雷贵华

(湖北省城市地质工程院,湖北 武汉 430072)

海口市某地块深基坑工程设计实例

雷贵华

(湖北省城市地质工程院,湖北 武汉 430072)

重点介绍桩锚基坑支护在海南地区的应用,探索该地区超深基坑支护技术、止水帷幕及降排水的做法、桩加多层预应力锚索的设计方法,并分析总结桩锚支护在海南地区运用的合理性,为海南基坑支护设计提供经验参考。

超深基坑;桩锚;止水帷幕;设计

桩锚支护可用于不同深度的基坑,但锚杆容易产生超越红线、地下施工遇障碍物或毗邻建筑物基础等限制[1]。与其它支护方法相比,桩锚支护具有安全系数高,施工文明,便于土方开挖和地下室基础施工等优点,这一支护方法在海南地区应用非常广泛,也取得良好的社会经济效益。

1 工程概况

该项目位于海南省海口市城区中心地带,总建筑用地面积约23 407.60 m2,为5栋高层住宅楼及裙房,呈多边形展布,设有3层整体地下室,其中地上总建筑面积110 738.54 m2,地下建筑面积56 050.00 m2,框剪结构。设计建筑+0.00标高为15.80 m。

场地地形开阔,地势平坦,钻孔标高为13.30～15.35 m,高差最大为1.05 m。地下室基坑呈长方形,基础采用桩筏基础,基础垫层底标高-15.2 m(相对标高),基坑开挖深度大部分为14.0～14.5 m。基坑周长约570 m。

2 场地岩土工程条件

2.1 地层岩性

表1 场区岩层分布及岩层特征表

2.2 水文地质条件

在勘察深度范围内,揭露有二层地下水。第一层地下水主要赋存于②粉砂(仅个别钻孔含水)、④粗砂中,其中③粘土分布不连续,在ZK48钻孔缺失,不属于绝对隔水层。因此,第一层地下水属孔隙潜水,主要受大气降雨及侧向迳流补给,排泄途径主要为人工开采和侧向迳流。水位埋深标高为6.62～7.12 m。地下水受季节性影响大,雨季和旱季差别大,根据区域地质资料,其水位年变化幅度为2.00 m。

第二层地下水主要赋存于⑦中砂中,属孔隙型微承压水,主要受大气降雨及侧向迳流补给,排泄途径主要为人工开采和侧向迳流。该层水位埋深标高-11.00～-8.95 m。

2.3 周边环境条件

本场地地形开阔,地势平坦(图1)。场地东面为南宝南路,基坑坡顶离道路距离约4.5 m,沿南宝南路有管线分布,管线离基坑最近距离为7.5 m;南面为海南大厦(地上45层,4层地下室),基坑距离海南大厦地下室边线约38 m;场地西面为空地,有海南大厦施工所用临时建筑;场地北面是后期建设场地,现有低层建筑(计划拆除),建筑物离基坑边约25 m。

2.4 设计主要参数

基坑设计按表2土工参数进行计算。

表2 基坑支护设计参数

图1 基坑周边环境及支护平面图Fig.1 Planar gragh of foundation pit support

2.5 周边荷载

坡顶活动荷载考虑:依据总包单位施工现场布置钢筋加工场、工人宿舍按40 kPa(1-1′、3-3′、5-5′剖面),模板加工场、材料堆场按35 kPa(7-7′、9-9′剖面),其他场地坡顶均布荷载为25 kPa(建议坡顶5 m范围内不宜堆载)。

（3）建立健全符合高校自身发展特点的数据素养教育培养体系与评价体系。数据素养的提升不仅需要高校教师从自身角度进行提升还需要高校建立完备科学的培养与评价体系。这就需要通过政府与各级教育主管机构的支持与干预，充分发挥相关部门的作用。先行建立全国性的权威数据素养试点院校，待发展成熟后进行推广。同时根据我国高等教育的特色与培养目标，参考国外先进经验，在实践中不断总结经验，来制定一套规范化、体系化的国家标准。

3 基坑支护设计

3.1 工程难点

本基坑开挖深度较大,坑深达到14.0～14.5 m,基坑壁和部分地段坑底含砂层。因本工程场地离海较近,上层孔隙潜水层来水较大,对基坑造成大的影响,基坑壁粗砂在与海水存在较好水力联系的情况下,也会对基坑顺利开挖构成影响。工程场地也存在较大限制,业主方为保证施工临建的布设,不允许基坑工程占用过多场地等也给支护设计带来一定难度。

