毛寶江 李永基 樊朝金

1 工程概況

濰坊市十笏園文化街區(qū)項(xiàng)目位于向陽(yáng)路和東風(fēng)大街東北角,與腦科醫(yī)院鄰近,基坑周長(zhǎng)1 400 m,開挖深度約為12 m。

該工程基坑?xùn)|北側(cè)為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)單位十笏園博物館,基坑開挖邊線距古圍墻僅5 m;基坑南側(cè)及西側(cè)的東風(fēng)大街、向陽(yáng)路為市區(qū)縱橫主干道,大型公交、施工商品混凝土運(yùn)輸車及其他社會(huì)車輛眾多;基坑西南側(cè)距開挖線5 m范圍內(nèi)有層數(shù)為10層的腦科醫(yī)院,并帶有消防水池、露天停車場(chǎng)。

2 工程地質(zhì)條件對(duì)基坑支護(hù)的影響

①雜填土,均厚為4.0 m;②粉質(zhì)黏土,均厚為 2.27 m,C=16.2 kPa,γ=19.5 kN/m3,Φ=16.1°;③粉土,均厚 3.20 m,C=14.6 kPa,γ=19.1 kN/m3,Φ=19.3°;③-1粉質(zhì)黏土,均厚 1.44 m,C=28.9 kPa,γ=19.4 kN/m3,Φ=15.5°;④粉細(xì)砂,均厚為6.93 m,γ=20 kN/m3,Φ=27.2°;④-1粉質(zhì)黏土,均厚 1.46 m,C=26.1 kPa,γ=19.8 kN/m3,Φ=19.5°。

硬塑狀態(tài)的粉質(zhì)黏土螺旋鉆進(jìn)效率低,帶水鉆進(jìn)起到良好的潤(rùn)滑作用,效率大大提高,但鉆進(jìn)時(shí)易產(chǎn)生大量的泥漿,且在鉆孔孔壁形成了一層泥皮,影響注漿體與土層的粘結(jié)強(qiáng)度。為確保注漿體與土層的粘結(jié)強(qiáng)度,施工時(shí)進(jìn)行干鉆;為提高施工效率也可采用水泥漿護(hù)壁;粉土開挖自立性差,開挖過程中呈塊狀塌落,易出現(xiàn)倒坡,施工難度大,甚至影響基坑邊坡的整體穩(wěn)定。

3 水文地質(zhì)條件對(duì)基坑支護(hù)的影響

場(chǎng)地地下水屬第四系孔隙水,具微承壓性,地下水的穩(wěn)定水位埋深為9.40 m～10.20 m,相應(yīng)標(biāo)高 20.60 m～19.80 m。水位年變幅1.50 m～3.00 m。基坑開挖深度在12.00 m,穩(wěn)定水位以下1.80 m～2.60 m。地下水位下錨桿成孔困難,尤其在砂層,塌孔掩埋鉆桿,成孔過程中不斷出砂,影響基坑邊坡后側(cè)土體穩(wěn)定;無帷幕開挖施工,地下水夾帶著粉質(zhì)黏土形成的泥漿或粉細(xì)砂從坡面滲出,坡面滲水受損,噴射混凝土與受噴面粘結(jié)力變低;噴層厚度過小,粗骨料無法嵌入塑性的砂漿層,回彈率高;噴層厚度過大,影響噴射混凝土的粘結(jié)力和凝聚力,造成離層或混凝土自重過大附帶滲水泥層墜落。

4 支護(hù)方案的比較選擇

4.1 樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)

如圖 1所示,整平場(chǎng)地進(jìn)行支護(hù)樁施工,樁徑600 mm,樁長(zhǎng)18.00 m,嵌固深度6.00 m,樁間距1.10 m;在支護(hù)樁間進(jìn)行旋噴樁止水帷幕施工,樁徑900 mm,樁長(zhǎng)13.70 m,水泥用量300 kg/m,與兩側(cè)的支護(hù)樁咬合200 mm;樁頂設(shè)鋼筋混凝土冠梁,將樁體進(jìn)行整體連接。支護(hù)樁上設(shè)4道預(yù)應(yīng)力錨桿,長(zhǎng)16 m,以2支[20的槽鋼為承壓體施加預(yù)應(yīng)力穩(wěn)固樁體。

4.2 復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)

