董林博 劉霖

【摘要】該核電站核島廠房基坑地下巖石風(fēng)化程度較高，層間存有少量裂隙水，核島深基坑開挖具有其地理位置特殊，地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，基坑開挖深度較大，面積較廣，基坑壁暴露時間周期長等特點(diǎn)。如何保證核島基坑邊坡在結(jié)構(gòu)出0m前地下工程施工過程中的安全是擺在我們面前的一道技術(shù)難題。本文是從該核電站核島基坑邊坡支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行探討，并提出了后續(xù)邊坡穩(wěn)定的保障措施。

【關(guān)鍵詞】錨索；土釘；邊坡支護(hù)；監(jiān)測

1、工程概況

該核電站核島廠房基坑開挖最大深度為18.6m，最小開挖深度為4.8m?；娱L度約167m，寬度78m，基坑支護(hù)主要包括核島廠房基坑邊坡、常規(guī)島廠房基坑邊坡和汽車坡道兩側(cè)邊坡，需支護(hù)處理的總面積約7000m2。

工程開挖深度范圍內(nèi)，主要分布著淺肉紅色、深灰色的第⑤層花崗片麻巖，上部以強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化巖為主，下部以中風(fēng)化和微風(fēng)化巖為主，局部全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化從上至下交替出現(xiàn)，部分地段夾存著第⑥層灰綠色的斜長角閃巖。

2、深基坑邊坡支護(hù)施工技術(shù)

核島深基坑邊坡支護(hù)施工過程中，施工單位在充分考慮現(xiàn)場地質(zhì)條件、基坑支護(hù)的難易度、施工成本、施工工期、施工質(zhì)量、安全等因素的前提下，在與設(shè)計方、總承包方、監(jiān)理單位以及建設(shè)單位溝通后，決定采用預(yù)應(yīng)力筋張拉和封錨施工技術(shù)、土釘墻支護(hù)施工技術(shù)、錨噴支護(hù)施工技術(shù)相結(jié)合的方法。

2.1核島廠房基坑邊坡支護(hù)技術(shù)

核島廠房基坑開挖深度18.6m，基坑地質(zhì)狀況比較復(fù)雜，在深度范圍內(nèi)上部為強(qiáng)風(fēng)化層，下部進(jìn)入中風(fēng)化層。根據(jù)不同地質(zhì)條件及現(xiàn)場安排，反應(yīng)堆廠房、乏燃料廠房基坑邊坡采用預(yù)應(yīng)力筋張拉和封錨施工技術(shù)、土釘墻支護(hù)施工技術(shù)、錨噴支護(hù)施工技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行處理，核輔助廠房采用土釘墻支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行處理，方法如下：

2.1.1第一段基坑支護(hù)方法

第一段基坑與綜合管廊相連接挖通，綜合管廊挖深5.25m，故此段實(shí)際支護(hù)高度為13.35m，根據(jù)地勘報告顯示，上部有1～2m的強(qiáng)風(fēng)化層，余下部分已基本進(jìn)入中風(fēng)化層，支護(hù)方法為：上部2.65m范圍采用1：0.76放坡且采用錨噴處理，下部10.7m采用預(yù)應(yīng)力筋張拉和封錨施工技術(shù)和土釘墻支護(hù)施工技術(shù)相結(jié)合處理。

1）預(yù)應(yīng)力錨索、土釘設(shè)計

錨索設(shè)計在基坑深度9.75m、13.75m深度處的位置，錨索孔徑設(shè)計為φ100mm和φ90mm，采用壓力型工作方式，全長注漿，每根錨索設(shè)計最大破壞軸力為480KN，實(shí)際計算拉力255KN，施加預(yù)應(yīng)力的值為200KN。

錨索端部采用一根18#槽鋼連接，壓在面層鋼筋網(wǎng)靠近基坑內(nèi)一側(cè)，與噴射混凝土面板合為一體，錨頭端部用100×150×15mm鋼板壓住槽鋼，鋼板外用錨具鎖定。對所有外露的鐵件噴射30mm的混凝土，強(qiáng)度等級為C20。具體錨索及土釘支護(hù)參數(shù)如表1。

2）豎向方樁設(shè)計

基坑面豎向方向兩道錨索間采用一根400×400方樁連接，方樁兩端在長度方向均超出錨索0.5m，全長為5m，方樁間距3m。施工時，將坡面開挖出豎向的400×400溝槽，綁好鋼筋，采用噴射混凝土澆注，強(qiáng)度C25。方樁鋼筋采用8根HRB335φ18鋼筋，箍筋采用HRB235φ8鋼筋，間距200mm。

