翟立新

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院； 2.遼寧省有色地質(zhì)一〇一隊有限責(zé)任公司

一、工程概況

擬建的遼寧石油化工大學(xué)深基坑工程位于遼寧省撫順市望花區(qū)丹東路以南，望花大街以東，開原街以西，其南側(cè)為遼寧石油化工大學(xué)住宅樓，場地周邊交通便利。場地北側(cè)約800米為渾河主河道，由東向西流過，河水流量較豐富。地形較平坦，地形起伏不大。

主要擬建建筑物為大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新基地及教師公寓兩棟樓房，①、②區(qū)30層，A、B區(qū)為4層，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，設(shè)有一層地下室?；悠矫娌贾脠D如圖1所示。工程共計兩個基坑，基坑設(shè)計深度6.8m。兩基坑之間的距離為20米，①基坑?xùn)|側(cè)5米處有地下污水管線通過。兩基坑南側(cè)毗鄰的為石化大學(xué)住宅區(qū)，其他周圍建筑物均為道路，地上沒有管線通過，地下只有一污水管線通過，并在兩基坑外圍，且不影響施工，兩基坑地下未見障礙物分布。

根據(jù)地質(zhì)勘察報告及工程詳細(xì)規(guī)劃圖，需要對兩基坑進(jìn)行降水、支護(hù)及土方開挖設(shè)計。

圖1 基坑平面布置圖

二、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

（一）氣象水文

撫順市屬于中溫帶東亞大陸季風(fēng)氣候區(qū)。主要氣候特點是夏熱多雨，冬寒漫長，溫差較大，四季分明。年平均氣溫為5～7℃，≥10℃積溫平均為2700～3200℃；無霜期為130～150天；年平均降水量為760～790毫米；年日照時數(shù)為2230～2520小時，日照百分率為51～58%。

（二）場地地層結(jié)構(gòu)及其特征

場地地層主要由第四系全新統(tǒng)雜填土、粉質(zhì)黏土、碎石土、太古界鞍山群混合巖地層組成。自上而下依次描述如下：

①雜填土（Q4ml）：黃褐色，主要由砂土、粘性土、卵石等組成，稍濕，松散。在場地內(nèi)連續(xù)分布。層厚1.0～3.1米，層底埋深1.0～3.1米。

②粉質(zhì)黏土：黃褐色，稍濕，可塑，無光澤，無搖振反應(yīng)，干強度中等，韌性中等。該層在場地內(nèi)連續(xù)分布，層厚0.6～2.4米，層底埋深3.0～4.2米。

③1圓礫：黃褐色，一般粒徑2～20mm，最大粒徑90mm，粒徑大于2mm的顆粒約占全部土質(zhì)量60%，顆粒磨圓度較好，以亞圓形為主，骨架顆粒多由混合巖組成，中等風(fēng)化，孔隙由中、粗砂充填，稍密狀態(tài)為主，局部夾薄層粗砂夾層。該層分布不連續(xù)，層厚3.2～3.8米。

③2圓礫：黃褐色，一般粒徑2～20mm，最大粒徑110mm，粒徑大于2mm的顆粒約占全部土質(zhì)量60%，顆粒磨圓度較好，以亞圓形為主，骨架顆粒多由混合巖組成，中等風(fēng)化，孔隙由中、粗砂充填，中密狀態(tài)為主，局部稍密或密實。該層分布較連續(xù)，層厚0.5～4.3米。

④1強風(fēng)化混合巖：黃褐色，主要礦物成分為長石、石英、角閃石，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，風(fēng)化裂隙極發(fā)育，巖心破碎，遇水軟化。該層與中風(fēng)化混合巖呈漸變關(guān)系。

④2中風(fēng)化混合巖：灰綠色，長石、石英、角閃石，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖心呈塊狀、短柱狀。

（三）場地水文地質(zhì)條件

場地地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水，主要賦存在圓礫層中，含水層厚度較大，地下水水量豐富。

天然條件下地下水的補給來源主要為側(cè)向徑流及大氣降水。主要排泄方式為人工開采及側(cè)向逕流排泄。由于場地鄰近渾河，地下水與渾河河水聯(lián)系較密切，枯水期河水補給地下水，而豐水期地下水補給河水，兩者呈互補關(guān)系。

地下水埋藏深度為4.0～4.1米，穩(wěn)定水位標(biāo)高65.50米左右。據(jù)調(diào)查訪問，由于受渾河河水位的影響，地下水位變幅較大，年平均變幅2.0m左右。

三、基坑支護(hù)設(shè)計

各區(qū)地面附加荷載按10kPa設(shè)計,且荷載距離槽邊不小于2.5m。計算軟件采用《北京理正深基坑7.0》。根據(jù)規(guī)范要求,結(jié)合具體環(huán)境條件、地下結(jié)構(gòu)及土層分布厚度,參考我公司多年施工經(jīng)驗,將基坑支護(hù)劃分為2個支護(hù)區(qū)域(見圖1)。本次基坑開挖設(shè)計深度6.8m，基坑側(cè)壁重要性等級為安全等級二級，基坑側(cè)壁重要性系數(shù)為1.0。

