陳克用

(福建眾合開(kāi)發(fā)建筑設(shè)計(jì)院 福建福州 350004)

1 工程概況

本工程位于福州市馬尾區(qū)青洲路東北側(cè)。擬建項(xiàng)目西側(cè)28m外為福馬鐵路及鐵道口指揮樓，基坑北側(cè)約15m外為一棟新建多層框架結(jié)構(gòu)廠房，東側(cè)10m外為1～2層磚混搭蓋民房和簡(jiǎn)易棚架，南側(cè)46以?xún)?nèi)均為本項(xiàng)目工程紅線(xiàn)內(nèi)工程用地?；又荛L(zhǎng)440m，基坑面積約11700m2，本工程±0.00標(biāo)高對(duì)應(yīng)絕對(duì)標(biāo)高為7.95，場(chǎng)地平均整平標(biāo)高為7.60，根據(jù)本工程底板墊層底標(biāo)高和主樓下大承臺(tái)厚度，本基坑工程位于主樓大承臺(tái)處開(kāi)挖深度為6.7m，單層地下室區(qū)域基坑開(kāi)挖深度為5m。基坑總平面圖如(圖1)。

本工程場(chǎng)地地貌屬于人工堆填、淤積、沖洪積成因類(lèi)型組成巖土性質(zhì)。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，影響本基坑范圍內(nèi)至上而下的土層條件如下(表1)。

表1 土層條件

圖1 基坑總平面圖

2 工程地下水埋藏條件

本工程地下水主要為賦予(1-2)填中砂中孔隙潛水以及賦予(4)細(xì)砂層中孔隙承壓水;場(chǎng)地勘查初見(jiàn)水位絕對(duì)標(biāo)高變化在1.2～2.13m之間，場(chǎng)地地下水正常水位絕對(duì)標(biāo)高:5.61～5.94m，根據(jù)地下水情況、地質(zhì)勘查剖面和基坑開(kāi)挖深度分析，基坑底大部分落在(3)淤泥質(zhì)土夾砂土層上，局部落在(1-1)雜填土或(2)粘土層上，但局部存在上述隔水層較薄，經(jīng)抗突涌驗(yàn)算:H=2.1＜(rw/r)xh=2.27基坑可能會(huì)產(chǎn)生突涌，以及考慮(1-2)填中砂中孔隙潛水，本基坑工程應(yīng)采取降水措施:井點(diǎn)降水。

3 基坑方案比選

本基坑工程開(kāi)挖深度較大，而且屬于軟土地區(qū)，若采用土釘墻，考慮軟土地質(zhì)土釘抗拉拔承載力不足、穩(wěn)定性較差;若考慮采用拉拔承載力相對(duì)較大的擴(kuò)孔錨桿，除南側(cè)外，其它方向均離用地紅線(xiàn)較近，采用擴(kuò)孔錨桿會(huì)導(dǎo)致錨桿超出用地紅線(xiàn);同樣若采用排樁結(jié)合擴(kuò)孔錨桿，不但存在錨桿超出紅線(xiàn)問(wèn)題，在整體穩(wěn)定計(jì)算分析結(jié)果，排樁嵌固深度過(guò)大，不經(jīng)濟(jì)。由于本基坑頂需有足夠施工空間需采取垂直開(kāi)挖，考慮本場(chǎng)地基坑開(kāi)挖深度影響范圍內(nèi)的土質(zhì)屬于軟土，為了提高基坑穩(wěn)定性，最終本工程采用SMW工法樁支擋并結(jié)合工法樁頂一道坑內(nèi)支撐系統(tǒng)，這對(duì)(1-1)雜填土層和(1-2)填中砂層中的潛水也起到很好的止水帷幕，同時(shí)也解決了基坑傾覆問(wèn)題，并通過(guò)合理調(diào)整嵌固深度，以保證基坑的整體穩(wěn)定和控制基坑底隆起。

