基坑支護(hù)工程方案淺析
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摘要：文中以昆明市某基坑支護(hù)工程方案為案例，首先介紹了研究區(qū)的地質(zhì)概況，依次從設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、降排水方案、錨索試驗方案進(jìn)行了詳細(xì)闡述。認(rèn)為開挖過程中，應(yīng)對施工過程中出現(xiàn)的異常情況及時整改，并合理調(diào)整施工組織設(shè)計和土方開挖方案。施工單位在進(jìn)行施工組織設(shè)計時，需對支護(hù)結(jié)構(gòu)施工方法、質(zhì)量控制要求及土方開挖方案進(jìn)行仔細(xì)研究，預(yù)先做好搶險預(yù)案并提前準(zhǔn)備好搶險物資，確?；禹樌┕ぁ?/p>
關(guān)鍵詞：基坑支護(hù)；昆明市；設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；降排水方案；錨索試驗
0引言
隨著我國城市化發(fā)展進(jìn)程的加快,城市居民數(shù)量持續(xù)增加,高層建筑工程項目施工規(guī)模與施工數(shù)量與日俱增,深基坑支護(hù)技術(shù)逐步被應(yīng)用至項目施工環(huán)節(jié)中［1］。在大型水利工程中,需要開挖深基坑以提高基礎(chǔ)承載力,進(jìn)而保障壩體穩(wěn)定。由于地質(zhì)條件復(fù)雜、開挖深度較大,為保證現(xiàn)場作業(yè)安全和基坑施工質(zhì)量,必須精確分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)［2］。深基坑支護(hù)工程是一項綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)工程,支護(hù)工程方案的選擇要考慮到各個方面,因此需從技術(shù)、安全、施工、環(huán)境等方面綜合考慮確定深基坑的支護(hù)形式,以便更好地保障深基坑支護(hù)工程的安全性［3］。譚道金和錢慧以實際工程為例,基于工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件提出了具體的基坑支護(hù)方案,并闡述了具體的設(shè)計方案內(nèi)容［4］。張信貴等對整個支護(hù)系統(tǒng)劃分了相應(yīng)的研究層次,從系統(tǒng)優(yōu)化的理論出發(fā),編制了深基坑支護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化分析程序，并對工程實例進(jìn)行了分析,驗證了計算機(jī)模擬系統(tǒng)的穩(wěn)定性和正確性［5］。
1地質(zhì)概況
研究區(qū)處于昆明湖積盆地中部地帶，屬湖積平原地貌。在場地東側(cè)有1棟14.2m×6.9m的兩層建筑物，南側(cè)有43.5m×9.0m的一層車庫。地下無管線通過，場地地面高程介于1888.96~1889.54m之間，相對高差約0.58m。場地內(nèi)部平整，交通便利。擬建項目情況如表1所示，地下室規(guī)模：面積約1949m2，周長約178m?；颖眰?cè)：北側(cè)為二期項目開發(fā)用地，現(xiàn)為停車場，北側(cè)緊鄰人民西路。本項目基坑邊線距人民西路人行道約為75.0m，人行道下布有地下管線（路燈電線、自來水管、雨水管、污水管、通信管線等），埋深約0.44~1.7m?；?xùn)|側(cè)：基坑邊線距春城花園酒店建筑群3.0~8.0m，有1棟14.2m×6.9m的兩層建筑物。春城花園酒店10F建筑基礎(chǔ)型式為筏板基礎(chǔ)，兩棟3F建筑均為淺基礎(chǔ)，7F建筑基礎(chǔ)型式為樁基礎(chǔ)，樁型為振動沉管樁，樁長20m。東面房屋均為建設(shè)方自有建筑。