表1 各巖土層主要設(shè)計參數(shù)推薦值一覽表

表2 各巖土層與錨桿粘結(jié)強度特征值一覽表

表3 土層分布表

（一）1-1區(qū)：兩基坑南側(cè)、北側(cè)、東側(cè)區(qū)域

該區(qū)域采用排樁支護(hù)＋預(yù)應(yīng)力錨索錨拉的聯(lián)合支護(hù)形式，排樁直接從地表開始施工，采用φ600mm鉆孔灌注樁，鉆孔深度8.3m，樁中心間距1.4m，樁頂施工冠梁，冠梁高0.4m，寬0.6m，混凝土強度C30，樁間土采用掛網(wǎng)噴射混凝土防護(hù)，混凝土強度C25，噴射厚度80mm，分別在-1.5m和-3.0m處設(shè)置兩道錨索錨拉，兩樁一錨，錨索間距2.8m，并設(shè)置腰梁，腰梁采用20#a槽鋼背靠背使用?；又ёo(hù)剖面圖如圖2所示。

圖2 1-1區(qū)基坑支護(hù)剖面圖

（二）2-2區(qū)：兩基坑西側(cè)區(qū)域

采用上部放坡＋排樁支護(hù)＋預(yù)應(yīng)力錨索錨拉的支護(hù)形式對兩基坑西側(cè)區(qū)域進(jìn)行支護(hù)設(shè)計。先進(jìn)行放坡開挖，開挖深度2m，坡度比1:1.25，坡面采用掛網(wǎng)噴射混凝土防護(hù)，混凝土強度C25，噴射厚度,80mm，排樁采用φ600mm鉆孔灌注樁，鉆孔深度6.3m，樁中心間距1.4m，樁頂施工冠梁，冠梁高0.4m，寬0.6m，混凝土強度C30，樁間土采用掛網(wǎng)噴射混凝土防護(hù)，混凝土強度C25，噴射厚度80mm，分別在-3.5m和-5.0m處設(shè)置兩道錨索錨拉，三樁一錨，錨索間距4.2m，并設(shè)置腰梁，腰梁采用20#a槽鋼背靠背使用?；又ёo(hù)剖面圖如圖3所示。

圖3 2-2區(qū)基坑支護(hù)剖面圖

四、基坑降水

根據(jù)勘察資料，場地地下水埋深4.0-4.1m，根據(jù)規(guī)范要求，需要將地下水降至基底以下0.5m，故按照將地下水降至自然地坪下7.5m設(shè)計，降水井距離基坑邊2.5m。本基坑降水采用采用管井封閉基坑降水方法。通過施工降水井將地下水抽至地表，排出場外。降水施工應(yīng)在土方開挖和基坑支護(hù)前施工，降水提前7-10天。

（一）降水目的

（1）確保基坑土方的順利開挖。

（2）確保基坑邊坡的穩(wěn)定與安全。

（3）確?；A(chǔ)施工時干槽作業(yè)。

（4）維持降水，預(yù)防地下水水位上升，引起基礎(chǔ)上浮。

（5）控制地下水，減少因降水引起的對周圍環(huán)境的次生危害。

（二）設(shè)計計算參數(shù)

降水面積:2200.00m2

降水深度：要求降至自然地坪以下7.5m。

地下水靜止水位：ho=4.0m。

含水層厚度：Ho＝3.5m。

滲透系數(shù)：K=100.0m/d。

基坑的有效半徑ro，將矩形基坑換算成半徑為ro的圓形大井,ro可以由下式求得:ro=0.29×(a+b)= 0.29×（51+21）=21m

降水影響半徑Ro可由公式R=2S

其中,Ro為降水影響半徑（m）；S為基坑水位降深,取7.5m；k為滲透系數(shù),取100m/d；H為含水層厚度,取3.5m。

由公式可求得Ro=280m。

設(shè)計井深h：h＝9.5m

井徑D＝600mm

井?dāng)?shù)n＝14眼

井中心距基坑上口距離2.5m

井間距：邊井中心距為22m

潛水泵：揚程大于10m，泵量≥4.00 m3/h

（三）井身結(jié)構(gòu)設(shè)計

井管采用外徑Φ400mm的無砂砼管，每節(jié)管長950mm，壁厚50mm，孔隙率25～30%。將下端1.5m長井管作為沉砂管，坐落于井拖上；沉砂管以上1.0m井管作為濾管綜合，以上7.0m井管作為輔助工作管段，工作段和輔助工作段井管外包一層60目尼龍網(wǎng)； 井管上端高出自然地面約0.30m，加蓋井蓋。井管與井孔之間的環(huán)狀間隙填入直徑為3～5mm的小粒徑石屑濾料，以增強過濾效果；環(huán)隙上端1.50m段填粘土進(jìn)行封閉。

（四）井位布置：

根據(jù)場地的施工條件及含水層的特征，對抽水井做如下設(shè)計：降水井14眼，沿基坑四周環(huán)繞布置，井孔中心距基坑邊線2.5m，降水井間距為22m。