如圖2所示,基坑邊坡沿上周邊按 1∶0.2的坡度分層開挖至-8 m的支護(hù)樁頂,上部8 m土體設(shè)3道錨桿,縱橫間距分別為2.2 m和2.0 m,長(zhǎng)度分別為12 m～18 m。整個(gè)坡面掛鋼筋網(wǎng),以錨桿為節(jié)點(diǎn)設(shè)縱橫肋梁,噴射混凝土工藝?；?8 m標(biāo)高處進(jìn)行支護(hù)樁施工,樁徑 600 mm,樁長(zhǎng) 10.7 m,嵌固深度 6.00 m,樁間距1.10 m;在支護(hù)樁間進(jìn)行旋噴樁止水帷幕施工,樁徑900 mm,樁長(zhǎng)10.7 m,水泥用量300 kg/m,與兩側(cè)的支護(hù)樁咬合200 mm;樁頂設(shè)鋼筋混凝土冠梁,將樁體進(jìn)行整體連接。支護(hù)樁上設(shè)1道錨桿,長(zhǎng)18 m,以2支[20的槽鋼為承壓體施加預(yù)應(yīng)力穩(wěn)固樁體。

4.3 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)

如圖3所示,土釘墻施工配合土方開挖分層支護(hù)。機(jī)械開挖后,人工修整坡面,坡面平整度允許偏差±20 mm,鉆孔安設(shè)土釘、注漿、綁鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土。坡頂坡面坡腳形成組合排水系統(tǒng):坡頂設(shè)止水磚臺(tái)防止雨水倒灌入基坑、坡面設(shè)泄水管導(dǎo)出坡面滲水、坡腳設(shè)排水溝。

5 施工方案選擇結(jié)論

樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)雖然變形較小,安全系數(shù)高,但工期較長(zhǎng),造價(jià)相對(duì)較高。復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)和土釘墻配合土方分層開挖支護(hù),不單獨(dú)占用工期,造價(jià)相對(duì)樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)較低,并且復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形在可控范圍內(nèi),確保不對(duì)周邊的建筑物產(chǎn)生影響。土釘墻從機(jī)理上講允許基坑有一定的變形,因十笏園古墻和腦科醫(yī)院露天停車場(chǎng)均在變形范圍內(nèi),很可能因土體變形拉裂古建筑圍墻和產(chǎn)生停車場(chǎng)的地面裂縫,容易引起恐慌,同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地放坡條件也不允許。綜合考慮,最終選擇復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。

6 復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)施工

復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)施工與土方分層開挖交叉進(jìn)行,不單獨(dú)占用工期。土方每次的開挖深度相對(duì)該排錨桿豎向間距深50 cm,并留足6 m的錨桿機(jī)工作面后,可在中間先進(jìn)行土方開挖。待上一層支護(hù)工作完成,漿體和混凝土肋梁達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度并對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿張拉完成后進(jìn)行下層土方開挖,施工時(shí)必須與土方工程配合,依次分步提供施工作業(yè)面。待挖至-8 m進(jìn)行支護(hù)樁施工時(shí),需留足相對(duì)較大的工作面,要求不小于15 m,為提高土方開挖施工進(jìn)度,可在打樁機(jī)工作面外先進(jìn)行中間土方開挖,完成支護(hù)樁和帷幕施工并待樁體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再貼樁進(jìn)行土方開挖,最后進(jìn)行樁體部位的1道預(yù)應(yīng)力錨桿施工和張拉作業(yè)。

7 施工監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)第三方監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,自基坑開挖施工以來,歷經(jīng)大的坡頂動(dòng)荷載(商品混凝土車、土方運(yùn)輸車輛)、雨季水位上漲等情況,周邊道路、建筑物、古墻均未出現(xiàn)超過設(shè)計(jì)要求的沉降及位移裂縫,支護(hù)樁頂最大位移為5 mm,遠(yuǎn)小于基坑預(yù)警值——基坑開挖深度的3‰(即36 mm)和設(shè)計(jì)允許變形值20 mm的要求。

8 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力錨桿肋梁+樁錨+帷幕復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)有效保證了基坑的正常施工,并具有安全性能高、造價(jià)低、工期短等優(yōu)點(diǎn)。施工完成后周邊建筑物、道路、管線未出現(xiàn)位移及變形,取得了良好的社會(huì)效益。同時(shí)主體地下結(jié)構(gòu)墊層與筏板及時(shí)跟進(jìn)施工,對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和防止坑底因雨季水位上升而隆起起到了控制作用,降低了工程風(fēng)險(xiǎn)。

[1] 劉國(guó)彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].第 2版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.

[2] CECS 22∶2005,巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 李自明.復(fù)合支護(hù)形式在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].山西建筑,2008,34(2):120-121.