張金蘭

1 工程概況

興化市牌樓圖書館地下人防總建筑面積5 064.2 m2，框架結(jié)構(gòu)，地下1層，地上4層。甲類核常6級(jí)物資庫，平時(shí)為車庫。平面外輪廓類似“刀把形”，緊靠基坑西南角是13層的高層建筑，裙樓5層;北邊是20世紀(jì)70年代建的磚混住宅，距基坑邊約為31.5 m，其間空地堆放施工材料;南邊緊鄰市區(qū)牌樓路;東邊是牌樓北路和鄭板橋紀(jì)念館?；油临|(zhì)主要為易坍塌的雜填土、淤泥質(zhì)土，多含有機(jī)物、建筑垃圾。施工期間為保護(hù)周邊道路和建筑物安全，我院于2010年5月進(jìn)行了基坑支護(hù)設(shè)計(jì)。本工程±0.00相對(duì)黃海高程為4.50，室外主干道路面4.20，地下室開挖深度約為5.75 m。

2 基坑支護(hù)方案

KC09038勘察報(bào)告顯示:場地平坦，地下水位在室外地坪下，主要為潛水層，無承壓水。土層信息見4.2，其中第②層粉質(zhì)粘土很薄，大部分缺失。第④層淤泥質(zhì)粉土，僅沿牌樓北路基坑邊有，第⑤層有5A粉質(zhì)粘土、5B粘土夾粉質(zhì)粘土、5C粉土3層，5A土較薄，大部分缺失。根據(jù)地質(zhì)資料和地下室施工圖紙，設(shè)計(jì)人對(duì)周邊現(xiàn)場進(jìn)行勘察調(diào)研，吸取了附近某一基坑圍護(hù)工程坍塌失敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，決定采用雙軸水泥深層攪拌樁止水帷幕與鉆孔灌注樁支擋相結(jié)合的圍護(hù)方案?；拥燃?jí)為二級(jí)，側(cè)壁重要性系數(shù)取1.0。

3 止水帷幕水泥攪拌樁

1)止水帷幕A—B—C～K—L—M—N段設(shè)計(jì)為φ700三排雙軸水泥深層攪拌樁，其余為雙排。樁頂標(biāo)高－2.000，樁長11 m。相鄰樁間搭接為200 mm，采用普通硅酸鹽水泥32.5攪拌，水泥摻量不得小于13%。樁嵌固深度為6.5 m。止水帷幕的滲透系數(shù)宜小于1.0 ×10－6cm/s。

2)抗?jié)B透穩(wěn)定條件驗(yàn)算:hd=6.5 m≥1.2 ×1.1 ×3.5=4.62 m，滿足要求。

3)根據(jù)場地土質(zhì)差和地下水位較高的特點(diǎn)，為了達(dá)到止水效果，在灌注樁與攪拌樁之間(200凈距)土采用壓密注漿，注漿深度與攪拌樁止水帷幕深度相同。注漿液采用32.5普通硅酸鹽水泥漿，漿液配比:水泥∶水玻璃 =1∶0.01，水灰比 0.5，每立方米土體水泥用量不少于180 kg。

4)水泥攪拌樁質(zhì)量檢測。施工后一周內(nèi)開挖檢查或采用鉆孔取芯等手段檢查成樁質(zhì)量，若不符合設(shè)計(jì)要求應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工工藝。設(shè)計(jì)開挖齡期內(nèi)采用鉆芯法檢查樁身完整性，鉆芯數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的2%，且不應(yīng)少于5根。

4 基坑支護(hù)排樁設(shè)計(jì)

支擋鉆孔灌注樁φ700，間隔1 m設(shè)一樁，水下C25，樁頂標(biāo)高為－2.000，上部冠梁500×800?；?xùn)|側(cè)排樁長為15 m，其余樁長為13 m，灌注樁底主要在第⑤土層上。計(jì)算時(shí)考慮排樁側(cè)土水壓力和坑邊建筑物的重量及施工期間堆載引起的附加“超載值”。為了降低排樁樁長、配筋和樁頂水平位移，減少冠梁長度和增加剛度，沿基坑排樁邊每隔5根樁緊貼排樁外側(cè)另增一根樁;在陽角處增設(shè)水平支撐梁，水平向主筋應(yīng)與冠梁可靠錨固。排樁按基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程選用增量法，利用理正深基坑支護(hù)軟件計(jì)算。例取坑邊K—L—M—N段排樁計(jì)算(見圖1)。

圖1 排樁計(jì)算簡圖（單位：m）

表1 各土層相關(guān)參數(shù)