（五）排水管線設(shè)計

在基坑邊緣外5.0米處設(shè)置排水管線，排水管徑φ425mm，每隔50-70米設(shè)置1個沉淀池，排水管按0.5-1.0%的坡度設(shè)置，排水管終端與市政排水管網(wǎng)連接。

五、土方開挖

兩基坑開挖平面地勢較平坦，開挖面積約2200m2，基坑開挖深度6.8m。根據(jù)場地實際情況及巖土工程勘察報告，地下水位穩(wěn)定在地面下4.0-4.1m處，降水深度7.5m，按照規(guī)范要求，對深基坑進(jìn)行開挖。

（一）土方開挖的條件

1.場地內(nèi)施工放線測量完畢，控制點均埋設(shè)并已通過建筑單位、監(jiān)理及有關(guān)單位驗收。

2.人員安排，機(jī)械配備、保養(yǎng)就序，卸土地點均已落實。

3.現(xiàn)場運輸?shù)缆窚?zhǔn)備完成，經(jīng)檢查能滿足重型車輛行駛要求。

4照明、草袋、清掃等工作已安排就序。

（二）開挖順序及放坡系數(shù)

1.開挖順序：從東向西開挖，并在西側(cè)設(shè)置坡道，便于運輸；

2.放坡開挖坡度比滿足規(guī)范要求。

該系統(tǒng)是將滲瀝液處理站產(chǎn)生的濃縮液經(jīng)過收集、過濾后，由螺桿泵升壓輸送，經(jīng)帶霧化頭的噴槍送入焚燒爐內(nèi)進(jìn)行焚燒處理。濃縮液回噴系統(tǒng)主要有收集、過濾、升壓、噴射4個過程，見圖1。

放坡開挖按照2米的放坡高度，開挖土層為雜填土，按照規(guī)范，坡度比1:1.25滿足規(guī)范及安全要求。

3.開挖標(biāo)高的控制在基坑四周設(shè)置標(biāo)高控制樁測設(shè)標(biāo)高控制線，以便隨挖隨測。開挖至基底標(biāo)高后，進(jìn)行人工修整清理，測量放線人員準(zhǔn)確測放基底標(biāo)高、軸線、基礎(chǔ)的外形尺寸，經(jīng)自驗無誤后，請監(jiān)理工程師復(fù)核。

4.坡監(jiān)測及安全防護(hù)措施：挖掘過程中，要對邊坡進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施。

（三）土方開挖方法

該工程的土方開挖，按照邊開挖邊支護(hù)的原則。首先進(jìn)行的第一層開挖是放坡開挖，放坡開挖后，為排樁支護(hù)開挖足夠的施工工作面，進(jìn)行排樁施工；其次進(jìn)行第二層開挖，開挖深度2m，在-3.5m處施工第一道錨索；再次進(jìn)行第三層開挖，開挖深度1.5m，在 -5.0m處施工第二道錨索；最后進(jìn)行第四層開挖至基底開挖深度1.3m。具體土層開挖剖面示意圖如圖4所示。

圖4 土層開挖剖面示意圖

（四）開挖機(jī)械的確定

為保證按期完成挖土任務(wù)，并配合好基坑支護(hù)錨拉的施工，在第一次土方開挖階段選用1臺反鏟挖掘機(jī)挖土，自卸運輸汽車8 輛運土，第二次、第三次、第四次土方開挖階段選用2 臺反鏟挖掘機(jī)，其中1 臺在基坑內(nèi)挖土和轉(zhuǎn)運土方（土方挖運完成后順施工便道上坑），另1 臺在地面裝車。（實際開挖時再根據(jù)棄土遠(yuǎn)近等因素調(diào)整挖土機(jī)及運輸車輛的實際數(shù)量）。

（五）基坑內(nèi)排水溝的設(shè)置

基坑內(nèi)緊隨土方開挖在四周設(shè)排水溝，排水溝距基坑下邊線0.5-1.0m，并在基坑四角設(shè)集水井，排水溝隨挖隨設(shè)。并設(shè)置潛水泵將集水抽至地面下水井。施工過程中應(yīng)安排專人管理抽水設(shè)備，經(jīng)常檢查排水溝，確保排水溝的暢通，并應(yīng)作好基坑邊坡及臨近建筑物的沉降、位移觀測，發(fā)現(xiàn)變化異常時及時分析，進(jìn)行補救。

六、結(jié)束語

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(hù)設(shè)計及施工方案的合理與否關(guān)系到基坑施工的經(jīng)濟(jì)性以及整個建筑施工的安全。遼寧石油化工大學(xué)深基坑工程,結(jié)合具體環(huán)境條件、地下結(jié)構(gòu)及土層分布厚度,參考我公司多年施工經(jīng)驗，進(jìn)行分區(qū)域設(shè)計, 分2個區(qū)域采用放坡＋排樁支護(hù)＋預(yù)應(yīng)力錨索錨拉、排樁支護(hù)＋預(yù)應(yīng)力錨索錨拉方案。方案實施結(jié)果證明,該設(shè)計達(dá)到了預(yù)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,也為高效創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。