某辦公樓基坑支護工程設計實例

2014-12-06 04:10:06合肥鈺豐建筑工程有限責任公司安徽合肥232001

安徽建筑 2014年6期

萬明（合肥鈺豐建筑工程有限責任公司，安徽合肥 232001）

1 工程概況

某工程為一幢23層辦公樓，設2層地下室（北部一跨為一層地下室），需做基坑支護設計。該基坑工程開挖深度，從自然地坪算起為9.18m，基坑東西長約74.3m，南北寬約55.2m。基坑北側和西側各有1幢1層的鋼結構廠房，離基坑邊距離約2～6m；南側為空地，可作施工區和生活區；東側為一條市政道路，距離基坑邊約4.5m。

2 工程地質條件

擬建場地地形平坦，屬江淮丘陵地貌單元。地層結構簡單，分布連續性較好，但層位變化較大。根據業主提供的勘察報告，開挖深度范圍內地層主要由雜填土和粘土組成，各項相關巖土指標見表1。

擬建場地在雜填土層中賦存有上層滯水型地下水，地下水補給主要來源于大氣降水及地表水滲入，其水位在不同季節變化幅度約為2m。

3 基坑支護設計

3.1 工程特點

①基坑北側和西側均有一座廠房，距離基坑邊界很近，開挖期間要保證不影響其正常生產；

②主樓基礎設計采用人工挖孔樁，基坑暴露時間較長，要求支護結構安全穩定性較高；

③基坑開挖面積不大，但開挖深度較深，屬深基坑范疇，業主對工程造價和工期要求均較高；

基坑支護設計參數表表1

④南側雖有一塊空地，但面積不大，基坑支護設計時要綜合考慮施工場地的大小。

3.2 設計原則

鑒于本工程的復雜性與特殊性，專家一致認為：按一級基坑進行設計和施工。在本工程中，我們運用系統工程的觀念，采用定性類比、定量計算及綜合集成的科學方法，從系統整體出發，根據系統總體最優化的原則，綜合考慮設計、施工、工期、造價、氣候等諸因素，采用動態設計法及信息化施工法，以達到優化設計、降低造價和縮短工期的目的。

3.3 支護結構設計

根據場地地質水文條件、周邊環境以及專家意見，最終確定以樁錨支護體系作為整體支護方案。本支護設計的重點和難點在于基坑的北側和西側，下面對北側和西側基坑支護設計作以下闡述。

3.3.1 北側

圖1 基坑北側支護剖面圖

基坑北側廠房基礎埋深2.5m，距離坑邊較近為2.3m，坑邊到基礎外邊之間的土層采用壓密注漿加固土層3.5m深度。基坑最北側有一大約8m跨為一層地下室，為純地下室部分。綜合考慮造價和支護安全性，保留這一跨土層不進行開挖，可以降低支護深度，節約成本。如圖1所示，采用直徑為800mm的鉆孔灌注樁進行懸臂支護，錨固深度7m，坑底以下錨固深度3.3m，達到支護結構安全性的目標。保留的土層以放坡系數為0.6進行放坡，坡面加設土釘鋼筋網片，等主體結構擋土墻澆筑穩固完畢后，放坡處用級配砂石進行回填。

3.3.2 西側

基坑西側廠房距離坑邊約6.5m，埋深約2.5m。離坑邊1.5m處有排雨水管道經過，且設置了3個管道檢查井，如圖2所示。為了保證管道的安全性，將直徑為800mm的鉆孔灌注樁樁頂坐標設計為-2.000m位置。樁長13m，設計錨固深度為5.5m，若在坑底遇到中風化巖層，在保證錨固深度2.5m的基礎上入中風化巖1m。由于支護樁懸臂較長，樁體采用2道長度為15m的錨索進行錨固，以保證支護樁的穩定性。

圖2 基坑西側支護剖面圖

3.3.3 北側和西側理正軟件分析

用理正深基坑設計軟件進行基坑北側和西側的支護剖面進行校核，布置施工超載20kN/m2和廠房荷載30kN/m2，分3次進行基坑開挖，分析得出各工況下支護剖面位移和受力曲線圖，如圖3～圖5所示。

從圖3～圖5中可以看出，在基坑開挖過程中，支護結構位移最大約為7mm,滿足規范要求；根據圖中的最大彎矩和剪力，可以進一步設計冠梁和支護樁配筋，以完善基坑支護設計相關內容。

由于北側和西側均有原有建筑廠房，基坑開挖過程中對地面沉降要求較高，從圖6可以得出，拋物線法計算出的最大沉降量僅為5mm，滿足規范要求。

4 結語

基坑工程是一個復雜系統，涉及強度與變形、土與支護結構的共同作用、時空效應、施工工藝等諸多綜合性的巖土工程問題。在進行基坑支護設計時，應綜合考慮地層信息、周邊環境以及基坑本身特點，達到經濟合理的目標。在本工程中，北側留一層地下室部分土體不進行開挖，降低支護深度，節約了造價；關于西側和北側的支護設計，最終的地面沉降僅有5mm，保護了地面建筑物的安全。