基坑南側(cè)：在場地內(nèi)有43.5m×9.0m的一層車庫，基坑邊線距春苑小區(qū)春風(fēng)里的住宅樓約5.5~10.0m，該小區(qū)的住宅樓層高為6F，基礎(chǔ)型式部分為筏板基礎(chǔ)，部分為獨(dú)立柱基?；游鱾?cè)：基坑邊線距西苑東組團(tuán)住宅小區(qū)建筑群約3.0~7.0m。該小區(qū)建筑物層高為7F，基礎(chǔ)型式為樁基礎(chǔ)，樁型為振動沉管樁，樁長20m。場地地層結(jié)構(gòu)屬多層型，場地地表為人類近期活動形成的地層，其下為第四系沖洪積、沖湖積相地層。根據(jù)上述原則，場地內(nèi)地基各巖土層的巖性特征自上而下按地質(zhì)單元層代號可分述如下。①1雜填土（Qml）：褐灰、褐黃色，填料極不均勻，主要為碎石、磚塊、生活垃圾及建筑垃圾，少量黏性土充填。碎石、磚塊含量約占40%~60%，塊徑為5~20cm，局部地段為塊石。回填時間約8~10年，未經(jīng)分層壓實，結(jié)構(gòu)松散，稍濕。層厚0.30~1.80m，平均厚度0.9m，整個場地均有分布。①2素填土（Qml）：褐灰、褐黃、褐紅色等，由黏性土混少量碎石及植物殘體組成，回填時間約8~10年，結(jié)構(gòu)松散，稍濕，欠固結(jié)。層頂埋深0.30~1.80m，層厚0.30~2.00m，平均厚度1.10m，整個場地均有揭露。②黏土：褐紅、褐灰夾黃色，以硬塑狀態(tài)為主，局部可塑，稍濕。切面光滑，干強(qiáng)度及韌性中等。層頂埋深1.00~2.70m，層厚2.40~4.60m，平均厚度3.33m，整個場地均有揭露。③黏土：灰、蘭灰色，局部地段相變?yōu)榉圪|(zhì)黏土，夾薄層粉砂，含少量礫石，可塑~硬塑狀態(tài)，稍濕。切面光滑，干強(qiáng)度及韌性中等。層頂埋深7.40~20.90m，層厚0.30~7.80m，平均厚度2.83m。整個場地均有揭露。③1黏土：褐灰、灰、深灰、灰夾黑色，軟塑~可塑狀態(tài)，局部含少量腐殖物殘體或有機(jī)質(zhì)，高壓縮性，濕。呈薄層狀或透鏡狀夾于③層黏土或③2層粉砂中。層頂埋深4.20~18.80m,層厚0.60~3.80m，平均厚度1.81m。整個場地均有揭露。③2粉砂：褐灰、蘭灰色，局部地段夾薄層粉土，含少量圓礫、腐植物殘體及少量膠結(jié)塊，石英—長石質(zhì)，局部相變?yōu)榈[砂，結(jié)構(gòu)松散，局部稍密，飽和。該層曲率系數(shù)Cc=0.84~15.01，平均4.67；不均勻系數(shù)Cu=4.25~112.00，平均36.44，為級配不良的粉砂。層頂埋深6.20~19.00m，層厚0.30~1.90m，平均厚度1.00m，僅在ZK2、3控制地段未揭露。④粉土：灰、深灰色，局部地段相變?yōu)榉凵?，結(jié)構(gòu)中密~密實，中壓縮性，無光澤反應(yīng)，搖振反應(yīng)中等，很濕。層頂埋深20.00~29.30m,層厚0.20~8.70m，平均厚度3.22m。該層在整個場地均有分布。④1黏土：灰、蘭灰、深灰色，可塑~硬塑狀態(tài)，濕。土質(zhì)不均勻，含少量腐殖質(zhì)。切面光滑，干強(qiáng)度及韌性中等。層頂埋深20.80~31.30m,層厚0.60~3.90m，平均厚度1.64m。該層在場地大部分地段有分布。⑤粉砂：灰、蘭灰色，含少量圓礫、腐植物殘體及膠結(jié)塊。石英—長石質(zhì)，結(jié)構(gòu)中密，飽和。該層曲率系數(shù)Cc=2.79~8.43，平均4.31；不均勻系數(shù)Cu=11.80~121.00，平均35.36，級配不良。層頂埋深28.50~46.00m,層厚0.50~5.70m，平均厚度2.35m。該層在ZK1~16控制地段有揭露。⑤1黏土：灰、蘭灰、深灰色，硬塑狀態(tài)為主，局部可塑狀態(tài)，稍濕。土質(zhì)不均勻，局部含少量腐殖質(zhì)。切面光滑，干強(qiáng)度及韌性中等。層頂埋深31.90~44.60m,層厚0.50~5.10m，平均厚度1.76m。在ZK1~8、10~16控制地段有揭露。