某安置房項(xiàng)目基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

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摘要:目前隨著城市用地越來越緊張，各方對(duì)建筑工程用地面積訴求越來越高，由此導(dǎo)致的建設(shè)項(xiàng)目基坑越來越深，基坑周邊的環(huán)境也越來越復(fù)雜，對(duì)基坑設(shè)計(jì)人員及施工提出了越來越高的要求。本文以北京市通州區(qū)某基坑項(xiàng)目為例，闡述本項(xiàng)目基坑支護(hù)方案考慮各方要素及應(yīng)對(duì)各種問題而采用的各種方案。

關(guān)鍵詞:支護(hù)樁;止水帷幕;錨索;降水井;疏干井;雙排樁

1項(xiàng)目概況

某擬建場(chǎng)地位于北京市通州區(qū)，場(chǎng)地西側(cè)約8．5m為既有市政道路，場(chǎng)地南側(cè)17．0m為既有建筑，場(chǎng)地東側(cè)北部為空地，東側(cè)南側(cè)為既有建筑，場(chǎng)地北側(cè)12～18m處為既有住宅。本工程建設(shè)用地面積19301．2m2，總建筑面積63319．57m2，其中地上建筑面積37796．38m2，地下建筑面積25523．19m2，本工程±0．00標(biāo)高為22．20m。本項(xiàng)目主地下室為3層，基底標(biāo)高按7．70m考慮，基坑開挖深度13．8m;2#、4#及5#樓設(shè)1層地下室，基底標(biāo)高按照18．40m考慮，幼兒園設(shè)1層地下室，基底標(biāo)高地面標(biāo)高按16．20m。場(chǎng)地整平標(biāo)高按21．50m考慮。

2工程地質(zhì)條件

2．1地形地貌

擬建場(chǎng)地地貌單元為潮白河洪沖積扇中下部，地面標(biāo)高為20．98～23．61m，地形較為平坦，周邊有既有建筑，交通便利。擬建場(chǎng)地地下分布有不明地下管線，具體設(shè)施的分布、走向、埋深等情況需在施工前進(jìn)一步查明。

2．2地層概況

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探與原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)成果的綜合分析，在本次巖土工程勘察最大勘探深度范圍內(nèi)所分布的土層按沉積年代、成因類型可分為人工堆積層、新近沉積層與一般第四紀(jì)沉積層3大類，按地層巖性及工程特性進(jìn)一步劃分為9個(gè)大層，現(xiàn)分述如下:人工堆積層:該層分布于地表，主要為人工堆積之粉質(zhì)黏土－黏質(zhì)粉土素填土①層，雜填土①－1層。新近沉積層:該層分布于人工堆積層之下，主要為新近沉積之粉砂②層，粉質(zhì)黏土－重粉質(zhì)黏土②－1層，黏質(zhì)粉土－砂質(zhì)粉土②－2層，粉砂－細(xì)砂③層，細(xì)砂－中砂④層。一般第四紀(jì)沉積層:該層分布于新近沉積層之下，主要為一般第四紀(jì)沉積之粉質(zhì)黏土－重粉質(zhì)黏土⑤層，黏質(zhì)粉土－砂質(zhì)粉土⑤－1層，細(xì)砂－中砂⑥層，粉質(zhì)黏土－重粉質(zhì)黏土⑦層，黏質(zhì)粉土⑦－1層，細(xì)砂－中砂⑧層，粉質(zhì)黏土⑧－1層，細(xì)砂－中砂⑨層。

2．3地下水

在勘察期間在40．0m的勘探深度范圍內(nèi)觀測(cè)到3層地下水，與本項(xiàng)目相關(guān)的僅為前2層地下水。第一層地下水的類型為潛水，穩(wěn)定水位標(biāo)高在11．79～13．72m(埋深8．4～11．0m)左右，主要含水層粉砂－細(xì)砂③層，細(xì)砂－中砂④層。第二層地下水的類型為承壓水，穩(wěn)定水位標(biāo)高3．25～5．79m(埋深16．2～19．1m)左右，主要含水層細(xì)砂－中砂⑥層。第三層地下水的類型為承壓水，穩(wěn)定水位標(biāo)高－6．01～－3．69m(埋深25．3～27．9m)左右，主要含水層細(xì)砂－中砂⑧層，細(xì)砂－中砂⑨層。工程場(chǎng)區(qū)的潛水主要接受地下水側(cè)向逕流等方式補(bǔ)給，以地下水側(cè)向逕流及越流為主要排泄方式。天然動(dòng)態(tài)類型屬滲入－逕流型，其水位年動(dòng)態(tài)變化規(guī)律一般為:11月份～次年3月份水位較高，其他月份水位相對(duì)較低，其水位年變幅一般為2～3m。工程場(chǎng)區(qū)的承壓水主要接受地下逕流補(bǔ)給，以地下逕流、人工開采為主要排泄方式，其天然動(dòng)態(tài)類型屬滲入～逕流型;承壓水的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律比潛水稍有滯后，當(dāng)年最高水位出現(xiàn)在9～11月，最低水位出現(xiàn)在6～7月，年變幅約為1～2m。

