何司忠

(北京中兵巖土工程有限公司，北京 100053)

1　工程概況

擬建的北京東壩中路紅松園基坑工程場地位于朝陽區(qū)東壩鄉(xiāng)東壩中路與東壩中街十字路口東北角，場地周邊交通比較暢通。

本工程由地下室(車庫及商業(yè))、酒店、2棟保障住宅、Loft及商業(yè)、4棟住宅樓等組成，場區(qū)中部保留實土(作為綠化用地)。各個樓座地下部分按照3層考慮。本工程總建筑面積約169920 m2，其中地下73141 m2，地上約96779 m2。

基坑平面布置如圖1所示。場地西側磚砌圍墻外道路為雨污雙溝，埋深約5.0 m，管徑約1.0 m，水平距離擬建建筑結構外墻約29.6 m；另外高壓線水平最近距離西側擬建建筑結構外墻約9.7 m，高壓線距離地面約12.0 m。場地西南角考慮紅線外3.0 m范圍的地鐵預留施工，同時留設1.20 m的工作面，因此高壓線水平最近距離地鐵預留段護坡樁施工面約1.0 m。高壓線為35 kV。場地南側鐵柵欄圍墻外為東壩中街，交通暢通，東壩中街南側為北京信息職業(yè)技術學院。南側紅線最近處距離基礎外墻約5.7 m，位于車庫出入口東側位置。場地東側為一家超市，其余位置為磚砌圍墻，最近處距離基礎外墻約9.5 m。場地北側為廢舊廠房及渣土地，原廠房最近處距離基礎外墻約7.0 m。

圖1　基坑工程平面布置

基坑外西側、南側道路周邊管線較多，最近處位于場地南側距離結構外皮約12.9 m，埋深約1.5 m，為雨水和天然氣管道。在基坑開挖范圍內地下無其它管線。

擬建建筑±0.00 m絕對標高暫按28.40 m考慮，場平標高約27.30 m，主樓部分基坑開挖深度在14.55 m，本工程為地庫與主樓之間整體開挖，因此為確保土方開挖后基坑土體的穩(wěn)定及周邊道路的安全，需對基坑進行支護和降水。同時由于天然地基不能滿足設計要求的部分建筑的承載力標準值和變形要求，需對天然地基進行地基處理。地下車庫部分需考慮抗浮設計。

2　巖土工程條件

根據勘察單位提供的場地巖土工程勘察報告，場地地形比較平坦。鉆孔地面標高為26.51～28.46 m。

2.1　地層條件

根據勘察報告，按土的巖性及工程特性將地層劃分為8個大層及亞層，其中①層土為人工堆積層，②～⑧為第四系沉積土層。自上而下分述如下。

(1)人工堆積層

表層為人工堆積的厚度為1.20～4.10 m的粉質粘土、粘質粉土素填土①層及房渣土、碎石填土①1層。

(2)第四系沉積土層

人工堆積層以下為第四系沉積層，依次為粉質粘土、重粉質粘土②層及砂質粉土、粘質粉土②1層；粉砂、細砂③層，粉質粘土、重粉質粘土③1層及砂質粉土、粘質粉土③2層；粘質粉土、砂質粉土④層，有機質粘土、有機質重粉質粘土④1層及細砂、粉砂④2層；粉質粘土、重粉質粘土⑤層，粘質粉土、砂質粉土⑤1層及粘土⑤2層；粘土、重粉質粘土⑥層及粉質粘土⑥1；細砂、中砂⑦層，粘質粉土、砂質粉土⑦1層及粘土、重粉質粘土⑦2層；細砂、中砂⑧層。

2.2　地下水

場地范圍共有4層地下水。各層地下水水位情況及類型見表1。依據勘察報告本工程抗浮設防水位為23.50 m。

3　基坑支護設計

本基坑支護工程設計使用年限為1年。各區(qū)地面附加荷載按25 kPa設計，且荷載距離槽邊不小于2 m。計算軟件采用《理正深基坑支護結構設計軟件F-SPW》(5.3版本)。根據規(guī)范要求，結合場地周邊環(huán)境條件、工程地質條件和結構設計要求，考慮造價以及后期結構總包室外管線等情況，參考我公司多年施工經驗，將基坑支護劃分為5個支護區(qū)域(參見圖1)。樁錨支護段基坑側壁安全等級為一級，側壁重要性系數為1.1。護坡樁上部土釘墻等支護高度區(qū)域安全等級為二級，側壁重要性系數為1.0。