3.2 基坑分段支护设计

根据本工程的实际情况,同时结合海南地区类似工程设计经验,按技术可行、经济合理的原则,本工程采用了桩锚的设计方案,对地下水采取桩间高喷为主,辅以搅拌桩和坑内降水的措施进行降水设计,设计软件为《理正深基坑7.0版》,具体设计如下:

(1) AB段1-1′剖面采用桩锚支护,挖深14.0 m,荷载设计值为40 kPa。桩径1.2 m,间距1.5 m,桩长30.5 m,其中嵌深15.5 m,设置三排预应力锚索,锚索长度分别为22.0 m、18.5 m、16.5 m,锁定值分别为575 kN、585 kN、585 kN,锚固直径300 mm,倾角25°。为确保基坑桩间挡土及止水效果,灌注桩间设置二重管高压注浆旋喷桩桩径800@1 500。结合当地的工程经验,粉砂层透水性较强,含水量较大,与周围地下水水力联系密切,为此考虑设置搅拌桩加强止水。桩后设置一排大直径搅拌桩,桩径700@450布置,高喷桩与搅拌桩长度均为20.5 m,桩端应穿透④层粗砂层进入下伏粘土层≥2 m。

(2) BC段2-2′剖面采用桩锚支护,挖深14.0 m,荷载设计值为25 kPa。桩径1.2 m,间距1.5 m,桩长27.5 m,其中嵌深13.5 m,设置三排预应力锚索,锚索长度分别为21.0 m、18.0 m、18.0 m,锁定值分别为420 kN、595 kN、585 kN,锚固直径300 mm,倾角25°。灌注桩间设置二重管高压注浆旋喷桩桩径800@1 500。桩后设置一排大直径搅拌桩,桩径700@450布置,高喷桩与搅拌桩长度均为19.0 m。

(3) CD段3-3′剖面采用桩锚支护,挖深14.0 m,荷载设计值为40 kPa。桩径1.2 m,间距1.5 m,桩长27.0 m,其中嵌深13.0 m,设置三排预应力锚索,锚索长度分别为16.0 m、16.0 m、16.0 m,锁定值分别为220 kN、280 kN、550 kN,锚固直径300 mm,倾角25°。灌注桩间设置二重管高压注浆旋喷桩桩径800@1 500。桩后设置一排大直径搅拌桩,桩径700@450布置,高喷桩与搅拌桩长度均为19.0 m。

(4) DEF-FG-GH-HI段4-4′～7-7′剖面采用桩锚支护,挖深14.5 m,荷载设计值为25～40 kPa。桩径1.2 m,间距1.5 m,桩长27.5～28.5 m,其中嵌深13.5～14.5 m,设置四排预应力锚索,锚索长度为15.0～22.5 m,锁定值分别为350～650 kN,锚固直径300 mm,倾角25°。灌注桩间设置二重管高压注浆旋喷桩桩径800@1 500。桩后设置一排大直径搅拌桩,桩径700@450布置,高喷桩与搅拌桩长度均为19.5～20 m。

(5) IJKKL-LA段8-8′～9-9′剖面采用桩锚支护,挖深14.5 m,荷载设计值为25～40 kPa。桩径1.2 m,间距1.5 m,桩长28.0～29.0 m,其中嵌深13.5～14.5 m,设置三排预应力锚索,锚索长度为18.0～20.5 m,锁定值分别为410～630 kN,锚固直径300 mm,倾角25°。灌注桩间设置二重管高压注浆旋喷桩桩径800@1 500。桩后设置一排大直径搅拌桩,桩径700@450布置,高喷桩与搅拌桩长度均为19.5～20 m。

3.3 地下水处理设计

根据场地水文地质条件,影响基坑开挖的主要地下水类型为孔隙潜水,坑底开挖基本要揭露含水层,本工程地下水处理采用止水帷幕+疏干降水井进行处理,具体如下:

(1) 灌注桩间设置二重管高压注浆旋喷桩,旋喷桩桩径800@1 500,桩端应穿透④层粗砂层进入下伏粘土层≥2 m。

(2) 桩后设置一排大直径搅拌桩,桩径700@450布置加强止水。

(3) 为保持坑内干燥,方便土方开挖,坑内采用降水井、集水井及排水沟方式排水。共设置14口降水井,降水井口径600 mm,内置500 mm钢筋笼,含水段滤网包双层24目尼龙网,在坑底设置,井深约16 m(基坑开挖深度14.0～14.5 m)。

