馬 赟

(遼寧省冶金地質(zhì)勘查局 401隊(duì),遼寧鞍山 114001)

鞍山國際明珠大廈深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工

馬 赟

(遼寧省冶金地質(zhì)勘查局 401隊(duì),遼寧鞍山 114001)

通過鞍山國際明珠大廈基坑支護(hù)工程實(shí)例,介紹了地質(zhì)鉆桿在基坑支護(hù)中的應(yīng)用,地質(zhì)鉆桿在基坑支護(hù)理正軟件計(jì)算中代替錨索的成功經(jīng)驗(yàn),基坑越冬過程的應(yīng)急處理,冠梁在深基坑支護(hù)中的作用,為今后類似工程提供經(jīng)驗(yàn)。

基坑支護(hù);地質(zhì)鉆桿;排水管;冠梁

1 工程概況

鞍山中財(cái)置業(yè)有限公司投資建設(shè)的鞍山國際明珠大廈位于鞍山市站前街、前進(jìn)路和鐵東五道街所夾三角地帶(市政府商業(yè)密集區(qū)附近),該項(xiàng)工程占地面積 2472 m2,總建筑面積 99820 m2,建筑地上 46層,地下 3層,高度 168 m,由中國航天建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì),采用筒中筒結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)形式為樁 (“1.6～2.2 m人工挖孔樁)筏基礎(chǔ)。

基坑呈三角形狀,周長約 208 m。西臨鐵東五道街,長 53 m;北靠站前街,長 53 m;東南側(cè)緊接鞍山市主干道——前進(jìn)路,長 78 m。基坑開挖深度13.2 m,核心筒 14.2 m,電梯井 16～18 m,人工挖孔樁樁長 20～27 m?；悠矫娌贾靡妶D 1。

圖1 基坑平面布置圖

2 場地條件

基坑三側(cè)緊靠馬路,附近建筑密集,地形條件復(fù)雜。其中五道街一側(cè)有 10層高居民樓,站前街一側(cè)有 12層鞍山市公安局大樓,前進(jìn)路一側(cè)有 18層銀行大廈。

本區(qū)位于遼東隆起與下遼河斷線帶之間的斜坡過渡地帶,下伏基巖為太古界閃長巖,第四系沖洪積地層覆蓋與閃長巖巖體上部,在場地南部有大石頭斷裂帶通過,在基坑支護(hù)影響深度范圍內(nèi)地層自上而下為(見圖 2):

圖2 工程地質(zhì)剖面圖

①雜填土,雜色,松散,稍濕狀態(tài),主要由碎石、磚頭和粘性土等組成,該層在本場地普遍存在,層厚2.00～2.80 m,層底標(biāo)高 39.59～41.04 m;

②粉質(zhì)粘土,黃褐色,干強(qiáng)度中等,韌性中等,切面稍有光滑,無搖震反應(yīng),中壓縮性土,可塑狀態(tài),該層分部連續(xù),層厚 7.00～8.20 m,層底標(biāo)高 39.59～41.04 m;

③粉質(zhì)粘土,黃褐色,下部見灰色、紅色,干強(qiáng)度中等,韌性中等,切面稍有光滑,無搖震反應(yīng),中壓縮性土,層狀結(jié)構(gòu),硬可塑狀態(tài),該層分部連續(xù),層厚18.80～20.20 m,層底標(biāo)高 31.95～33.84 m;

④全風(fēng)化閃長巖,灰綠色,土狀和砂礫狀,為極軟巖,巖體極破碎,節(jié)理裂隙很發(fā)育,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級,該層分部連續(xù),層厚 1.90～2.70 m,層底標(biāo)高 12.48～13.94 m;

⑤強(qiáng)風(fēng)化閃長巖,灰綠色,礦物成分為角閃石、長石、石英,碎塊狀,為軟巖,巖體較破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級,該層分部連續(xù),層厚 1.80～3.50 m,層底標(biāo)高 10.28～11.74 m;

⑥中風(fēng)化閃長巖,灰綠色,礦物成分為角閃石、長石、石英,塊狀結(jié)構(gòu),為軟巖,巖體較完整,節(jié)理裂隙較發(fā)育,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級,該層分部連續(xù),層厚 4.20～11.40 m,層底標(biāo)高 7.28～9.21 m。