由于本基坑跨度較大(短邊尺寸可達(dá)100m)，若采用鋼管對(duì)撐，穩(wěn)定性及剛度不足;采用鋼筋混凝土桁架對(duì)撐，剛度滿(mǎn)足，但工程量較大，支撐立柱數(shù)量也較多，且邊界的不規(guī)則性也不適合對(duì)撐系統(tǒng)。最終經(jīng)綜合各方面因素采用鋼筋混凝土環(huán)形支撐梁，但由于基坑邊界的不規(guī)則形狀，設(shè)計(jì)上先布置合適直徑圓環(huán)梁，然后針對(duì)圓環(huán)梁與基坑邊界的距離大小合理布置相應(yīng)邊桁架、支撐梁，并結(jié)合計(jì)算分析各內(nèi)撐梁內(nèi)力，再多次調(diào)整內(nèi)撐梁布置直至各內(nèi)撐梁受力均勻合理，最終基坑平面布置如(圖2)。這樣不但可以減少支撐系統(tǒng)混凝土用量和立柱數(shù)量，還能給基坑開(kāi)挖提供較大的空間，方便機(jī)械在坑內(nèi)進(jìn)行土方開(kāi)挖。

圖2 基坑平面示意圖

4 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮幾點(diǎn)

本基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為SMW工法樁支擋，采用三軸攪拌樁φ850@600，H型鋼為700*300*13*24隔一插一，樁頂設(shè)一道鋼筋混凝土支撐梁，坑頂2m范圍采取放坡，這樣主要考慮縮短基坑支擋深度，在同樣支護(hù)樁長(zhǎng)度下，可以爭(zhēng)取更大的嵌固深度，以確?；拥目拥卓孤∑鸷突诱w穩(wěn)定的安全;圓環(huán)撐直徑長(zhǎng)達(dá)100m，設(shè)計(jì)要求支撐梁混凝土中應(yīng)摻膨脹劑以控制混凝土自身收縮的不利影響;基坑支撐梁下立柱采用鋼格構(gòu)柱，其柱下基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁基，根據(jù)基坑支撐梁平面調(diào)整立柱位置，其中有10根立柱在不影響主體豎向構(gòu)件條件下直接布置在工程樁上，以節(jié)約造價(jià);環(huán)形支撐梁與坑邊比較近區(qū)段，平面剛度相對(duì)較弱，設(shè)計(jì)上采取局部設(shè)置鋼筋混凝土板，板厚120mm，雙面雙向配筋Φ12@200，以增強(qiáng)該區(qū)域平面內(nèi)剛度?；拥湫推拭鎴D如(圖3)

圖3 基坑剖面示意圖

5 基坑計(jì)算分析

基坑采用同濟(jì)啟明星軟件，并根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012進(jìn)行計(jì)算分析，其中變形最大的DK4，DK7勘察點(diǎn)主要內(nèi)力，位移結(jié)果分別如下(圖 4a，4b)。

圖4 a DK4點(diǎn)變形和內(nèi)力結(jié)果

同時(shí)根據(jù)規(guī)程還主要作了整體穩(wěn)定分析計(jì)算、嵌固端深度析、坑底抗隆起驗(yàn)算，并滿(mǎn)足相應(yīng)的安全系數(shù)，確?；影踩?。

圖4 b DK7點(diǎn)變形和內(nèi)力結(jié)果

6 基坑工程監(jiān)測(cè)

由于本工程地質(zhì)土層(4)細(xì)砂，層厚較大，部分三軸攪拌樁未能穿透該土層，而該土層所含水為承壓水，基坑降水采取了非完整井進(jìn)行井點(diǎn)降水，在施工過(guò)程中也考慮到地下水對(duì)周邊地面及構(gòu)筑物影響，針對(duì)基坑深度三倍的基坑頂周邊范圍(約坑頂周邊20m范圍內(nèi))布設(shè)了24個(gè)水平位移和豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，從基坑開(kāi)挖開(kāi)始到基坑回填共監(jiān)測(cè)了81次，歷時(shí)約130天，具體監(jiān)測(cè)結(jié)果如(圖5～圖7)。