4.1 基本信息

基坑深度5.5 m，樁嵌固深度11 m，水平側(cè)向剛度66.254 MN/m。坑邊超載值30 kPa。

4.2 土層信息

采用經(jīng)典法土壓力模型，水、主動(dòng)土、被動(dòng)土壓力調(diào)整系數(shù)均為1.0，各土層相關(guān)參數(shù)見表1。

4.3 計(jì)算結(jié)果

內(nèi)力位移包絡(luò)圖見圖2。

圖2 包絡(luò)圖

地表沉降見圖3。

圖3 地表沉降

4.4 選筋結(jié)果

選筋結(jié)果見表2。

表2 選筋結(jié)果

排樁選筋:12Φ18(HRB400)，箍筋φ8@200，加強(qiáng)箍筋φ14@2 000。

冠梁:左右兩側(cè)5Φ18，上下中部2Φ18，箍筋φ8@200。

排樁配筋見圖4。

圖4 基坑排樁配筋圖

4.5 整體穩(wěn)定驗(yàn)算

計(jì)算方法:瑞典條分法;應(yīng)力狀態(tài):總應(yīng)力法;條分法中的土條寬度:1.00 m;滑裂面數(shù)據(jù):整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.355，圓弧半徑R=13.604 m，圓心坐標(biāo) X= －0.579 m，圓心坐標(biāo) Y=2.544 m。

1)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算?？箖A覆安全系數(shù):

其中，Mp為被動(dòng)土壓力及支點(diǎn)力對(duì)樁底的彎矩，對(duì)于內(nèi)支撐支點(diǎn)力由內(nèi)支撐抗壓力決定，對(duì)于錨桿或錨索，支點(diǎn)力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值;Ma為主動(dòng)土壓力對(duì)樁底的彎矩。

2)抗隆起驗(yàn)算。

Prandtl(普朗德爾)公式:

Ks=

1.1。滿足規(guī)范要求。

Terzaghi(太沙基)公式(Ks≥1.15 ～1.25)，安全系數(shù)取自《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》:

Ks=

1.15。滿足規(guī)范要求。

隆起量的計(jì)算:

其中，δ為基坑底面向上位移，mm;n為從基坑頂面到基坑底面處的土層層數(shù);γi為第i層土的重度，kN/m3，地下水位以上取土的天然重度，地下水位以下取土的飽和重度;hi為第i層土的厚度，m;q為基坑頂面的地面超載，kPa;D為樁(墻)的嵌入長度，m;H為基坑的開挖深度，m;c為樁(墻)底面處土層的粘聚力，kPa;φ為樁(墻)底面處土層的內(nèi)摩擦角，(°);γ為樁(墻)頂面到底處各土層的加權(quán)平均重度，kN/m3。

3)抗管涌驗(yàn)算。

抗管涌穩(wěn)定安全系數(shù):

其中，γ0為側(cè)壁重要性系數(shù);γ'為土的有效重度，kN/m3;γw為地下水重度，kN/m3;h'為地下水位至基坑底的距離，m;D為樁(墻)入土深度，m;K=4.896≥1.5，滿足規(guī)范要求。

4.6 鉆孔灌注樁質(zhì)量檢測要求

采用低應(yīng)變動(dòng)測法檢測樁身完整性，檢測數(shù)量不宜小于樁數(shù)的10%，且不得少于5根。當(dāng)檢測的樁身缺陷可能影響樁的水平承載力時(shí)，尚應(yīng)采用鉆芯補(bǔ)充檢測，檢測數(shù)量不宜小于總樁數(shù)的2%，且不得少于3根。

5 基坑降水影響計(jì)算

降水采用輕型井點(diǎn)，沿基坑周邊布設(shè)井管。軟件采用潛水完整井和基坑遠(yuǎn)離邊界的計(jì)算模型。任意點(diǎn)降深計(jì)算采用JGJ 120-99規(guī)程公式，沉降計(jì)算采用巖土工程勘察規(guī)范方法，即不考慮應(yīng)力隨深度衰減的方法。水位降深5.4 m，過濾器半徑0.25 m，水頭高度11.7 m，滲透系數(shù)0.798 m/d，單井出水量 3 m3/d，沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 1.0，地下水埋深 0.8 m。

計(jì)算結(jié)果如下:

1)基坑涌水量。

按規(guī)程附錄F計(jì)算出確定降水影響半徑32.99 m，基坑等效半徑 39.473 m，基坑涌水量 401.368 m3/d。

2)降水井的數(shù)量。

按第8.3.3條單井出水量3 m3/d計(jì)算，需要降水井的數(shù)量134個(gè)。

3)各點(diǎn)降深與地表沉降。

按第8.3.7條計(jì)算，在指定范圍內(nèi)最小降深0.0 m，最大降深6.206 m，最小沉降0.0 cm，最大沉降18.4 cm。

4)建筑物各角點(diǎn)降深與沉降計(jì)算。

角點(diǎn) 1:降深1.375 m，沉降4.61 cm;角點(diǎn)2:降深0.0 m，沉降0.0 cm;角點(diǎn)3:降深0.0 m，沉降0.0 cm;角點(diǎn)4:降深0.0 m;沉降0.0 cm;各角點(diǎn):最小降深 0.0 m，最大降深 1.375 m;最小沉降0.0 cm，最大沉降4.6 cm;建筑各角點(diǎn)之間最大傾斜率0.230 5%。