3.4 细部设计

(1) 预应力锚索。预应力锚索成孔直径150 mm(锚固直径300 mm),倾角25°～30°,成孔长度应比锚索设计长度长0.5 m。预应力锚索杆体采用(3-5)Φs15.2,标准强度fpk=1 860 MPa的高强度低松弛钢绞线制作,杆体每隔2 m设一对隔离支架,以确保杆体处于钻孔的中心位置。锚索端部扩大头采用高压旋喷或机械扩孔。采用二次注浆工艺,二次注浆管应按图纸要求开溢浆孔,首次注浆压力为0.4～0.6 MPa,孔口溢浆即停止注浆,终凝后进行二次高压注浆,压力为2～5.0 MPa。二次注浆管的溢浆孔用胶带密封,保证一次注浆液不进入二次注浆管而封堵浆管。

(2) 喷射砼。桩间挂网喷砼,强度C20,厚80 mm。面筋为铁丝网片Φ3.5 @250×250,采用Φ16钢筋作为加强连接筋。钢筋保护层厚≥3 cm。挂网短锚为Φ16钢筋,长度为1 m。

(3) 冠梁及腰梁。本基坑设1道冠梁及3(4)层腰梁,采用钢筋混凝土结构,冠梁截面为800 mm×1 400 mm,主筋双面各6Φ25HRB400,锚索腰梁截面为600 mm×400 mm,主筋双面各4Φ25HRB400。

3.5 监测点布置

(1) 在基坑顶设置水平位移及沉降监测点(图2),布置间距≤20 m,且每边监测点不少于3个；在建筑物设沉降监测点,布设于建筑物特征点处,平行于坑边方向上的测点间距不宜>15 m。

(2) 设置深层位移监测点,布置于桩内,测斜管深度不宜小于基坑深度1.5倍。每边监测点不少于3个。

(3) 设置9个断面作锚索内力、桩内力监测,布设于锚索处,同一剖面的每层锚索上设置测点,各层不少于3个监测点。

(4) 设置道路沉降监测点,沿坑边道路布设,监测点间距≤30 m,且每条道路监测点不应少于3个。设置专门水位观测孔若干,宜设在开挖深度较大处。

(5) 基坑施工前,业主方应委托有资质的第三方编制专项监测方案并通过业主、监理和设计单位同意后实施基坑监测。

图2 典型地段剖面图Fig.2 Profile of typical area

4 结束语

本基坑工程已竣工近1年,基坑工程从施工开始进行了全程监测,直至基坑回填完毕,基坑最大水平位置25～35 mm,最大沉降为36.7 mm,周边建筑最大沉降33.9 mm,支护桩体变形主要集中在桩顶。基坑开挖过程中未出现渗水、突涌、流土、流砂等破坏性现象。整个基坑和基础施工过程中,支护体系安全可靠,较好地满足了基坑的功能要求。根据本次工程可见,桩锚支护是一种能较好地适应海南地区的支护方法,扩径锚索和二次注浆能较好地减少锚杆长度,减轻锚索对周边环境的影响;桩间高喷和桩后搅拌桩的止水方案能达到较好的治水效果。此工程对同地区、同类型的基坑工程具有一定的参考意义。

[1] 中国建筑科学研究院.建筑基坑支护技术规程:JGJ120—2012[S].北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2012.

(责任编辑：于继红)

Design Example of Deep Excavation Engineering in One Plot of Haikou

LEI Guihua

(HubeiInsitituteofUrbanGeologicalEngineering,Wuhan,Hubei430072)

The paper introduces the application of anchored pile supporting in area of Hainan province. The design methods,about support technology,super deep closed curtain for waterproof curtain and multilayer prestressed anchor pile,are explored. The rationality of anchored pile supporting is analyzed in area of Hainan province. The case has an important practical significance and implication on how to improve the support technology in Hainan area.

ultra-deep foundation pit; anchored pile; waterproof curtain; design

2015-10-29;改回日期:2016-01-06

雷贵华(1965-),男,高级工程师，矿床地质专业，从事地基与基础施工技术及管理工作。E-mail:120132355@qq.com

TU473

A

1671-1211(2016)01-0100-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201601018

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160118.1709.002.html 数字出版日期:2016-01-18 17:09