3）面層參數(shù)設(shè)計

面層采用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土處理。方樁頂面以上4m，底面以下范圍，采用HRB235φ6鋼筋網(wǎng)間距200х200mm，噴射混凝土80mm厚進(jìn)行處理，土釘水平向用HRB335φ12鋼筋焊接，坡頂卷邊1m寬。腰部方樁長度方向5m范圍內(nèi)采用HRB335φ12鋼筋網(wǎng)噴射混凝土100mm厚進(jìn)行處理，土釘水平向用HRB335φ12鋼筋焊接。噴射混凝土強(qiáng)度為C20。

2.1.2 第二、三、四段基坑支護(hù)方法

第二、三段基坑挖深為12.1m，開挖坡度為1：0.3，第四段與進(jìn)入基坑內(nèi)的汽車坡道平行，距離汽車坡道邊沿5.5m，汽車坡道上升的坡度大約為10%；基坑的邊坡是從3m到7.5m逐漸遞增，此段采用1：0.4放坡，基坑支護(hù)方法采用土釘墻支護(hù)施工技術(shù)。

采用水平間距、垂直間距都為2m、長度為3m的HRB335φ12的土釘，坡面采用HRB235φ6鋼筋網(wǎng)間距200х200mm，噴射C20混凝土80mm厚進(jìn)行處理，土釘水平方向用φ12鋼筋焊接。

2.1.3 第二、三段基坑支護(hù)方法

根據(jù)地勘報告顯示，第二、三段上部只有2～3m的強(qiáng)風(fēng)化層，大部分為中風(fēng)化層，經(jīng)過鉆孔取樣分析，強(qiáng)風(fēng)化層埋深約在6～8m左右，邊坡坡度為1：0.2，故此段上部采用預(yù)應(yīng)力筋張拉和封錨施工技術(shù)下部采用土釘墻支護(hù)施工技術(shù)。

錨索設(shè)計在絕對標(biāo)高為-4.9m、-7.9m、-10.9m處的位置，錨索孔徑設(shè)計為φ100mm、φ90mm，采用壓力型工作方式，全長注漿，每根錨索設(shè)計最大破壞軸力為480KN，實(shí)際計算拉力380KN，施加預(yù)應(yīng)力的值為250KN。錨索端部采用一根18#槽鋼連接，壓在面層鋼筋網(wǎng)靠近基坑內(nèi)一側(cè)，與噴射混凝土面層合為一體，錨頭端部用100×150×15mm鋼板壓住槽鋼，鋼板外用錨具鎖定。錨索與土釘設(shè)計參數(shù)如表2。

（2）豎向方樁設(shè)計

基坑面豎向方向兩道錨索間采用一根400×400方樁連接，方樁兩端在長度方向均超出錨索0.5m，全長為7m，方樁間距3m。施工時，將坡面開挖出豎向的400×400溝槽，綁好鋼筋，采用噴射混凝土澆筑，強(qiáng)度等級為C25。方樁鋼筋采用8根HRB335φ18螺紋鋼筋，箍筋采用HRB235φ8鋼筋，間距200mm。

（3）面層參數(shù)設(shè)計

方樁頂面以上2.5m、底面以下范圍，采用HRB235φ6鋼筋網(wǎng)間距200х200mm，噴射混凝土100mm厚進(jìn)行處理，土釘水平向用HRB335φ12鋼筋焊接，腰部方樁長度方向7m范圍內(nèi)采用HRB335φ12鋼筋網(wǎng)間距200х200mm，噴射混凝土100mm厚進(jìn)行處理。噴射混凝土強(qiáng)度為C20。

3、監(jiān)測設(shè)計

施工單位在基坑邊坡支護(hù)施工完成后，為了隨時能掌握邊坡土體變形情況、支護(hù)施工質(zhì)量情況，確保在基坑內(nèi)施工安全，進(jìn)行了邊坡位移及沉降監(jiān)測、錨索和土釘?shù)膬?nèi)力監(jiān)測。具體的監(jiān)測方法如下：

3.1位移監(jiān)測

沿基坑周邊共設(shè)立8個水平位移觀察點(diǎn)，用以觀察基坑邊頂端的水平位移， 采用精密經(jīng)緯儀按照視準(zhǔn)線法進(jìn)行測量?？稍谙鄳?yīng)測點(diǎn)鉆孔1m深，插入一根直徑20mm的鋼筋，孔中灌注水泥漿，鋼筋外漏10cm，頂部用鋼鋸鋸一“十”字刻痕。

水平位移的觀測可提供基坑邊坡的水平變形量、變形速率和變形分布信息，進(jìn)而可分析基坑邊壁的穩(wěn)定性?；铀轿灰祁A(yù)警值為0.3%，不同深度水平位移預(yù)警值統(tǒng)計表如表3。

