組合支護結構在廣州某基坑工程中的應用

仲崇梅,徐魏

(長春工程學院土木工程學院，長春130012)

主要研究建筑節(jié)能與淺層地熱能開發(fā)利用、地下資源鉆采技術。

摘要：隨著我國城市建設規(guī)模的不斷擴大，深基坑支護工程得到了快速發(fā)展，特別是組合支護結構得到了廣泛的運用，這種支護結構既經(jīng)濟又安全。通過廣州某深基坑工程對組合支護結構的運用進行了分析。

關鍵詞：深基坑組合支護；設計；解決措施

doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2015.03.002

收稿日期：2015-06-03

基金項目：吉林省教育廳項目(吉教科驗字[2011]239)

作者簡介：仲崇梅(1967-)，女(漢)，吉林長春，在讀博士

中圖分類號：TU94.1獻標志碼：A

0引言

近年來,深基坑支護工程大量出現(xiàn)，為了達到既經(jīng)濟又安全的目的,組合支護結構形式逐漸取代了單一的支護結構形式[1]，并能夠更好地滿足工程要求，對于各種建筑結構、工程地質條件，運用組合支護結構能夠保證安全可靠、經(jīng)濟合理、施工便捷，適應了社會的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

1工程概況

廣州某深基坑工程開挖深度為11.0～11.5 m，基坑總面積約56 115 m2，經(jīng)勘察，場地下方有管線和電纜線。

1.1　工程地質條件

根據(jù)地勘報告，其土層分布及土層示意圖情況如表1所示，根據(jù)地勘報告中所描述的土層情況和現(xiàn)場的實際情況，本工程土層具有以下特點：1)較厚的軟弱層；2)強風化巖和軟弱層在中風化巖中反復出現(xiàn)；3)現(xiàn)場地質偏硬，強度超過20 MPa，這導致地質沖孔機的成孔速度達不到目標要求，礫石砂也對沖孔機的截齒產(chǎn)生較大磨損；4)該場地的地下留存有以前的地基，給施工帶來一定的影響。

1.2　水文地質條件

該基坑場地的基巖裂縫和砂層空隙是地下水的主要儲存處，經(jīng)勘察測得各鉆孔地下水位0.00～3 m，地下水位較深。周圍場地的側向補給及大氣降水的垂直補給是地下水的主要來源，地下水水量非常豐富。

表1　土層分布表

取地下水樣進行分析，場區(qū)土中易溶鹽易造成混凝土結構的微腐蝕，而且對砼中的鋼筋和鋼結構具有微腐蝕作用，因此，應對其進行抗腐處理。

2基坑支護形式的選擇及設計

本基坑工程四周環(huán)境比較普通，地貌單元屬山前沖洪積及坡積平原，場地較平坦，根據(jù)相關經(jīng)驗[2]，本工程的支護系統(tǒng)采用組合支護結構：旋挖(鉆)孔灌注樁+水泥攪拌樁+預應力錨索、土釘掛網(wǎng)噴錨組成的組合支護體系。

按照設計要求[3]本基坑側壁安全等級為二級，重要性系數(shù)γ=1.00 (GH、NA段一級，重要性系數(shù)γ=1.10)。

本深基坑工程的設計采用了對東南西北4個面進行分段設計的方式, 本基坑支護的平面簡圖如圖1所示。

圖1　基坑支護平面簡圖

2.1　北面基坑支護概況

1)AB段：采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及土釘掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600，單排灌注樁Φ1000@1300，樁長15 m，嵌固端7 m，樁頂設置1 000 mm×1 000 mm的冠梁。邊坡掛網(wǎng)噴錨1∶1.5放坡，100 mm厚C20噴射混凝土，掛網(wǎng)面筋Φ8@200×200，插筋長1.5 m，1Φ22@1 500，角度為25°。

2)BC段：采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及土釘掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600，單排灌注樁Φ1 000@1 300，樁長14 m，嵌固端5 m，樁頂設置1 000 mm×1 000 mm的冠梁，采用兩道預應力錨索。樁頂土釘掛網(wǎng)噴錨1∶1.5放坡，100 mm厚C20噴射混凝土，掛網(wǎng)面筋Φ8@200×200，插筋長1.5 m，1Φ22@1 500，角度為25°。

3)CD段：采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及土釘掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600；單排灌注樁Φ1 000@1 300，樁長16 m，嵌固端8 m，樁頂設置1 000 mm×1 000 mm的冠梁，采用兩道預應力錨索，直徑為150 mm，角度30°。樁頂土釘掛網(wǎng)噴錨1∶1.5放坡，100 mm厚C20噴射混凝土，掛網(wǎng)面筋Φ8@200×200，插筋長1.5 m，1Φ22@1 500，角度為25°。