表1　地下水水位量測情況

3.1　1-1區(qū)：場地北側、東側、南側車道以東區(qū)域

該區(qū)域場地相對寬敞，采用“土釘墻+預應力錨桿護坡樁”聯合支護形式?；釉O計深度14.55 m，標高-4.45 m以上約3.35 m范圍土體采用土釘墻支護，下部采用錨桿護坡樁支護。基坑支護剖面如圖2所示。

圖2　1-1區(qū)支護剖面

3.1.1土釘墻

基坑土體1∶0.3放坡。共設置2排土釘，第一排位于自然地表下1.40 m，豎向排間距1.40 m，橫向間距1.50 m，呈梅花狀排布。各排土釘長度自上而下依次為4.0、3.0 m(含彎鉤)。土釘桿體均采用螺紋鋼1Φ18 mm，孔徑100 mm，傾角10°～15°，常壓灌注水灰比為0.5的水泥漿，漿體強度M20。面板為現場噴厚8 cm的C20細石砼，中間掛?6.5@250 mm×250 mm鋼筋網，外配Φ14 mm橫向加強筋焊接并和所有土釘頭以雙L鉤焊接相連。坡頂砼護面外延800 mm。

3.1.2護坡樁

樁頂標高位于-4.45 m，樁徑800 mm，樁間距1.60 m，樁長15.7 m(含冠梁)，有效嵌固深度4.5 m。樁身砼強度等級C25。主筋通長均勻配置16Φ22 mm，箍筋?6.5@200 mm，固定圈筋Φ16@2000 mm均勻布置，主筋保護層厚70 mm。

樁頂設一道梯形冠梁，上底800 mm、下底934 mm、高500 mm，主筋7Φ22 mm+4Φ16 mm，箍筋?6.5@200 mm。砼保護層厚度35 mm，強度C25。

3.1.3錨桿

共設置2道錨桿，設計參數見表2。

3.1.4樁間土維護

表2　1-1區(qū)錨桿設計參數

注：錨桿錨固體養(yǎng)護7 d達到設計強度的75%后進行張拉，張拉鎖定操作按《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ 120—99)相關規(guī)定執(zhí)行。

人工清除樁間土，約露出1/2的樁徑，待土清除干凈后，立即鋪掛鋼板網(規(guī)格：40 mm×40 mm)，采用膨脹螺栓與橫向壓筋固定于樁體，橫壓筋采用1B14鋼筋固定網片，豎向間距1.0 m；中間設置一道1A6.5豎壓筋；局部松散位置增加U形A6.5的鋼筋鉤加固，然后噴射C20細石砼，厚度30～50 mm。

2-2、3-3、4-4區(qū)域樁間土維護與此相同。

3.2　2-2區(qū)：下沉廣場區(qū)域

考慮到下沉廣場基底標高為-6.90 m，為方便后續(xù)施工中減少破樁工作量，護坡樁樁頂設計標高在此基礎上下移1.50 m，即樁頂標高為-8.40 m，樁頂以上6.95 m高的范圍內采用土釘墻支護，下部采用錨桿護坡樁支護。基坑支護剖面如圖3所示。

圖3　2-2區(qū)支護剖面

3.2.1土釘墻

基坑土體1∶0.4放坡。共設置5排土釘，第一排位于自然地表下1.30 m，豎向排間距1.30 m，橫向間距1.50 m，呈梅花狀排布。各排土釘長度自上而下依次為6.0、8.0、6.0、4.0、4.0 m(含彎鉤)。土釘桿體均采用螺紋鋼1Φ18 mm，孔徑100 mm，傾角10°～15°，常壓灌注水灰比為0.5的水泥漿，漿體強度M20。面板為現場噴厚度8 cm的C20細石砼，中間掛?6.5@250 mm×250 mm鋼筋網，外配Φ14 mm橫向加強筋焊接并和所有土釘頭以雙L鉤焊接相連。坡頂砼護面外延800 mm。