3.2沉降監(jiān)測

在基坑第二段及第四段中間位置設(shè)立兩個沉降觀察點(diǎn)。沉降監(jiān)測采用光學(xué)水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量。沉降位移觀測點(diǎn)，可在相應(yīng)測點(diǎn)鉆孔1m深，插入一根直徑20mm的鋼筋，孔中灌注水泥漿，鋼筋外漏10cm，頂部刻“十”字刻痕。邊坡不同深度位移監(jiān)測數(shù)據(jù)由現(xiàn)場報給設(shè)計，由設(shè)計進(jìn)行確認(rèn)是否合格。

3.3錨索、土釘內(nèi)力監(jiān)測

在基坑第一段錨索支護(hù)段中間位置，分別設(shè)置一組錨索內(nèi)力測試傳感器，用來監(jiān)測土釘、錨索的內(nèi)力工作狀態(tài)。

基坑監(jiān)測中錨索內(nèi)力監(jiān)測值可根據(jù)設(shè)計計算書中的計算值進(jìn)行對比，實(shí)際值等于計算值時要立即通知設(shè)計人員，并且立即停工。

土釘、錨索內(nèi)力監(jiān)測采用與設(shè)計的土釘、錨索軸力大小相一致的鋼弦式測力計，設(shè)置時將測試傳感器壓在錨頭和鋼墊板之間，測量信號通過導(dǎo)線輸出到地面，用專門的接受儀器。土體不同深度位移檢測采用測斜儀（航天工業(yè)總公司三院出產(chǎn)的CX-01測斜儀）。

測斜管采用直徑φ71制式測斜管，測量時通過一種專用的以石英撓性加速度計為敏感元件的滑動式測斜儀順入測斜管中，它可以把被測物體變形量的大小和變形方向，以電壓形式的信號輸出，通過測斜儀連接的導(dǎo)線輸出到地面的接受儀器。安裝時先在相應(yīng)測點(diǎn)鉆一直徑為100mm的鉆孔，將測斜管放入孔中，測斜管十字導(dǎo)槽與基坑邊垂直，然后灌注水泥漿固定。

3.4監(jiān)測頻率

測斜管埋設(shè)、地面沉降與地面水平位移觀測的布點(diǎn)工作應(yīng)與基坑開挖放線工作同時進(jìn)行，并在基坑開挖第二層土體前進(jìn)行一次測量，建立所有測點(diǎn)的初始數(shù)據(jù)，這樣可以避免太多的干擾，在開挖過程中根據(jù)施工進(jìn)度每開挖一層、每天觀測一次。

錨索內(nèi)力的測試工作在開挖和支護(hù)過程中進(jìn)行。在開挖過程中根據(jù)施工進(jìn)度每開挖一層、每天觀測一次。

監(jiān)測工作在基坑開挖與支護(hù)結(jié)束后維持一個星期，一個星期后按照每月觀測一次，直至基坑回填。

結(jié)論：

“ 噴錨支護(hù)技術(shù)”應(yīng)用于深基坑邊坡支護(hù)，由于其經(jīng)濟(jì)、快速、安全可靠等優(yōu)勢，

近10幾年來得到了高速的發(fā)展，但同時也看到，由于巖土介質(zhì)的不均勻性，和“噴錨支護(hù)技術(shù)”的不確定性，以及其理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)際應(yīng)用的現(xiàn)狀，工程事故也在不斷的發(fā)生，特別是在軟土地區(qū)及高含水地區(qū)，該技術(shù)的應(yīng)用受到了很大的限制，不斷發(fā)生的工程事故也對該技術(shù)的推廣留下了很多陰影，針對這些事故進(jìn)行原因分析，不難發(fā)現(xiàn)主要由“噴錨支護(hù)技術(shù)”選擇不當(dāng)和不重視邊坡監(jiān)測引起的。

該核電站核島深基坑邊坡支護(hù)在工程期初就與設(shè)計方、總承包方、監(jiān)理方、和建設(shè)方進(jìn)行多次討論、協(xié)商，并邀請外部專家進(jìn)行評審、論證，確定最終實(shí)施方案；同時工程從策劃到完工整個過程都嚴(yán)格按照設(shè)計及規(guī)范要求進(jìn)行基坑監(jiān)測，為工程施工安全提供了保障。

參考文獻(xiàn)：

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[4]《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）重慶市設(shè)計院，2002.

作者簡介：

董林博，（1984—），男（漢族），陜西咸陽人，工程師，本科，研究方向：施工技術(shù)，結(jié)構(gòu)工程。

劉霖，（1986—），女（漢族），四川資陽人，工程師，本科，研究方向：施工技術(shù)，結(jié)構(gòu)工程。