3 地下水情況

場地①雜填土及②粉質(zhì)粘土層中含有上層滯水,穩(wěn)定水位埋深 4.00～4.20 m,穩(wěn)定水位標(biāo)高38115～39.44 m,水量不大,主要補(bǔ)給來源為大氣降水,地下水位受季節(jié)降水量控制,年變化幅度在 1.0～1.5 m(當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)資料),每年 7～9月為豐水期,地下水滲透系數(shù)為 6×10-6～1×10-4cm/s,該場地地下水對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性,對混凝土和混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋無腐蝕性。

4 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)

(1)考慮到基坑周圍是主要交通要道,選擇均布荷載 10 kN/m,并且以后施工重車全部占用前進(jìn)路,前進(jìn)路一側(cè)錨桿長度在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上 (見表 1)增加 3 m(一般加工長度為 3 m),提高安全等級。

表1 原設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表

(2)使用理正軟件 6.0計(jì)算時(shí)全部采用鋼絞線參數(shù)進(jìn)行計(jì)算 (因此軟件只有鋼筋和鋼絞線參數(shù)),根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,在施工時(shí)大膽采用 R780地質(zhì)鉆桿(鉆桿直徑50 mm,壁厚 6.5 mm,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 780 MPa,拉力值 =780×103×π×〔252-(25-6.5)2〕×10-6=692.8 kN,大于以上設(shè)計(jì)拉力值)代替鋼絞線施工,因地質(zhì)鉆桿施工時(shí)速度快、不易塌孔(直接鉆入土層,不像錨索先鉆孔、后安置鋼絞線、然后注漿,并且在成孔時(shí)滿現(xiàn)場全是泥漿)、注漿效果好(鉆孔后直接利用鉆桿作為注漿孔直接注漿,簡單快速),特別是在粘土層中施工時(shí)效果較好 (見圖3)。

圖3 注漿施工效果圖

(3)支護(hù)樁采用 “800@1200旋挖鉆孔灌注樁,樁長 17.2 m,樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度 C25(見圖 4)。

圖4 施工圖

(4)冠梁頂面標(biāo)高在自然標(biāo)高下 1.9 m,即標(biāo)高-1.90 m處,梁高 600 mm,梁寬 1000 mm(因支護(hù)樁施工時(shí)不可能在一條直線上,比樁徑寬 20 mm便于支模和施工,且使支護(hù)樁整體連接,剛性增大)。

(5)考慮場地狹小,塔吊、售樓處等占用場地,在塔吊處改用雙排樁并增加一排錨桿,解決了塔吊問題,售樓處建于基坑三角形節(jié)點(diǎn)處,基本不影響基坑安全(見圖 5)。

圖5 基坑竣工圖

(6)因各種原因,導(dǎo)致此基坑越冬,為防止基坑凍脹,在基坑 -10.5 m以下設(shè) 2排1.5 m長 “100@ 2400泄水管,冠梁外側(cè)設(shè)一防凍溝 (里面填滿稻殼子),上部硬化,做好地表水的排放。

(7)春節(jié)開化時(shí),檢查拉拔頭是否斷裂,并及時(shí)修理,會(huì)達(dá)到很好的效果。

(8)錨桿下料時(shí)預(yù)留 500 mm長鉆機(jī)施工長度,保證設(shè)計(jì)長度,遇見有出水的地方安置排水管(“100 mm,L≥600 mm),減小由于地下水對基坑土壓力的影響。錨桿鎖定時(shí)從腰梁 (2根[22a背靠背焊接)兩側(cè)向中間鎖定,以免受力不均(見圖 6)。

圖6 錨桿鎖定圖

5 主要監(jiān)測結(jié)果及分析

本基坑周圍環(huán)境較為復(fù)雜,施工周期較長,在施工期間(第一層土方開挖至回填到 -5 m)進(jìn)行了全過程的監(jiān)測,監(jiān)測內(nèi)容主要是基坑冠梁頂水平位移、周圍馬路沉降及裂縫。

5.1 基坑冠梁頂水平位移

本基坑冠梁頂共設(shè)置了 18個(gè)監(jiān)測點(diǎn),每天監(jiān)測2次,從監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析情況看,隨著基坑深度的不斷開挖和錨桿的鎖定,在冬季來臨前,基本處于穩(wěn)定變化和設(shè)計(jì)范圍(50 mm之內(nèi)),然而由于進(jìn)入冬季,隨著溫度的增加,最后達(dá)到 80 mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)及規(guī)范值,由于氣溫回升,土體發(fā)生蠕變,局部點(diǎn)達(dá)到 130 mm左右 (期間采取了前面所述的凍脹處理)后趨于穩(wěn)定(見圖 7)。