2．4地震

根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2015)之附錄C(“全國城鎮(zhèn)Ⅱ類場(chǎng)地基本地震動(dòng)峰值加速度和基本地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期”)，擬建場(chǎng)地Ⅱ類場(chǎng)地條件下的地震動(dòng)峰值加速度為0．20g，反應(yīng)譜特征周期為0．40s。本工程場(chǎng)區(qū)的地震動(dòng)峰值加速度為0．20g，又根據(jù)該區(qū)劃圖之附錄G，該地震動(dòng)峰值加速度所對(duì)應(yīng)的地震基本烈度為Ⅷ度。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)(2016年版)，擬建場(chǎng)區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0．20g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。

3支護(hù)及降水方案選擇

3．1支護(hù)方案

根據(jù)主地下室開挖深度13．8m，并結(jié)合場(chǎng)地周邊既有建筑物位置或場(chǎng)地周邊未來建設(shè)規(guī)劃，考慮采用圍護(hù)樁+錨索支護(hù)，結(jié)合場(chǎng)地周邊已有施工經(jīng)驗(yàn)，樁徑初步擬定1000mm，樁間距1600mm。對(duì)距離既有建筑較近的北側(cè)基坑位置，單排樁+錨索中錨索會(huì)進(jìn)入既有建筑物樁基礎(chǔ)，該處為避免錨索對(duì)既有樁基破壞，而采用雙排樁+錨索支護(hù)方式。

3．2降水方案

根據(jù)場(chǎng)地地下水實(shí)際情況，結(jié)合最近幾年水位變幅，本場(chǎng)地地下水位按位于地面下7．50m考慮，對(duì)應(yīng)絕對(duì)標(biāo)高14．00m，按照常規(guī)經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目采用管井降水效果較好，且會(huì)降低支護(hù)結(jié)構(gòu)上水土壓力，管井降水是首選降水方案，但因本項(xiàng)目地理位置特殊，當(dāng)?shù)乇O(jiān)管部門為保護(hù)水資源，不允許采用降水方式，故本項(xiàng)目采用帷幕樁進(jìn)行止水，坑內(nèi)設(shè)疏干井配合疏干地下水。

4支護(hù)及降水設(shè)計(jì)參數(shù)

素填土①層qsk取18kPa，黏聚力c取5，內(nèi)摩擦角φ取10°;素填土①－1層qsk取16kPa，黏聚力c取0，內(nèi)摩擦角φ取15°;粉砂②層qsk取45，黏聚力c取0，內(nèi)摩擦角φ取26°;粉質(zhì)黏土－重粉質(zhì)黏土②1層qsk取40kPa，黏聚力c取16．5kPa，內(nèi)摩擦角φ取18°;粉砂－細(xì)砂③層qsk取55kPa，黏聚力c取0，內(nèi)摩擦角φ取28°;細(xì)砂－中砂④層qsk取70kPa，黏聚力c取0，內(nèi)摩擦角φ取30°;粉質(zhì)黏土－重粉質(zhì)黏土⑤層qsk取55kPa，黏聚力c取23kPa，內(nèi)摩擦角φ取17°;細(xì)砂－中砂⑥層qsk取80kPa，黏聚力c取0，內(nèi)摩擦角φ取32°。

5設(shè)計(jì)荷載考慮

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)荷載取值分為3類:①基坑周邊堆載取值按照不超過20kPa考慮，范圍按照基坑坡口線外2．0m考慮;②基坑周邊擬建建筑采用筏板基礎(chǔ)建筑，按照每層15kPa考慮，范圍按照建筑實(shí)際范圍取值;③基坑周邊采用樁基礎(chǔ)區(qū)域按照上覆建筑荷載0．3倍進(jìn)行折減或按照樁基礎(chǔ)中點(diǎn)采用上覆荷載全重考慮。

6具體設(shè)計(jì)方案

6．1主基坑北側(cè)方案

基坑北側(cè)主要采用單排樁+錨索支護(hù)，局部段落采用雙排樁支護(hù)。單排樁區(qū)域距離既有建筑約15．0m，該段設(shè)計(jì)1000mm直徑灌注樁，樁間采用3排錨索，通過調(diào)整錨索位置，使得最上排錨索基本距既有樁基礎(chǔ)范圍以內(nèi)，第二排錨索剛好位于樁基礎(chǔ)以下，經(jīng)過計(jì)算按照常規(guī)直徑150mm錨固體的二次壓力注漿錨索長度不能滿足要求，該處第一排錨索調(diào)整為直徑200mm錨固體的二次壓力注漿錨索以減短錨索長度。雙排樁位置排間距原為1700mm，采用4排錨索方案，第一排位于既有樁基礎(chǔ)范圍內(nèi)，存在第一排錨索侵入既有建筑物樁基礎(chǔ)，該處經(jīng)過反復(fù)溝通，最終將外排樁移動(dòng)到紅線范圍外，排距增大到2700mm，采用200mm錨固體錨索使得錨索排數(shù)調(diào)整為3排錨索，第一排錨索位于既有樁基礎(chǔ)之下，避免對(duì)樁基礎(chǔ)的破壞。

