劉煥然

(湖北省鄂東北地質(zhì)大隊,湖北孝感 432100)

微型鋼管樁+噴錨支護方法在黃石某基坑支護中的應用

劉煥然

(湖北省鄂東北地質(zhì)大隊,湖北孝感 432100)

通過對某基坑支護工程設(shè)計實例的介紹,闡述在特殊場地條件下進行支護設(shè)計應因地制宜,選擇合適的方案組合。經(jīng)實踐證明,在狹窄場地采用微型鋼管樁+噴錨支護方案是一種行之有效的方法。

微型鋼管樁+噴錨支護;方案比選;支護設(shè)計

1 工程概況

擬建的黃石某大廈設(shè)計由一棟主樓和裙樓組成:主樓為地上18層,附樓為3層商場,均采用框架結(jié)構(gòu),人工挖孔樁基礎(chǔ),底下為連為一體的一層地下室。擬開挖基坑大致呈矩形,南北向長54 m,東西向?qū)?3.6 m,基坑開挖面積約2 400 m2,基坑周長約200 m。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

擬建筑場區(qū)位于黃石市流星花園酒店旁,原黃石市物資集團物資倉庫內(nèi)。地貌單元屬于長江一級階地,場地因人工改造、機械推填,地勢較為平坦,場地標高位于17.90～18.46 m,最大高差約0.56 m。

2.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報告,并結(jié)合地層形成時代、成因、沉積特征、工程地質(zhì)性質(zhì),場區(qū)在勘察深度范圍內(nèi)賦存的地層可分為四個地質(zhì)單元層,其巖土工程特征分述如下:

①層雜填土(Qml) 灰黑色,灰褐色,濕,土質(zhì)松散,欠固結(jié),均勻性差,以粘性土為主,夾有大量煤渣及少量碎石、磚塊,部分地段為薄層砼,該層全場均有分布。該層層厚1.60～4.2 m。

④層灰?guī)r(T1dy) 青灰色,灰白色,中—微風化狀,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育,裂隙中多為白色方解石石脈,巖石較破碎。

2.3 水文地質(zhì)條件

該場地地下水為上層滯水,賦存于上部雜填土中,地下水補給來源為大氣降水及地表散水補給,無統(tǒng)一自由水面,水位受周邊環(huán)境的影響而變化,雨季水位高,旱季水位低,勘察期間測得地下穩(wěn)定水位埋深為地面以下0.65～1.05 m。

根據(jù)場區(qū)水質(zhì)分析,該場地地下水對砼不具腐蝕性,對鋼結(jié)構(gòu)不具腐蝕性。

2.4 地層概化及各土層設(shè)計參數(shù)選取

為便于分析和計算,根據(jù)勘察報告繪制“基坑周邊地層展開圖”,取用ZK3、ZK2、ZK8勘探孔的地層資料分別用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)的基坑支護設(shè)計計算。

根據(jù)勘察報告,參照湖北省地方標準《深基坑工程技術(shù)規(guī)定》DB42/159—2004,該場地基坑支護設(shè)計參數(shù)按表1選取[1]。

表1 基坑支護設(shè)計參數(shù)表Table 1 Design parameter table of foundation pit support

3 基坑周邊環(huán)境狀況

該基坑地處原黃石市物資集團物資倉庫內(nèi),除基坑西側(cè)建筑物距坑邊較近外,其它各邊雖存在建筑物,但具備一定的放坡空間。附近現(xiàn)有構(gòu)筑物、道路、地下管道等具體情況如下:

基坑西側(cè)地下室軸線距流星花園3層裙樓僅2 m左右,該裙樓基礎(chǔ)為天然基礎(chǔ)。

基坑西北角地下室軸線距現(xiàn)有9層住宅樓8 m左右,坡肩即為施工圍墻,圍墻邊為現(xiàn)有小區(qū)人行通道。

基坑東南角地下室軸線6.5 m處為2層待拆汽車庫房。

基坑北北東角約10.0 m處有3層磚混房,距離基坑東北角約5.0 m處為3層磚混房。

綜合場地地質(zhì)條件、基坑開挖深度、環(huán)境條件因素,確定該基坑安全等級為二級。

根據(jù)建設(shè)單位提供的有關(guān)資料,設(shè)計±0.00=18.60 m。地下室底板面標高為-4.50 m(不含底板及墊層),邊承臺底標高為-5.60 m(含100 mm厚墊層),邊梁底標高按-5.35 m考慮。因周邊邊樁承臺間距較大,可采取跳挖的方式施工,計算深度按各段邊梁底考慮。自然地面標高為18.30 m,則基坑實際開挖深度-5.05 m。