3.2.2護坡樁

樁頂標高位于-8.40 m，樁徑800 mm，樁間距1.60 m，樁長12.0 m(含冠梁)，有效嵌固深度4.4 m。樁身砼強度等級C25。主筋通長均勻配置16Φ22 mm，箍筋?6.5@200 mm，固定圈筋Φ16@2000 mm均勻布置，主筋保護層厚70 mm。

樁頂設一道梯形冠梁，上底800 mm、下底934 mm、高500 mm，主筋7Φ22 mm+4Φ16 mm，箍筋?6.5@200 mm，砼保護層厚度35 mm，強度等級C25。

3.2.3錨桿

共設置2道錨桿，設計參數見表3。

表3　2-2區(qū)錨桿設計參數

注：錨桿錨固體養(yǎng)護7 d達到設計強度的75%后進行張拉，張拉鎖定操作按《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ 120—99)相關規(guī)定執(zhí)行。

3.3　3-3區(qū)：場地東側售樓處范圍內、南側1號樓酒店附近范圍內

該區(qū)域場地狹窄，考慮給售樓處施工提供充足工作面，同時保證支護體系的整體性和完整性。因此采用“預應力錨桿護坡樁”支護形式?；釉O計深度14.55 m。樁頂標高-1.60 m，位于地面下0.5 m。基坑支護剖面如圖4所示。

圖4　3-3區(qū)支護剖面

3.3.1護坡樁

樁頂標高位于-1.60 m，樁徑800 mm，樁間距1.60 m，樁長18.7 m(含冠梁)，有效嵌固深度4.65 m。樁身砼強度等級C25。主筋通長均勻配置15Φ22 mm，箍筋?6.5@200 mm，固定圈筋Φ16@2000 mm均勻布置，主筋保護層厚70 mm。

樁頂設一道矩形冠梁，上底800 mm、下底800 mm、高500 mm，主筋6Φ22 mm+4Φ16 mm，箍筋?6.5@200，砼保護層厚度35 mm，強度等級C25。

3.3.2錨桿

共設置3道錨桿，設計參數見表4。

3.4　4-4區(qū)：場地西側地鐵預留口范圍內

該區(qū)域場地狹窄，基坑設計深度14.55 m，標高-4.10 m以上約3.0 m范圍土體采用擋土墻支護，下部采用錨桿護坡樁支護。上部3.0 m范圍內土體先采用1∶0.35放坡后砌磚墻，墻后再做回填土。基坑支護剖面如圖5所示。

3.4.1擋土墻

表4　3-3區(qū)錨桿設計參數

注：錨桿錨固體養(yǎng)護7 d達到設計強度的75%后進行張拉，張拉鎖定操作按《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ 120—99)相關規(guī)定執(zhí)行。

圖5　4-4區(qū)支護剖面

磚墻墻高3.2 m，高出地面0.2 m，墻厚370 mm；構造柱截面尺寸370 mm×370 mm，間距2.40 m；圈梁、壓頂梁截面尺寸370 mm×240 mm。壓頂梁下1.36 m設置圈梁，墻后回填素粘性土。構造柱、圈梁、壓頂梁鋼筋均采用4B14螺紋鋼，箍筋采用A6.5@200 mm，砼強度等級C25。

3.4.2護坡樁

樁頂標高位于-4.10 m，樁徑800 mm，樁間距1.60 m，樁長16.7 m(含冠梁)，有效嵌固深度5.15 m。樁身砼強度等級C25。主筋通長均勻配置15Φ22 mm，箍筋?6.5@200 mm，固定圈筋Φ16@2000 mm均勻布置，主筋保護層厚70 mm。

樁頂設一道梯形冠梁，上底800 mm、下底934 mm、高500 mm，主筋7Φ22 mm+4Φ16 mm，箍筋?6.5@200 mm，砼保護層厚度35 mm，強度等級C25。