4)DE段：采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及土釘掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600，單排灌注樁Φ1 000@1 300，樁長14 m，嵌固端6 m，樁頂設置1 000 mm×1 000 mm的冠梁，采用兩道預應力錨索，直徑為150 mm，角度為30°。樁頂土釘掛網(wǎng)噴錨1∶1.5放坡，100 mm厚C20噴射混凝土，掛網(wǎng)面筋Φ8@200×200，插筋長1.5 m，1Φ22@1 500，角度25°。

2.2　東面基坑支護概況

1)EF段：采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及土釘掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600，單排灌注樁Φ1 000@1 300，樁長17 m，嵌固端8 m，樁頂設置1 000 mm×1 000 mm的冠梁，采用兩道預應力錨索，直徑為150 mm，角度為30°。樁頂土釘掛網(wǎng)噴錨1∶1放坡，100 mm厚C20噴射混凝土，掛網(wǎng)面筋Φ8@200×200，插筋長1.5 m，1Φ22@1 500，角度25°。

2)FG段：采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及土釘掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600，單排灌注樁Φ1 000@1 300，樁長16 m，嵌固端7 m，樁頂設置1 000 mm×1 000 mm的冠梁，采用兩道預應力錨索。

3)GH段：采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及土釘掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600，單排灌注樁Φ1 000@1 300，樁長18 m，嵌固端9 m，樁頂設置1 000 mm×1 000 mm的冠梁，采用兩道預應力錨索。樁頂土釘掛網(wǎng)噴錨1∶1放坡，100 mm厚C20噴射混凝土，掛網(wǎng)面筋Φ8@200×200，插筋長1.5 m，1Φ22@1 500，角度為25°。

2.3　南面、西面基坑支護概況

1)HI段：采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及土釘掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600；單排灌注樁Φ800@1100，樁長11.5 m，嵌固端7 m，樁頂設置800 mm×1 000 mm的冠梁，采用一道預應力錨索。

2)IJ段：采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及土釘掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600，單排灌注樁Φ800@1 100，樁長12 m，嵌固端7.5 m，樁頂設置800 mm×1 000 mm的冠梁，采用一道預應力錨索。邊坡掛網(wǎng)噴錨1∶1.5放坡，100 mm厚C20噴射混凝土，掛網(wǎng)面筋Φ8@200×200。坡內布置4道土釘，間距1 500 mm,直徑110 mm，夾角25°；第1道土釘長L=12 m,抗拉設計值=90 kN，第2道土釘長L=8 m,抗拉設計值=75 kN，第3道土釘長L=8 m,抗拉設計值=80 kN，第4道土釘長L=6 m,抗拉設計值=75 kN。

3)JK段：采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及土釘掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600，單排灌注樁Φ800@1 100，樁長11.5 m，嵌固端7 m，樁頂設置800 mm×1 000 mm的冠梁，采用一道預應力錨索。

4)KL段、LM段、KM段：KL段采用單排攪拌樁止水、土釘掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。邊坡掛網(wǎng)噴錨放坡，100 mm厚C20噴射混凝土，掛網(wǎng)面筋Φ8@200×200。KL段采用單排攪拌樁Φ800@600，邊坡放坡1∶0.6，根據(jù)基坑深度變化，保證第一道土釘距坡頂700 mm，沿剖段減少土釘?shù)罃?shù)，目前坡內暫定5道土釘，間距1 200 mm,直徑110 mm，夾角25°；第1道土釘長L=10 m,抗拉設計值=50 kN，第2道土釘長L=10 m,抗拉設計值=60 kN，第3道土釘長L=10 m,抗拉設計值=70 kN，第4道土釘長L=10 m,抗拉設計值=100 kN，第五道土釘長L=8 m,抗拉設計值=100 kN。LM段采用單排攪拌樁Φ800@600，樁長約7 m長?；拥讟烁邽榻^對標高-1.7 m，與KL段呈階梯式連接。邊坡放坡1∶0.4，坡內布置4道土釘，間距1 500 mm,直徑是110 mm，夾角為25°；第1道土釘長L=8 m,抗拉設計值=80 kN，第2道土釘長L=6 m,抗拉設計值=70 kN，第3道土釘長L=6 m,抗拉設計值=80 kN，第4道土釘長L=5 m,抗拉設計值=80 kN。KM段采用單排攪拌樁Φ800@600。基坑頂標高為絕對標高9.30 m。邊坡放坡1∶0.6，坡內布置4道土釘，間距1 500 mm,直徑110 mm，夾角25°；第1道土釘長L=8 m,抗拉設計值=60 kN，第2道土釘長L=6 m,抗拉設計值=65 kN，第3道土釘長L=6 m,抗拉設計值=75 kN，第4道土釘長L=6 m,抗拉設計值=75 kN。MN段采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及掛網(wǎng)噴錨的聯(lián)合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600，單排灌注樁Φ1000@1300，樁長14 m，嵌固端6m，樁頂設置1 000 mm×1 000 mm的冠梁，采用兩道預應力錨索。邊坡掛網(wǎng)噴錨1∶1放坡，100 mm厚C20噴射混凝土，掛網(wǎng)面筋Φ8@200×200，插筋長1.5 m，1Φ22@1500，角度為25°。