⑤2泥炭質(zhì)土：黑、灰黑色，局部地段夾薄層有機(jī)質(zhì)土?？蓗硬塑狀態(tài)，濕。有機(jī)質(zhì)含量6.70~35.60%，平均為14.49%。層頂埋深33.20~46.90m,層厚0.50~2.20m，平均厚度1.10m。在ZK1~8、10~12、14、16控制地段揭露。⑥1黏土：褐灰、蘭灰色，硬塑狀態(tài)，稍濕。切面光滑、稍有光澤、干強(qiáng)度及韌性高。層頂埋深44.30~66.80m，揭露厚度0.60~8.50m，平均揭露厚度2.56m，該層在ZK6~8、10~12控制地段有揭露。⑥2粉砂：灰、蘭灰色，局部夾膠結(jié)塊，石英--長石質(zhì)，均粒結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中密~密實,飽和。該層曲率系數(shù)Cc=1.63~12.03，平均3.53；不均勻系數(shù)Cu=6.50~133.00，平均34.93，級配不良。層頂埋深46.00~62.40m,層厚0.70~4.90m，平均厚度2.76m。該層在ZK6~8、10~12控制地段有揭露。水文地質(zhì)條件如下：上層滯水：該層地下水以靜儲量為主，連通性較好，主要賦存于①層填土中。其含水量不大，無統(tǒng)一水位和明顯流向。其水位靠大氣降水及居民生產(chǎn)生活用水入滲補(bǔ)給，旱季時以蒸發(fā)為主，雨季時以滲流補(bǔ)給為主，對場地工程建設(shè)有一定影響?？紫缎蜐撍涸搶拥叵滤饕x存于③2層粉砂、④層粉土、⑤層粉砂、⑥2層粉砂中，根據(jù)鉆探揭露地層情況顯示，場地內(nèi)孔隙水含水層其相互之間一般存在隔水層，含水層主要以連續(xù)分布、局部薄層狀存在，故深部孔隙型地下水具有一定的承壓性，承壓水頭高度相對較小。場地地層結(jié)構(gòu)勘察結(jié)果表明，場地表部人工填土層中的上層滯水，其含水量不大，該層主要接受大氣降水和生活用水等地表水的補(bǔ)給。③2層粉砂呈薄層狀分布于③層黏土中，層位不連續(xù)，隔水層在部分地段缺失，使得④層粉土、⑤層粉砂直接連接，互為補(bǔ)給關(guān)系。場地表部含水層中地下水以滲流形式向下補(bǔ)給相鄰含水層。⑥2層粉砂分布于場地深部，與⑥1層黏土呈互層狀產(chǎn)出，深部黏性土隔水層被鉆孔揭穿，使得深部含水層與淺部含水層之間聯(lián)通性增強(qiáng)，深部含水層以越流形式向上補(bǔ)給相鄰含水層。地基土滲透性如表2所示：該場地內(nèi)①1素填土、②黏土、③黏土、③1黏土、④1黏土、⑤1黏土、⑥1黏土屬微透水層；③2粉砂、④粉土、⑤粉砂、⑥2粉砂屬于中等透水層。擬建-1F地下室底板底標(biāo)高預(yù)估為1880.55m，設(shè)計降水至地下室底板下1.00m，ZK23孔口標(biāo)高為1889.18m，地下水位高程為1888.18m，預(yù)計開挖深度為-8.63m，設(shè)計降深為8.63m，取基坑面積2072.83m2來估算基坑涌水量，按潛水完整井公式估算基坑涌水量為588.27m3/d。
2設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
由于基坑深度較深，周邊環(huán)境條件較為復(fù)雜，支護(hù)難度較大，同時根據(jù)《關(guān)于基坑工程中限制使用錨桿（索）的通知》（昆建通[2011]363號）要求，北面1-1剖面為建設(shè)方二期用地，暫為待建空地，有足夠的放坡空間，擬采用放坡+鋼管土釘?shù)闹ёo(hù)形式；東北角2-2剖面為建設(shè)方自有建筑，可施工錨索。為減少東西向的對撐數(shù)量，方便出土，東北側(cè)采用樁+錨索支護(hù)體系；其余剖面紅線外為小區(qū)住宅，3~7層距離紅線較近，對沉降敏感，若采用常用的樁錨支護(hù)體系，協(xié)調(diào)難度很大，為保證基坑的安全，這三面擬采用樁+撐支護(hù)體系?；娱_挖后發(fā)現(xiàn)，坑壁透水土層主要有粉砂，但厚度比較薄，坑壁大部分為不透水的黏土層，擬采用直徑500mm的單軸深層攪拌止水樁。