圖7 4號點(diǎn)變形曲線

5.2 周圍馬路沉降及裂縫

基坑周圍馬路共設(shè)置了 5個(gè)觀測點(diǎn),從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看,前進(jìn)路靠基坑一側(cè)出現(xiàn)了 3～5 mm裂縫并下沉 3 mm左右,其他兩側(cè)均未出現(xiàn)沉降及裂縫,分析得知:馬路出現(xiàn)裂縫和沉降是由于新施工排水管線后上部未壓實(shí)所致,出現(xiàn)的大部分裂縫在支護(hù)樁與路緣石間 3 m范圍內(nèi),因此此基坑變形基本對馬路等周邊建筑物未產(chǎn)生影響。

5.3 基坑開挖

本基坑開挖嚴(yán)格按照支護(hù)樁、冠梁施工完后開挖第一層土,然后進(jìn)行第一層錨桿施工及張拉鎖定后進(jìn)行下層土方施工的施工工序,在施工過程中沒有出現(xiàn)重大險(xiǎn)情或異常情況,也未對周邊樓房和馬路造成任何影響,社會(huì)效果良好,說明在此類粘土地層和有限的環(huán)境條件下采用此基坑支護(hù)方案是安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的。

6 施工中出現(xiàn)的問題及處理經(jīng)驗(yàn)

6.1 冬季凍脹

由于本基坑設(shè)計(jì)之初未考慮越冬問題,在施工過程中及時(shí)補(bǔ)充了設(shè)計(jì),即出現(xiàn)變形突變時(shí),增加了凍脹處理的補(bǔ)充措施,取得了良好的效果。

6.2 錨桿斷裂

由于冬季凍脹,個(gè)別錨桿拉拔頭出現(xiàn)斷裂,經(jīng)常檢查并處理,保證了基坑的穩(wěn)定。

6.3 錨桿不進(jìn)尺

在施工第三層錨桿時(shí),由于地質(zhì)條件的變化,錨桿鉆進(jìn)非常慢,連續(xù)做了幾次試驗(yàn)未取得好的效果,最后在錨頭上焊接兩塊十字鐵片,馬上提高了鉆進(jìn)速度,取得良好的效果。

7 施工體會(huì)

針對鞍山國際明珠項(xiàng)目地處繁華地帶,占地小、基坑深、施工難度大、工期緊的施工特點(diǎn),采用了本支護(hù)方案,取得了很好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、經(jīng)驗(yàn)效果,尤其在地質(zhì)鉆桿代替錨索施工、理正軟件計(jì)算中錨索計(jì)算結(jié)果用錨桿等效替代、錨桿在冬季施工中的成功使用、冬季基坑支護(hù)中防凍溝的設(shè)置、深基坑在越冬期間的排水設(shè)計(jì)等均得到了很好的驗(yàn)證。

本深基坑支護(hù)工程采用排樁加錨桿施工,成功克服了以上困難,對今后類似深基坑工程具有一定的參考價(jià)值,尤其在東北地區(qū)的粘土層地質(zhì)條件中可以推廣。

[1] 沈陽建材地質(zhì)工程勘察院.國際明珠詳勘階段巖土工程勘察報(bào)告[Z].2009.

[2] 潘德來,陳躍.陡傾斜基巖面條件下的基坑工程[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2010,37(3):39-41.

[3] GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[4] JGJ 120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[5] GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Deep Foundation Design and Construction of Anshan I nternational Pearl Build ing

MA Yun(Liaoning ProvincialMet2 allurgyBureau of Geological Exploration Team 401,Anshan Liaoning 114001,China)

W ith the engineering case of foundation pit support inAnshan International PearlBuilding,the paper introduced the application of geological drill pipe in foundation pit support,the successful experience of Leading sof tware calculation with geological drill pipe in place of cable,emergency trea tment in foundation pit wintering period and the crown beam function in deep excavation support for the similar projects in future.

foundation pit support;geological drill pipe;drainage pipe;crown beam

TU473.2

A

1672-7428(2010)07-0056-04

2010-04-13;

2010-06-08

馬赟(1984-),男(漢族),甘肅靜寧人,遼寧省冶金地質(zhì)勘查局 401隊(duì)工程師,土木工程專業(yè),從事基坑工程設(shè)計(jì)及施工、邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)及施工、地基處理設(shè)計(jì)及施工、道路橋梁工程施工等工作,遼寧省鞍山市鐵東區(qū)后峪小房身,myun1127@163.com。