與加強筋滿焊連接。

基坑局部采用雙排攪拌樁作為止水帷幕，樁徑500 mm，樁距、排距均為350 mm，樁頂埋深10.6 m，樁長8.0 m。攪拌樁中插入22鋼筋(HRB335鋼筋(Ⅱ級鋼))，間距700 mm，排距350 mm，長度8.0 m。全樁采用四攪兩噴工藝，水泥采用32.5礦渣水泥，水灰比0.45～0.55，攪拌樁水泥用量60 kg/m。

5 結語

在該工程設計中，采用了多種方式、分段支護的方法，在東、北側，采用新型長螺旋壓灌技術，施工灌注樁;螺旋鉆孔掏土，施工錨索;在西、南側，采用間隔性不注漿、不成孔土釘墻支護;最大限度減少對土層的擾動。本次基坑支護設計充分利用濕陷性黃土自立性的特征減少造價200余萬元。

［1］ JGJ 167-2009，濕陷性黃土地區建筑基坑工程安全技術規程［S］.

［2］ 龔曉南.深基坑支護手冊［M］.北京：中國機械出版社，2011.

［3］ JGJ 120-2012，建筑基坑支護技術規程［S］.