6．2主基坑其他側(cè)方案

主基坑?xùn)|側(cè)及南側(cè)為擬建建筑，西側(cè)為既有市政道路，基坑?xùn)|、西及南側(cè)支護(hù)設(shè)計(jì)基本不受場(chǎng)地限制，采用1000mm灌注樁，樁間距1600mm，樁長13．8m，樁間設(shè)3排錨索?；?xùn)|、西及南側(cè)不同之處僅在于基坑邊荷載大小不同，基坑西側(cè)主要控制基坑變形，保護(hù)西側(cè)既有市政道路的管線等埋藏物，東側(cè)及南側(cè)主要考慮到擬建建筑的建造速度引起基坑周邊的超載，基坑變形及超載的問題最終都會(huì)影響到支護(hù)樁的長度、錨索長度、支護(hù)樁配筋大小不同。

6．3其他單體建筑

根據(jù)各單體建筑筏板基礎(chǔ)埋深及換填處理厚度，考慮到本項(xiàng)目實(shí)際場(chǎng)地較小，為給施工單位保留較大的施工場(chǎng)地，本項(xiàng)目采用筏板開挖及換填處理一次土釘支護(hù)，故本項(xiàng)目單體建筑實(shí)際開挖深度為4．10～5．60m，比筏板埋深更大，放坡坡率采用1∶0．50，土釘墻支護(hù)，土釘水平間距1500mm，豎向間距1000～1500mm，共設(shè)3～4排土釘，土釘長度4．0～4．5m，采用先成孔后灌漿方式。

6．4降水設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目降水采用止水帷幕+疏干井，止水帷幕采用三軸攪拌樁，樁徑650mm，樁長10．5～20．0m(進(jìn)入隔水層深度不小于1．50m)，間距450mm，搭接200mm;疏干井直徑600mm，間距35．0m，井深20．0m，具體位置可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖時(shí)實(shí)際出水情況進(jìn)行調(diào)整。為預(yù)防局部止水帷幕漏水失效，帷幕附近布置備用井，同時(shí)兼作觀測(cè)井。

7結(jié)論與建議

1)當(dāng)既有建筑采用樁基礎(chǔ)且位于基坑周邊時(shí)，既有建筑荷載大小及作用位置如何考慮，本文雖然采用了30%的上部荷載折減，但取值沒有相關(guān)根據(jù)，即該處存在一定的不確定性。2)本項(xiàng)目位置原為既有建筑，建筑周邊項(xiàng)目所在位置基礎(chǔ)及管線埋藏較多，基坑周邊土釘施工時(shí)應(yīng)采用洛陽鏟成孔，避免損傷周邊管線。3)根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際施工情況，場(chǎng)地周邊降水井與帷幕樁之間應(yīng)保持大于2．0m的間距，或施工時(shí)先做帷幕樁再進(jìn)行降水井施工，以此保證降水井功能。4)本項(xiàng)目根據(jù)咨詢單位意見對(duì)支護(hù)樁樁底及樁頂進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)彎矩分布曲線決定優(yōu)化長度，對(duì)樁頂及樁底配筋進(jìn)行優(yōu)化進(jìn)一步降低造價(jià)。5)因本項(xiàng)目工期較緊，且在冬季施工，因此本項(xiàng)目采用水泥均為早強(qiáng)水泥。6)本項(xiàng)目樁前護(hù)壁采用內(nèi)凹形式代替平直護(hù)壁形式，避免北京地區(qū)冬季凍脹作用對(duì)基坑護(hù)壁的損壞。7)本項(xiàng)目存在錨索穿透止水帷幕，止水帷幕損壞問題，本設(shè)計(jì)外側(cè)采用備用降水井進(jìn)行緊急時(shí)刻降水，內(nèi)側(cè)錨索注漿時(shí)采用漿液中添加微膨脹劑，利用微膨脹劑的膨脹特性阻塞止水帷幕上的裂縫，進(jìn)而保持止水帷幕的有效性。［ID:010959］

參考文獻(xiàn):

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［4］劉國彬，王衛(wèi)東．基坑工程手冊(cè)［M］．2版．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009．

作者：史國博 單位：中交一公局公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司