3.4.3錨桿

共設置3道錨桿，設計參數見表5。

3.5　5-5區(qū)：場地中部保留實土(作為綠化用地)區(qū)域

該支護區(qū)域采用1∶0.5放坡進行錨桿復合土釘墻施工，在標高-7.90(20.50 m)位置設置寬度1.5 m的臺階?；又ёo剖面如圖6所示。

表5　4-4區(qū)錨桿設計參數

注：錨桿錨固體養(yǎng)護7 d達到設計強度的75%后進行張拉，張拉鎖定操作按《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ 120—99)相關規(guī)定執(zhí)行。

圖6　5-5區(qū)支護剖面

臺階以上約6.8 m范圍土體采用土釘墻支護。共設置4排土釘，第一排土釘位于地面下1.50 m，豎向排間距1.50 m，橫向間距1.50 m，呈梅花狀排布。各排土釘長度自上而下依次為6.0、8.0、8.0、6.0 m。土釘桿體均采用螺紋鋼1Φ22 mm，孔徑100 mm，傾角10°～15°，常壓灌注水灰比為0.5的水泥漿，漿體強度M20。面板為現場噴厚8 cm的C20細石砼，中間掛?6.5@250 mm×250 mm鋼筋網，外配Φ14 mm橫向加強筋焊接并和所有土釘頭以雙“L”鉤焊接相連。坡頂砼護面外延800 mm。

標高-7.90 m位置以下約7.75 m范圍采用錨桿土釘墻支護。共設置4排土釘+1排預應力錨桿。第一排土釘位于臺階下0.70 m，豎向排間距1.55 m，橫向間距1.50 m，呈梅花狀排布。各排土釘長度自上而下依次為7.0、16.0(錨桿)、8.0、6.0、5.0 m。土釘桿體均采用螺紋鋼1Φ22 mm，孔徑100 mm，傾角10°～15°，常壓灌注水灰比為0.5的水泥漿，漿體強度M20。面板為現場噴厚度8 cm的C20細石砼，中間掛?6.5@250 mm×250 mm鋼筋網，外配Φ14 mm橫向加強筋焊接并和所有土釘頭相連。

錨桿位于標高-10.15 m，長度16.0 m，其中自由段5.0 m，錨固段11.0 m，錨筋采用1束(7?5)1860級鋼絞線，錨孔孔徑150 mm，傾角15°，注漿材料為水灰比0.5的純水泥漿，漿體強度M20，錨桿腰梁采用1根[18槽鋼，預應力鎖定值120 kN。

4　降水及抗浮設計

4.1　降水系統(tǒng)設計

從勘察報告可知，場地范圍共有4層地下水。地下水埋深較淺，在基坑開挖范圍內受第1～3層地下水的影響。根據地下水資料及我公司在附近的施工經驗綜合確定計算使用的水文地質參數，進行降水系統(tǒng)的設計。

沿基坑上口1.0～1.5 m布設管井，間距7.0 m，井深22.0 m，共計101眼；此外槽內布設19眼疏干井。管井與疏干井孔徑均為600 mm，下入內徑300 mm的無砂水泥濾水管。在含水層部位濾管外纏1層80目尼龍網，接頭處的死管用塑料布包扎。在井管外圍填入?3～7 mm的石屑。

4.2　抗浮設計

按照項目對抗浮的要求，地下車庫部分需考慮抗浮設計，分為1區(qū)(考慮4 m高水頭的抗浮)、2區(qū)(考慮6 m高水頭的抗浮)、3區(qū)(考慮7 m高水頭的抗浮)、4區(qū)(考慮9 m高水頭的抗浮)，按照上述要求需對該部分區(qū)域采用抗拔樁進行處理，抗拔樁設計情況見表6。

抗拔樁施工工藝采用長螺旋中心壓灌后插鋼筋籠工藝。施工抗拔樁時預留50 cm厚的保護土層，待抗拔樁施工完畢后，清理樁間土，樁頂剔至設計標高。

5　施工方案

5.1　土釘墻施工

施工順序為：邊坡開挖→邊坡修整→定位放線→成孔→插筋→注漿→掛網→焊接拉結→噴射砼。

對于土層含水量較大的邊坡，可在支護面層背層部插入長度400～600 mm、直徑≮40 mm的水平包濾網排水管，其外端伸出支護面層，間距為2 m，以便將噴砼面層后的滲水及時排走。