根據(jù)場地地質(zhì)條件以及周邊環(huán)境條件將基坑劃分為:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)。基坑重要性等級為二級。

4 設(shè)計思想及支護方案比選

4.1 設(shè)計思路

基坑支護的原則是:

(1)保證施工安全可靠 保證附近現(xiàn)有建筑物、道路、基坑支護體系的安全。

(2)經(jīng)濟合理 在保證安全施工的前提下,力求經(jīng)濟合理、節(jié)約支護工程造價。

(3)保證施工工期 在安全經(jīng)濟的前提下,盡量縮短支護工程施工工期。

4.2 基坑特點分析

(1)該基坑局部受地形條件限制,開挖深度在4.85～5.05 m之間。

(2)該基坑坑壁主要由第①層雜填土和第②層粉質(zhì)粘土組成。上部雜填土局部厚度較大,內(nèi)聚力較低,整體穩(wěn)定性差,這使得基坑坑壁易坍塌,難支護;下部粘土力學性質(zhì)較好,利于邊坡穩(wěn)定。

(3)該基坑西側(cè)距三層裙樓太近,不足2 m。不僅無放坡空間,機械施工的空間也十分狹窄。

(4)基坑周邊無地下管線分布。

4.3 支護方案選擇

根據(jù)湖北省地方標準DB42/159—2004《深基坑工程技術(shù)規(guī)定》表6.1.2的推薦,在武漢市深基坑中常用的支護形式有:①自穩(wěn)放坡;②加筋土重力式擋墻;③水泥土重力式擋墻;④噴錨支護;⑤懸臂排樁;⑥樁錨;⑦內(nèi)支撐;⑧地下連續(xù)墻;⑨圍筒。

(1)根據(jù)《深基坑工程技術(shù)規(guī)定》表6.1.2的推薦,如采用自穩(wěn)放坡,其比例為1∶1～1∶1.5,因該區(qū)不具備放坡條件,且基坑開挖較深,沒有施工場地,所以“①自穩(wěn)放坡”不適用。

(2)“②加筋土重力式擋墻”、“③水泥土重力式擋墻”因重點支護地段西側(cè)受場地條件限制,機械設(shè)備無法就位。

(3)“④噴錨支護”適用于深度不超過6 m的基坑,適合本基坑大部分具備一定放坡空間的區(qū)域。

(4)因本基坑面積較大,采用內(nèi)支撐,對土方開挖、地下室外墻的施工均有較大的影響,且施工后要拆掉支撐進行換撐,對工期有影響,綜合考慮并不經(jīng)濟。

(5)“⑧地下連續(xù)墻”可適用于超深基坑,但其造價很高,另外,地下連續(xù)墻一般兼用作為地下室外墻,防滲要求較高,與地下室結(jié)構(gòu)的連接處理工藝較復雜,所以不是本基坑的最佳選擇。

(6)“⑨圍筒”在武漢市的應用不多,經(jīng)驗不足,所以不太適用。

(7)根據(jù)多年進行深基坑設(shè)計和施工的成功經(jīng)驗,決定嘗試采用微型鋼管樁+垂直噴錨支護方案。

綜合以上分析,結(jié)合類似基坑中的成功經(jīng)驗,本深基坑支護設(shè)計應采用以下方案:Ⅰ區(qū)(AB段)采用微型鋼管樁加垂直開挖噴錨支護(局部采用微型鋼管樁加角支撐);Ⅱ區(qū)(BC、DA段)、Ⅲ區(qū)(CD段)采用1∶0.4放坡噴錨支護。

該方案有以下優(yōu)點:

(1)該基坑局部具有一定放坡空間,因地制宜的采用放坡噴錨方案,經(jīng)濟投入少,安全能夠有保證。

(2)在周邊環(huán)境緊張區(qū)域采用微型鋼管樁+噴錨支護,能有效防止坡肩土體滑移,避免坡壁失穩(wěn),可保證周邊建筑物及道路的安全。

(3)工期較短,噴錨及護面隨基坑開挖進行,不占用獨立的施工工期。

(4)噴錨支護中噴砼面層的密閉性,解決了上部填土層向基坑內(nèi)滲水的問題,保證了基坑內(nèi)有一個干燥的作業(yè)環(huán)境。

(5)靈活合理運用不同的支護方式,因地制宜地采用綜合支護方案,則既可確?；拥陌踩?也可做到造價經(jīng)濟。

5 基坑支護設(shè)計

5.1 Ⅰ區(qū)支護設(shè)計

Ⅰ區(qū)基坑開挖深度5.05 m,支護總長度約為71 m。

該區(qū)基坑采用垂直開挖和支護,自然地面標高按18.30 m考慮,邊坡開挖前先沿坡肩打入一排豎向微型鋼管樁抗滑加固,微型鋼管樁頂端施工冠梁,坡面采用噴錨支護,分三層開挖,設(shè)置三排預成孔注漿錨桿(如填土層孔隙過大無法預成孔,則采用沖擊器打入48/3 mm鋼管代替),錨頭與鋼管樁之間需采用25螺紋鋼橫向焊接。

