陳 敏

(中南林業(yè)科技大學土木工程與力學學院,長沙410004)

近20年來,我國城市發(fā)展加速,人們需要越來越多的高層、超高層建筑,以及開發(fā)利用地下空間來緩解土地資源緊缺的矛盾.城市內(nèi)建筑物密集,地下管線眾多,同時新建結(jié)構(gòu)往往靠近主要干道,基坑支護的重要性不言而喻.樁錨支護在限制圍護結(jié)構(gòu)的位移,從而保證周圍建(構(gòu))造物的安全和正常使用方面具有明顯的優(yōu)越性,因而常常被選作深基坑的支護方案.

樁錨支護是由懸臂樁和抗拔錨桿(索)共同工作來確?；雍椭車?構(gòu))造物的安全.但錨桿(索)的抗拔力通常取決于基坑周圍土或巖層的抗剪強度.在深基坑工程中,常常會碰到這樣一種情形,基坑深度和周邊環(huán)境最好采用樁錨支護方案,但基坑周圍有較厚的回填土,使得錨桿(索)無法提供足夠的抗拔力.本文結(jié)合一個工程實例,就如何解決此類問題提出了應對措施,具備一定的參考價值.

1 工程及水文地質(zhì)概況

長沙市某工程,地上3層,地下 4層,西側(cè)臨近城市主要干道,原為7～8 m的土質(zhì)邊坡,南面、東面和北面均有6層或7層的居民樓,離基坑邊緣最近距離分別為8.65 m、5.5 m和10.0 m,具體平面布置如圖1所示.相對于南面、東面和北面,基坑開挖深度為15 m,西面開挖深度約為4～5 m.基坑范圍內(nèi)各土層物理力學性質(zhì)見表1,但基坑周邊各土層厚度并不一致.南側(cè)和東側(cè)素填土厚度為1.5 m～2.8 m,而北面素填土厚度卻達到8.5 m.地下水位主要存在于卵石層,含水量隨季節(jié)性變化較大.根據(jù)工期安排,地下水位以下基坑開挖及基礎(chǔ)施工時,已進入秋冬季節(jié),故不必考慮止水措施.

圖1 基坑平面布置圖

表1 各層土的物理性質(zhì)參數(shù)

粉質(zhì)粘土② 19.0 25 12 42卵石③ 19.8 / 30 280殘積粉質(zhì)粘土④ 19.5 45 15 65強風化泥質(zhì)粉砂巖⑤ / / / 360

2 支護方案

基坑西側(cè)開挖深度為4～5m,但坑邊離馬路達16.5m,且土質(zhì)較好,采用放坡開挖.其余三面均有多層住宅樓,且開挖深度最深達15m,安全等級為一級,因而對基坑變形有嚴格要求.東側(cè)和南側(cè)分別有2棟7層和1棟6層的住宅樓,均為條形基礎(chǔ),埋深2m,回填土較淺,采用樁錨支護較為合理.通過商業(yè)軟件的計算分析,基坑東側(cè)和西側(cè)選用直徑1 m,間距2.2m,嵌固深度7.6m的單排樁;同時加5排錨桿,首排錨桿加在開挖深度為3m的位置,水平間距2.2m,豎向間距分別為2m和2.2m;基坑側(cè)壁的水平位移,整體穩(wěn)定性,抗傾覆穩(wěn)定性和抗隆起驗算均滿足規(guī)范要求[1,2].此種情形的樁錨支護設(shè)計和施工已比較成熟,此不多述.