噴射砼順序可根據地層情況“先錨后噴”或“先噴后錨”(土質松散時)，噴射作業(yè)時，空壓機風量≮9 m3/min，氣壓0.2～0.5 MPa，噴頭水壓≮0.15 MPa，噴射距離控制在0.6～1.0 m，通過外加速凝劑控制砼初凝和終凝時間在5～10 min，噴射厚度80 mm。翻邊施工時，用水準儀控制頂標高，保證翻邊頂面標高一致。

5.2　護坡樁施工

根據地層及施工條件，本工程護坡樁施工采用液壓步履式長螺旋鉆機成孔，泵送中心壓灌砼、后插鋼筋籠成樁的施工工藝。

成孔至設計孔深后，用砼泵通過管路把混合料打入孔底，同時提鉆，孔底單向活門自動打開，使砼流出，并使鉆具在砼內埋深0.5～1.0 m。確保提鉆速度與砼的泵入速度相匹配，不出現斷樁情況。

5.3　反循環(huán)水下灌注施工工藝

3-3支護區(qū)域地鐵預留口范圍內護坡樁由于距離高壓線較近，依據現場實際情況，該部位樁體考慮備選反循環(huán)水下灌注樁施工工藝。

鉆孔開始前先測放樁位后埋設護筒，護筒長2 m左右，直徑1.0 m，比樁徑大20 cm，上側開有導漿孔。埋設高出地面200～400 mm。

施工中泥漿采用自然造漿。采用隔一根樁跳打施工。在砼剛灌注完畢的鄰近樁旁成孔施工，時間間隔≮24 h。

成孔到設計深度后進行清孔，利用成孔結束后鉆機不提慢轉清孔，清孔時控制泥漿密度在1.05 kg/L左右。

5.4　連梁施工

護坡樁施工完畢后開始進行樁頂連梁施工。連梁鋼筋綁扎施工前，先鑿去樁頂的浮漿，并再次確認樁頂標高及樁頭情況，鋼筋綁扎完畢后開始支單面外模板，支完模板后進行隱蔽工程的驗收，合格后方可澆筑砼。采用商品砼，強度等級C25。

5.5　錨桿施工

在基槽開挖至錨桿設計標高下0.5 m后開始錨桿施工，采用錨桿鉆機螺旋鉆進成孔，錨孔直徑150 mm，錨桿傾角15°～20°。當錨桿有可能碰到地下管線或隱蔽物時，錨孔傾角須做適當調整。

錨筋采用抗拉強度為1860 MPa的鋼絞線。壓漿管用3/4 in(?19 mm)塑料管，內端距孔底0.5～1.0 m。錨桿自由段采用軟塑料纏繞，每隔2.0 m設置一個定位支架。

注漿材料采用32.5普通硅酸鹽水泥配制的水泥凈漿，水灰比0.5，強度≮20 MPa。

錨桿錨固段強度與連梁砼強度達到15 MPa(一般養(yǎng)護7 d)后進行張拉、鎖定。錨桿先張拉至設計值，穩(wěn)定后再回復到鎖定值進行鎖定。錨桿鎖定后，若發(fā)現有明顯的預應力損失時進行補償張拉。

6　結語

基坑工程是建筑工程尤其是高層建筑的重要部分，基坑支護設計及施工方案的合理與否關系到基坑施工的經濟性以及整個建筑施工的安全。北京東壩中路紅松園基坑工程，根據其周邊環(huán)境及工程地質條件，結合本公司的施工經驗，進行分區(qū)域設計，分5個區(qū)域采用4種不同的支護形式，包括土釘墻+預應力錨桿護坡樁方案、預應力錨桿護坡樁方案、擋土墻+預應力錨桿護坡樁方案、錨桿復合土釘墻方案。方案實施結果證明，該設計達到了預期效果，保證了整個工程施工期間的安全，取得了較好的社會效益,也為企業(yè)創(chuàng)造出更多的經濟效益。