微型鋼管樁的施工采用最普通的100型工程鉆機。該鉆機施工占地少,對周圍環(huán)境擾動小。

經(jīng)加固設(shè)計,邊坡整體穩(wěn)定性安全系數(shù)及抗隆起安全系數(shù)滿足規(guī)定要求。

5.2 Ⅱ區(qū)支護設(shè)計

Ⅱ區(qū)基坑開挖深度5.05 m,支護總長度約為70 m。

該區(qū)基坑采用一級放坡開挖和支護,自然地面標高按18.30 m考慮,坡面的開挖坡率為1∶0.4,坡面采用噴錨支護。分三層開挖,設(shè)置三排預成孔注漿錨桿(如填土層孔隙過大無法預成孔,則采用沖擊器打入48/3 mm鋼管代替)。

經(jīng)設(shè)計驗算,整體穩(wěn)定性安全系數(shù)滿足規(guī)定要求。

5.3 Ⅲ區(qū)支護設(shè)計

Ⅲ區(qū)基坑開挖深度5.05 m,支護總長度約為60 m。

該區(qū)基坑采用一級放坡開挖和支護,自然地面標高按18.10 m考慮,坡面的開挖坡率為1:0.4,坡面采用噴錨支護。分三層開挖,設(shè)置三排預成孔注漿錨桿(如填土層孔隙過大無法預成孔,則采用沖擊器打入48/3 mm鋼管代替)。

經(jīng)設(shè)計驗算,整體穩(wěn)定性安全系數(shù)滿足規(guī)定要求。

6 地下水處理

場區(qū)地下水類型為上層滯水。

由于場地上部雜填土直接接受大氣降水和地表散水補給,為防止開挖期間上層滯水滲入基坑,造成基坑積水,可采用封堵與疏導相結(jié)合的辦法處理。

該基坑采用了噴錨支護和護面,因而基坑側(cè)壁的上層滯水已被封堵在基坑外;而該區(qū)局部雜填土較厚,為便于其間的上層滯水排泄,在基坑坡面上每隔一定距離應設(shè)置導流孔。基坑噴錨施工時,若遇地下水較大,可加大速凝劑用量及提高水泥含量。

基坑開挖期間,對基坑內(nèi)仍存在的少量滯水,可采用坑內(nèi)明溝導流集中于集水坑內(nèi)用潛水泵明排到坑外。

為防止地表水或雨水滲(流)入基坑內(nèi),沿基坑四周上口線外應作2.0 m寬地面硬化層,硬化層厚度為100 mm厚C20素砼,硬化層宜作成反坡,反坡坡率0.5%。硬化層外設(shè)300 mm×300 mm排水溝,以方便基坑內(nèi)向外排水。

7 效果分析

(1)通過對開挖后的基坑進行監(jiān)測,最大位移22 mm,最大沉降<5 mm,基坑周邊地面無明顯變形,緊鄰基坑的建筑物無沉降開裂。

(2)在施工場地狹窄的情況下,采用微型鋼管樁+噴錨網(wǎng)支護是一種行之有效的方法。

[1] DB 42/159—2004,湖北省深基坑工程技術(shù)規(guī)定[S].武漢:湖北省建設(shè)廳,2004.

(責任編輯:李 雯)

Application of Min i Steel Tub Piles+Anchorage and Shotcrete Support in Support of a Foundation Pit,Huangshi City

LIU Huangra
(GeologicalB rigade of Northeastern Hubei,X iaogan,Hubei432100)

Based on a description of example on engineering design of foundation pit support,the paper illustrates supporting design suitmeasures to local conditions in special conditions.The right combination is chosen.As a result,mini steel tub piles+anchorage and shotcrete support scheme in narrow space is an effective way.

mini steel tub piles+anchorage and shotcrete support;scheme comparison;supporting design

TU473

A

1671-1211(2010)04-0367-03

2010-01-19;改回日期:2010-03-08

劉煥然(1961-),男,高級工程師,地球物理勘探專業(yè),從事地質(zhì)找礦、工程地質(zhì)勘查、基礎(chǔ)工程施工、礦業(yè)開發(fā)等方面的工作。E-mail:liuhuanran6688@163.com