张训玉

(北京市地质工程公司, 北京 100039)

0 引言

随着城市建筑大量增加,促进了城市地下空间的开发利用.地铁工程是现代城市建设的发展方向,涉及到大量的地下基坑工程,基坑支护变得越来越复杂,北京市城市建设基坑的深度甚至达到30m.下面将以北京市第三十五中学为例,介绍工程地质复杂条件下,基坑支护方案的选择及工程安全控制措施.

1 基坑工程简介

北京市第三十五中学1#、2#楼建设工程为地上3～4层、地下2层,地下建设施工基坑开挖深度8.40～11.3m.

2 基坑岩土工程地质简况

建设场区位于金沟河故道,场地基本平坦,地面标高49.11～51.00m.勘探深度50m揭露的土层如下.

(1)人工堆积

①杂色,稍湿,稍密渣土;

(2)第四纪沉积

②-1层砂质粉土及粘质粉土,黄棕色,湿,中密～密实;

②-2层粉质粘土及重粉质粘土,黄棕色,很湿,可塑;

②-3层细砂及粉砂,黄棕色,湿,密实;

②-4层卵石,杂色,湿,中密;

②-5层粉质粘土,黄棕色,很湿,可塑.

工程勘察期,于20m深的钻孔中未见地下水位,基坑局部有上层滞水.该区近几年地下潜水埋深大于20m.

3 工程支护设计方案

工程设计初期,采用复合土钉墙、护坡桩加锚杆分6段进行支护.后期为保证风井及冷却塔的正常使用,在地铁四号线新街口站风井、冷却塔临近处采用人工挖孔桩加锚杆、人工挖孔桩加支撑支护,具体参数如下.

(1)Ⅰ、Ⅱ段护坡桩、预应力锚杆:在鲁迅故居西侧及北侧部分坡段距离基坑开挖线较近部位,采用护坡桩+预应力锚杆支护.桩顶位于自然地面,桩身设置一道预应力锚杆,一桩一锚;连梁(高X宽)为500X600,配筋为6Φ20,箍筋为Φ6.5@200,浇筑C25混凝土.桩间挂网采用20mm规格的钢板网,用射钉枪及"T"型钉固定在桩及坡面上.外喷厚度为30～50mm的混凝土,其水泥、砂、石配合比为1∶2∶2.护坡桩及预应力锚杆技术参数如表1～2.

(2)Ⅰ段土钉墙:1#楼基坑支护深度为8.4m,远离鲁迅故居坡段拟以1:0.2放坡做土钉墙支护.边坡面层挂φ6.5 @200X200钢筋网,每排土钉横向设置一根Ф20通筋,通筋与土钉主筋端部以"L"型焊接牢固,然后喷射素混凝土(厚约80～100mm).其混凝土水泥、砂、石配合比为1:2:2,强度达到C20.土钉墙技术参数如表3.

表1 Ⅰ、Ⅱ段护坡桩技术参数表

表2 Ⅰ、Ⅱ段护坡桩预应力锚杆技术参数

表3 Ⅰ段土钉墙技术参数

(3)Ⅱ、Ⅲ段土钉墙:2#楼(体育场)边坡支护深度10.6m及11.3m部分,拟以1:0.2放坡加两道预应力锚杆做复合土钉墙支护.边坡面层挂φ6.5 @200X200钢筋网,每排土钉横向设置一根Ф20通筋,通筋与土钉主筋端部以"L"型焊接牢固,然后喷射素混凝土(厚约80～100mm),混凝土水泥、砂、石配合比为1:2:2,强度达到C20.土钉墙技术参数列入表4.

表4 Ⅱ、Ⅲ段土钉墙技术参数

注:Ⅱ段土钉墙为1～6道;Ⅲ段土钉墙为1～7道.

(4)Ⅳ段喷锚:1#楼西北角及西侧中间段,以1:0.6放坡挂网喷砼支护.边坡面层挂钢板网,以间距1.5m梅花形打入长50cmФ14 T型摩擦土钉,然后喷射素混凝土(厚约30～50mm),混凝土水泥、砂、石配合比为1:2:2,强度达到C20.

(5)地铁四号线风井及冷却塔处为重点设计,分三段进行支护.

风亭东侧采用护坡桩加内支撑支护,参数如表5、6.连梁技术参数(高X宽)为600X800,配筋为6Φ14, 8Φ16,箍筋为Φ10@200,Φ10@400,浇筑C30砼.

表5 护坡桩技术参数

表6 内支撑参数

表7 护坡桩技术参数

表8 预应力锚杆技术参数

冷却塔东侧采用护坡桩加锚杆支护.冷却塔南侧采用护坡桩加锚杆支护,参数如表7、8.

具体支护分段位置见图2.

4 施工重点控制

本工程西北角紧邻地铁四号线新街口站风井及冷却塔处,采用人工挖孔桩和内支撑.

(1)人工挖孔桩

人工挖孔桩施工地下障碍物识别及施工安全控制.挖孔桩施工过程中要保持现场巡视, 对开挖过程中遇到的不明管线进行识别, 并对照管线图进行确认.在施工过程中, 如发现图纸未标识的通讯电缆、备用光缆, 应及时保护.

人工挖孔桩施工应按照操作规程进行,边挖边护壁,保证足够养护时间, 防止支护强度不足造成塌方;挖孔照明采用低压照明灯, 保持孔底通风, 保证施工安全.在施工过程中关注风井及冷却塔的位移及沉降变化,如发现异常情况,应采取措施,以保证施工安全.

(2)内支撑施工

内支撑(也叫钢支撑)的稳定性是控制基坑稳定的重要因素,须严格按设计要求选用、安设.钢支撑的架设须准确到位,按设计图的要求施加预应力.钢支撑应随挖随撑,避免造成维护结构变形.在基坑开挖及主体结构施工期间,严禁施工机具碰损支撑系统.从钢支撑架设到拆除的整个施工过程中,必须保证稳定及强度变形的要求.

5 结语

北京市目前采用的主要基坑支护方式,有护坡桩、锚杆、土钉墙、内支撑等,一般采用几种支护方式组合以提高安全性.设计及施工工作要紧密结合周边环境条件进行,既要利用多种支护方式组合提高基坑安全可靠性, 又要考虑降低基坑支护的造价,因地制宜施工.

北京市第三十五中学基坑项目紧临地铁站的风井及冷却塔,因作业面小,机械无法施工.因此,根据实际情况采取了桩锚支护、复合土钉墙和桩加内支撑方案,取得了良好的支护效果.

[1] 顾晓鲁, 钱鸿缙, 刘惠珊.地基与基础(第三版) [M ].北京: 中国建筑工业出版社, 2003.

[2] 尉希成.支挡结构设计手册[M ].北京: 中国建筑工业出版社,1997.

[3] 陈礼仪, 胥建华.岩土工程施工技术[M ].四川成都: 四川大学出版社, 2008.

[4] 茅均标, 周旭荣, 茅军念, 朱晓琼.北京创世纪大厦工程深基坑边坡支护设计与施工.探矿工程(岩土钻掘工程), 2006(5):1～4.