某工程深基坑支护的设计与施工

 

关键词：深基坑； 支护； 设计； 施工 

 

1工程概况 

 

某工程位于城市中心地带，北向为城市主要大道，南临某勘察设计 研究 院，东侧为某公司的宿舍区，西侧与一家新华书店相毗邻，占地面积16526m2，总建筑面积130000m2，主楼为33层，高99.80m，设地下室二层，基坑深度为9.80m，地下水位埋深介于5.40～8.70m。 

 

2场地工程地质条件概述 

 

场地土层自上而下依次为： 

 

2.1人工填土（Qml）①：主要为杂堆土，属老填土，主要由粘性土、碎石、砖块等组成，含硬杂质30%左右，成分复杂，密度程度不均匀，结构较密实，层厚为0.80～5.50m。 

 

2.2第四系新近淤积（Q14）淤泥质粉质粘土②：灰褐色、呈饱和，软塑～流塑状态，具臭味，摇震无反应，切面稍有光滑，零星分布，层厚1.00～1.70m。 

 

2.3第四系冲积（Qal）层粉质粘土③：褐黄、褐红色，夹灰白色，呈网纹状，稍湿～很湿，硬塑～坚硬状态，不均匀含5～15%粉细砂，层厚2.20～8.80m。 

 

2.4粉质粘土④；褐黄色，底层逐渐过渡为粉土，稍湿，可～硬塑状态，层厚0.60～4.30m。 

 

2.5砾砂⑤；黄、褐黄色，石英质，含约10～25%的圆砾、呈饱和，中密状态，层厚0.30～3.00m。 

 

2.6卵石⑥；黄、褐黄色，饱和，中密状态，不均匀含中粗砂及粘性土约20～30%，层厚0.40～2.90m。 

 

2.7第四系残积粉质粘土⑦；褐红、紫红色，系第三系泥质粉砂岩风化残积而成，原岩结构清晰，局部夹少量岩块，硬塑，层厚0.30～3.50m。 

 

2.8强风化泥质粉砂岩⑧；褐红、紫红色，大部分砂物成份已风化变质，节理裂隙发育，岩芯呈块状及碎块状，分布于整个场地，厚度为0.50～2.30m。 

 

2.9中风化泥质粉砂岩⑨；紫红色，岩芯呈柱状及长柱状，岩石较完整，揭露厚度为1.10～17.50m。 

 

2.10地下水，经勘察，各钻孔均遇见地下水。按性质分为上层滞水和潜水二种类型，其中上层滞水主要分布于人工填土和第四系冲积粉质粘土中，受大气降水和地表水补给，一般水量不大；潜水主要赋存于第四系冲积砾砂和卵石中，受大气降水和上层滞水补给，略具承压性，勘察测得地下水的混合稳定水位埋深介于5.40～8.70m。 

 

由于第四系冲积砾砂和卵石均属强透水性地层，是场地内主要含水层，在桩基施工期间须制定适合场地水文地质条件的排水、降水施工方案，确保周边建筑物正常使用，避免因降水或排水引起周边建筑物的开裂或下沉等现象发生。 

 

3基坑支护方案选择 

 

基坑支护的方案有放坡、护壁桩、锚杆、喷锚等，各种方案有其优点和局限性，因此，选择合理的方案是保证基坑支护工程质量和施工安全的关键。该工程在深入掌握和研究已有工程地质、水文地质资料和周边环境条件的基础上，进行多种方案的 分析 ，论证与优化，并着重考虑了以下因素： 

 

3.1北边为城市主要道路，地下管网、地下电缆及光缆等管线较多，埋深在-2.0m左右，且分布有5～6层多层建筑物，条型基础，施工期间暂不拆除，距基坑边缘只有2.4m，进行基坑支护时，不能对其造成破坏 影响 。 

 

3.2东向为已有宿舍区，与基坑垂直分布有四栋多层住宅楼，南向分布有二栋多层住宅，间距为2.5m，进行基坑支护时，不能对其造成破坏影响。 

 