5)西面基坑支護概況:NA段采用單排攪拌樁止水、旋挖樁、預應力錨索以及掛網(wǎng)噴錨的組合支護體系。單排攪拌樁Φ800@600，單排灌注樁Φ1 000@1 300，樁長14 m，嵌固端6 m，樁頂設置1 000 mm×1 000 mm的冠梁，采用兩道預應力錨索。邊坡掛網(wǎng)噴錨1∶1放坡，100 mm厚C20噴射混凝土，掛網(wǎng)面筋Φ8@200×200，插筋長1.5 m，1Φ22@1 500，角度25°。

3本工程遇到的問題及解決辦法

3.1　本工程難點

1)復雜的地質條件：本工程主要地基土為雜填土淤泥、粉砂和黏土。填土層的組成復雜，性質松散，砂質粉土強度高，但滲透性強，給基坑穩(wěn)定帶來不利的影響，且不排除地下巖石及孤石存在。

2)狹小的場地條件：位于北側的樁和建筑紅線相交匯，其東側緊鄰居民樓，造成施工場地狹小。

3)工程量大:開挖深度在10 m以上，且地質條件非常復雜，業(yè)主對工期要求比較緊，從而使得基坑在短時間內要完成的工程量很大。

3.2　解決措施

1)根據(jù)地質資料，全場遍布回填的中細砂，其不穩(wěn)定性給施工質量帶來了嚴重影響，為了解決這一不利影響，在支護樁外側加深層攪拌樁支護[4]。在施工過程中遇到的頑石也采用鉆孔機進行處理。

2)保證交通的便捷性，制定相應的交通應對方案，確保在遇到突發(fā)事故時生命通道的暢通。

3)對現(xiàn)場進行合理布置，對緊鄰居民樓的一側進行重點施工。

4)建立環(huán)保觀念，確保施工過程中無污染，堅持文明施工的理念。

5)遇到不良的土質時，可以采用換填法或者鋪設鋼板的方法對其進行解決

6)由于本基坑內存在大量地下水，所以要做好深層降水工作，可以通過深層降水井進行提前降水。

7)在對本深基坑的設計過程中，為了達到安全經(jīng)濟的效果，根據(jù)地質條件選擇合適的支護結構的尺寸，以此來保證基坑支護體系的整體穩(wěn)定性。

8)本基坑工程采用組合支護體系，針對不同的區(qū)段采用不同的支護結構。特別是在對插筋的插入角度進行選擇時，要保證其與土體有足夠大的摩擦力。

9)在對配筋和混凝土進行選擇時，要根據(jù)相關規(guī)程進行選擇，確保其與混凝土融合后具有較好的整體穩(wěn)定性。

4結語

通過對本基坑工程支護結構的監(jiān)測，基坑支護結構處于穩(wěn)定狀態(tài)。在地質條件比較復雜、場地非常狹小、工期尤為緊迫的復雜環(huán)境下，組合支護結構對于這些問題的克服起到了實質性的解決作用，該支護方法既可以節(jié)約資源、降低成本，又可以使基坑工程更為安全可靠，從而達到了安全、經(jīng)濟、環(huán)保的目的[5]。特別是對于土層水分十分豐富的地質條件，本工程的組合支護結構充分顯示了其優(yōu)越性，可以為其他復雜環(huán)境條件下的深基坑工程提供借鑒。

參考文獻

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[5] 王海波，蔡志剛.我國深基坑工程發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].天津建設科技，2013,23(4)：32-33.

The application of combined supporting structure in a foundation pit construction in Guangzhou

ZHONG Chong-mei, et al.

(SchoolofCivilEngineering,ChangchunInstituteofTechnology,Changchun130012,China)

Abstract：With the increasing scales of city constructions in China, deep foundation pit constructions have been developing quickly, especially the widely used combined supporting structure. This supporting structure is both economical and safe. The paper presents the analysis to combined supporting structure through a deep foundation pit construction in Guangzhou.

Key words：deep foundation pit combined supporting; design; solving measures