同時，為防止地表水入坑，在坑頂設(shè)置截水溝。在基坑開挖過程中，坑內(nèi)采用隨挖隨降（挖坑集水、排水、抽水）的降水措施，基坑見底后，沿基坑周邊布置一定數(shù)量的集水井與排水盲溝。綜合考慮基坑周邊的環(huán)境和地質(zhì)條件的復(fù)雜程度、基坑深度等因素，支護(hù)失效、土體多大變形對基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響嚴(yán)重的地段，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級定為一級（三級）。
3降排水方案
環(huán)基坑壁頂施設(shè)300mm×300mm磚砌排水溝（空間不足處改為Φ300PVC管）?；娱_挖至基底后，沿基坑壁面挖設(shè)300mm×300mm排水盲溝，回填級配碎石形成盲溝。沿基坑底設(shè)集水井進(jìn)行集水，集水井直徑為1000mm，深度為各剖面基坑底以下2m，采用人工挖孔樁施工工藝進(jìn)行。集水井位置可根據(jù)施工情況適調(diào)，如基坑底部水量較大，應(yīng)在基坑中部適當(dāng)增設(shè)集水井、溝。沿基坑四周布設(shè)11口水位觀測井（兼作回灌井），回灌井直徑采用人工挖孔時為1000mm（采用長螺旋施工時為500mm），深度均為10m。在基坑?xùn)|北側(cè)布設(shè)1座三級沉淀池，基坑降排水水體通過三級沉淀池沉淀后，方可排入城市污水管網(wǎng)。設(shè)置明溝、盲溝、回灌井、集水井的目的是，在保證基坑及基坑周邊建構(gòu)筑物安全的前提下，保持坑內(nèi)干燥，施工時須充分予以重視。對坑底匯水、基坑周邊地表水及降水井抽出的地下水，采用明溝排水；對坑底滲出的地下水，采用盲溝排水。磚砌排水溝（或Φ300PVC管）、三級沉淀池中泥沙須按時清理，以保證排水效果。集水井、回灌井、三級沉淀池數(shù)量、位置可根據(jù)現(xiàn)場實際情況做相應(yīng)調(diào)整。坑內(nèi)降水時，須加強(qiáng)對基坑周邊觀測井、建構(gòu)筑物的監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)異常，須立即停止降水，馬上回灌并分析造成異常的原因，有針對性地進(jìn)行處理?；拥孜恢镁植康囟翁幱诜弁?、粉砂層，在進(jìn)行坑底抽排水時，施工單位須做好反濾措施。
4錨索試驗方案
錨索試驗采用分級循環(huán)加、卸荷法，并應(yīng)符合下列規(guī)定：每級荷載施加或卸除完畢后，應(yīng)立即測讀變形量。在每次加、卸載時間內(nèi)，錨頭位移檢測不少于3次，當(dāng)錨頭位移不大于0.1mm時，可施加下一級荷載，否則需延長觀測時間，直至2h錨頭位移增量小于1.0mm時，方可施加下一級荷載，同時分別記錄每級荷載對應(yīng)錨索的伸長量，繪制荷載—位移（Q-S）曲線。加、卸荷等級、測讀間隔時間宜按表3執(zhí)行。
5結(jié)語
本文以昆明市某基坑支護(hù)工程方案為例，介紹了研究區(qū)地質(zhì)概況、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、降排水方案、錨索試驗方案。在基坑開挖過程中，應(yīng)對施工中出現(xiàn)的異常情況及時整改并合理調(diào)整施工組織設(shè)計和土方開挖方案。施工單位在進(jìn)行施工組織設(shè)計時，需對支護(hù)結(jié)構(gòu)施工方法、質(zhì)量控制要求及土方開挖方案進(jìn)行仔細(xì)研究，做好搶險預(yù)案和搶險物資的準(zhǔn)備，確?；邮┕ろ樌?。
參考文獻(xiàn)
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作者:曹加喬 許招華 孫浩 單位:云南省有色地質(zhì)局龍巖市永定區(qū)水利局 云南省有色地質(zhì)局勘測設(shè)計院