圖5 水平位移最終變形圖

圖6 豎向位移最終變形圖

圖7 基坑深層土體最終變形圖

總體上看，基坑頂變形(個(gè)別點(diǎn)略超預(yù)警值外)大部分都在預(yù)警值范圍之內(nèi)，基坑深層土體變形都在預(yù)警范圍以?xún)?nèi)。而基坑設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果最大坑頂水平位移和豎向位移也分別為29mm，26mm，這與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果基本吻合。因考慮個(gè)別點(diǎn)坑頂水平位移略超預(yù)警值，結(jié)合實(shí)際監(jiān)測(cè)的測(cè)斜管數(shù)據(jù)分析，坑頂水平位移和豎向位移變形較大幾個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)測(cè)斜管數(shù)據(jù)相對(duì)都較小，針對(duì)這種情況，現(xiàn)場(chǎng)采取加密變形監(jiān)測(cè)頻率，以觀察基坑變形發(fā)展情況，直至最終基坑回填，基坑主體自身變形未發(fā)現(xiàn)繼續(xù)開(kāi)展。基坑現(xiàn)場(chǎng)如(圖8，9)，圖中也可以看出SMW工法樁支擋墻面未出現(xiàn)漏水，起到了很好的止水預(yù)期。

圖8 基坑施工現(xiàn)場(chǎng)俯視圖

圖9 SMW工法樁現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖檢查情況

7 基坑工程事故處理

圖10 沉降引起現(xiàn)場(chǎng)建筑物墻體裂縫一

圖11 沉降引起現(xiàn)場(chǎng)建筑物墻體裂縫二

在基坑北側(cè)40～50m外存在較多單層磚混老舊建筑物，其基礎(chǔ)形式多為埋置于地表雜填土層中的剛性條石基礎(chǔ)，本基坑工程施工過(guò)程中，出現(xiàn)了較多明顯因地基沉降引起的墻體裂縫，如(圖10，11);根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況并結(jié)合地質(zhì)勘查報(bào)告分析，出現(xiàn)該情況主要是由于該場(chǎng)地周邊共有三個(gè)大型項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行地下室施工，本工程離開(kāi)裂民房最近;其次，該場(chǎng)地地表以下存在(4)細(xì)砂層，且在基坑北側(cè)附近細(xì)砂土層厚度最大，最厚達(dá)16m，局部工法樁長(zhǎng)度范圍內(nèi)未能穿透該土層，其富含孔隙承壓地下水，且該土層埋置范圍涵蓋了上述民房區(qū)域，正好與該場(chǎng)地水力路徑連通，并且該細(xì)砂層上覆淤泥質(zhì)土夾細(xì)砂，屬于軟弱土層，對(duì)地下水的變化比較敏感，這些老舊建筑物基礎(chǔ)的整體性較差從而導(dǎo)致的裂縫的產(chǎn)生。

針對(duì)該情況，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)控制基坑降水，同時(shí)在該區(qū)域增設(shè)回灌井，進(jìn)行地下水回灌，控制了裂縫繼續(xù)發(fā)展，直至基坑回填結(jié)束。

8 結(jié)語(yǔ)

(1)任何形狀的基坑，只要結(jié)合基坑邊界條件，合理布置基坑內(nèi)支撐邊桁架梁和內(nèi)撐梁，不規(guī)則邊界也同樣可以設(shè)計(jì)圓形環(huán)撐基坑;

(2)合理利用工程樁作為基坑支撐系統(tǒng)立柱樁，可降低基坑工程造價(jià);

(3)大型圓環(huán)形支撐梁應(yīng)采取措施控制混凝土的自身變形以減小對(duì)基坑的不利影響;

(4)在地下水力路徑連通前提下，對(duì)基坑頂40m外甚至更遠(yuǎn)的區(qū)域基礎(chǔ)整體性較差的老舊建筑物應(yīng)引起足夠重視，在基坑支內(nèi)的前提下也要做好護(hù)外工作。

[1]JGJ120-2010，基坑工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]中國(guó)建筑工業(yè)出版社，工程地質(zhì)手冊(cè)(2007年第四版).