5)觀察剖面上各點(diǎn)降深與沉降計(jì)算。

最小降深0.0 m，最大降深 0.993 m;地表最小沉降0.0 cm，最大沉降3.4 cm;建筑物埋深平面最小沉降0.0 cm，最大沉降3.4 cm。

6 施工要求及注意事項(xiàng)

1)步驟:先施工水泥土深層攪拌樁止水帷幕，后灌注樁，其次澆筑冠梁，最后打設(shè)井點(diǎn)進(jìn)行坑內(nèi)降水，再挖土。

2)灌注樁泥漿比重為1.1～1.15，沉渣不宜超過200 mm;軸線和垂直軸線方向樁位偏差均不宜超過50 mm，垂直度偏差不宜大于0.5%。冠梁施工前，應(yīng)將支護(hù)樁樁頂浮漿鑿除清理干凈，樁頂以上出露的鋼筋長度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3)水泥攪拌樁施工時(shí)水灰比為0.5～0.77。上半部分土為雜填土，必要時(shí)應(yīng)上下多次復(fù)攪，以保證攪拌樁質(zhì)量。相鄰樁施工間隙不得超過10 h，且噴漿攪拌時(shí)鉆頭提升(下降)速度不宜大于0.5 m/min。攪拌樁要求連續(xù)施工，如因故停工24 h以上，在停工接頭部位應(yīng)采用注漿止水處理。

4)施工中應(yīng)嚴(yán)格控制基坑邊地面堆載，不得超設(shè)計(jì)限值。

5)基坑開挖前兩周應(yīng)進(jìn)行坑內(nèi)降水，降水深度控制在最終開挖面以下0.5 m～1 m?？觾?nèi)外設(shè)置水位觀測井。挖土后在坑內(nèi)設(shè)明溝或盲溝集水井明排水，局部加深部分應(yīng)采取相應(yīng)的降水措施?；又苓吙刹捎镁c(diǎn)、砂井、砂溝等回灌水措施。

7 基坑支護(hù)監(jiān)測控制

1)為了保證施工安全，做到信息化管理，應(yīng)委托有資質(zhì)的專業(yè)單位進(jìn)行監(jiān)測，并提供監(jiān)測專項(xiàng)方案。

監(jiān)測內(nèi)容有鉆孔灌注樁頂冠梁和攪拌樁頂?shù)呢Q向和水平位移、鉆孔灌注樁擋墻水平變位和測斜、基坑內(nèi)外地下水位觀測、臨近建筑物及地下管線的變形。施工監(jiān)測應(yīng)保持連續(xù)性，開挖階段所有測點(diǎn)每天至少一次，底板澆筑成后可三天一次，進(jìn)入關(guān)鍵施工工序時(shí)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測密度。

2)建議監(jiān)測報(bào)警值。

水平位移:允許值50 mm，變形速率報(bào)警值不小于3 mm/d，累計(jì)變形報(bào)警值75%允許值。地面最大沉降:允許值50 mm，變形速率報(bào)警值不小于3 mm/d，累計(jì)變形報(bào)警值75%允許值。水位觀測井:變形速率報(bào)警值不小于1 000 mm/d。

8 結(jié)語

地下室施工完成且坑內(nèi)土回填至室外地坪，灌注樁和水泥攪拌樁經(jīng)檢測均符合設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)過213 d的現(xiàn)場監(jiān)測表明:基坑結(jié)構(gòu)安全可靠，最大土體側(cè)移6 mm，對(duì)周圍環(huán)境影響較小，未發(fā)現(xiàn)附近地面下沉，坑內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)有滲漏水現(xiàn)象，布置在坑邊建筑物和道路的各實(shí)測點(diǎn)變形量、最大差異變形值均未超出規(guī)范。

由此表明，本工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)合理，施工得當(dāng)，監(jiān)控到位，未發(fā)生任何險(xiǎn)情，已達(dá)到了預(yù)期目的，為今后類似工程提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

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

［2］ JGJ 94-94，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］ JGJ 106-2003，J 256-2003，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］ 黃訓(xùn)平.復(fù)雜地質(zhì)條件下深基坑支護(hù)技術(shù)與監(jiān)測分析［J］.山西建筑，2010，36(12):106-107.