基坑北側(cè)素填土達8.5m,其下分別為3m的粉質(zhì)粘土,5.1m的卵石層,4m的殘跡粉質(zhì)粘土,然后是強風化泥質(zhì)粉砂巖.通常要對素填土進行地基處理后,再布置錨桿.地基處理的方法有高壓噴射注漿和水泥土攪拌法[3],但成本較高.注意到北面7層的住宅樓采用的是機動洛陽鏟灌注樁基礎(chǔ),持力層為卵石層,則地面超載大為減小.于是支護方案做如下調(diào)整:排樁采用樁徑1.2m,間距2.2m的人工挖孔灌注樁,冠梁截面為1300×700;加4排錨索,首排錨索距基坑頂部距離為6m,水平和豎向間距同為2.2m;同時嚴禁在基坑回填之前該側(cè)基坑頂部堆載超過5kN/m.通過商業(yè)軟件計算分析,基坑頂部的最大水平位移為29.97mm,整體穩(wěn)定安排系數(shù)為1.579,抗傾覆安全系數(shù)為1.414,抗隆起驗算安全系數(shù)為3.393,均滿足規(guī)范要求[1,2].為防止意外發(fā)生,有必要對北側(cè)住宅樓洛陽鏟灌注樁進行保護,于是在靠近住宅樓1.5～2m處布置兩排花管,并靜壓注漿,見圖1.花管直徑 50mm,間距450×450mm,開孔成梅花形布置,每米不少于8個,注漿壓力為0.3～0.5MPa,鋼管底部進入粉質(zhì)粘土層500mm.北側(cè)護壁段剖面如圖2所示.首排錨索長度達25.5m,其中錨固段長為15.5m,應確保按設(shè)計施工,如施工確有難度,則由設(shè)計方作出適當調(diào)整.

3 變形監(jiān)測

一級邊坡工程應采用動態(tài)設(shè)計法,同時采用信息施工法施工,因此對基坑工程進行監(jiān)測尤為重要.安全等級為一級的基坑應委托有資質(zhì)的監(jiān)測單位進行監(jiān)測.規(guī)范[1,2]對監(jiān)測的項目、測點的布置和監(jiān)測的要求做了明確的規(guī)定,限于篇幅,只列出基坑北側(cè)的位移監(jiān)測情況,以驗證北側(cè)樁錨支護設(shè)計是否合理.圖3為基坑北側(cè)現(xiàn)有住宅和基坑頂部沉降和位移監(jiān)測點布置圖.監(jiān)測表明,沉降監(jiān)測點6～9處,沉降僅為2～3mm,這是因為該住宅樓采用了洛陽鏟樁基礎(chǔ),并且在其外側(cè)布置了2排注漿花管,對樁基礎(chǔ)進行了保護.監(jiān)測點1～5處沉降稍大,為6～8 mm,因為該處為填土區(qū),且在基坑邊緣.監(jiān)測點12、13處的水平位移較大,分別為14mm和15mm,僅為計算值的50%.并且基坑開挖完成后,位移基本趨于穩(wěn)定.其原因可以歸咎為以下三方面:第一,計算程序采用平面假定是偏于安全的;另外兩排注漿花管也起到了一定的作用;第三,地面超載并沒有達到設(shè)計值5 k N/m2.

4 結(jié)論與建議

基坑周圍存在較厚的素填土,且必須采用樁錨支護時,通常要對地基進行處理,以便為錨桿(索)提供足夠的錨固力.這樣將大大提高基建成本.論文結(jié)合一個工程實例,提出了合理經(jīng)濟的解決方案,并得到了滿意的結(jié)果,現(xiàn)將有關(guān)結(jié)論和建議總結(jié)歸納如下:

(1)盡管基坑北側(cè)的住宅樓通過洛陽鏟灌注樁將荷載直接傳到了卵石層,對于地面超載仍需嚴格控制,施工超載不得超過設(shè)計值.

(2)注漿花管對保護洛陽鏟樁基礎(chǔ)和限制基坑水平位移方面具有一定的作用,但難以進行定量分析.設(shè)計時可以把它作為一個安全儲備.

(3)基坑工程不確定性因素較多,因此在施工過程中務(wù)必對基坑及其周圍建(構(gòu))造物的位移和沉降進行監(jiān)測,為動態(tài)設(shè)計提供依據(jù),同時施工方應制定好應急預案.

(4)通常基坑工程出現(xiàn)險情主要是由于地下水沒有得到有效控制,建議合理安排工期,使基坑下部和基礎(chǔ)施工時避開雨季,從而節(jié)省投資.

(5)錨孔孔徑通常為130 mm,當需2根錨桿,且直徑較大時,施工將有困難,建議改用錨索.

[1]中華人民共和國國家標準.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB50330-2002)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[2]中華人民共和國行業(yè)標準.建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程(JGJ120-99)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.

[3]龔曉南.地基處理手冊(第三版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.