3.3当该工程采用人工挖孔桩基，持力层选择中风化泥质粉砂岩时，将穿越砾砂⑤和卵石⑥，该两层属强透水性地层，如不进行有效降、排水措施，将较难穿越砾砂和卵石层或因抽排水对周边管线及建筑物造成不良影响。 

 

综上所述，东、南、北侧段基坑支护方案采取桩锚支护型式，东段基坑支护方案采取土钉墙支护方式。 

 

4设计原则 

 

4.1设计方案是根据建筑基坑总平面图范围，场地岩土工程条件，场地周边环境条件及基坑开挖深度等要求确定。 

 

4.2地面一般附加荷载为q=10～15Kpa，北侧原有建筑物条基下均布荷载为240KPa，东南侧原多层住宅条基下均布荷载为160Kpa，该三段基坑侧壁安全等级为一级，重要性系数ro取值1.10，其它地段安全等级为二级，重要系数ro取值为1.00。 

 

4.3设计所需参数系根据勘察报告并结合工程经验确定，相关指标如表1。 

 

5基坑支护施工 

 

5.1桩锚支护型式 

 

护坡桩布置在基坑东南北侧，采用人工挖孔桩和锚杆支护，桩径Φ900mm，桩长13.8m，桩芯砼强度等级为C25，桩间桩为2000mm，单排。人工挖孔桩施工各技术参数允许偏差为：桩径偏差：±5mm，垂直度：0.5%，主筋间距：±10mm。使整排护坡桩为一体，设置一道桩顶圈梁，尺寸为500×900（h×b），砼标号为C25，桩主筋入圈梁450，为增加其抗滑动力矩，设置两道腰梁并铺设预应力锚杆。 

 

桩锚支护总体施工程序为：首先进行人工挖孔桩施工，接着施工桩顶圈梁，然后随着基坑挖土的同时完成腰梁和预应力钢筋的施工。 

 

人工挖孔桩施工流程为：场地整平——放线、定桩位——挖第一节桩孔土方——支模浇筑第一节混凝土护壁——在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线——安装活动井盖、垂直运输架、起重电动葫芦、活底吊土桶、排水、通风、照明设施等——重复挖土、支模、浇筑混凝土护壁工序、循环作业至设计深度（13.8m）——扩底——清理虚土——钢筋笼制安——浇筑桩身混凝土。 

 

制作桩顶圈梁时应凿除桩头部分混凝土，露出钢筋，让挖孔桩与桩顶圈梁相互锚固，使整排护坡桩连为一个整体。 

 

预应力锚杆施工工艺流程：定位——锚杆钻机就位——钻进成孔——安放锚杆及止浆塞——注浆——养护——安装腰梁、台座——安装锚头张拉锁定。成孔采用锚杆钻机用泥冰钻进 方法 进行，锚杆采用Φ28钢筋，中间每隔2m设一个对中支架，注浆管随锚杆下入孔内，注浆管距孔深50-100mm。锚杆自由段桩用塑料布包裹。灌浆采用压力灌注入泥浆，一次灌浆采用1：1的水泥砂浆，压力为0.1～0.3Mpa，二次注浆采用水灰比为0.45～0.5的水泥浆，压力为2.5～5Mpa。桩上设置二排锚杆，锚杆施工参数如表2。 

 

锚杆锁定在锚梁上，锚梁由两根[20槽钢和钢垫板等组成，当锚固体达到75%的强度时，可进行锁定，锁定荷载值在30～60KN。 

 

5.2土钉墙支护型式 基坑东侧段采用喷锚支护，按80°放坡；当基坑顶面有放坡的余地时，放坡的坡角尽量放缓，锚杆自上而下设五排。锚杆施工参数见表3： 锚杆成孔施工各技术参数允许偏为：孔深：±50mm，孔径：±5mm，孔距：±100mm，成孔倾角：±5%。支护要求分层自上而下进行基坑开挖，边挖边支护。第一层挖深2.0m，往下每层挖深不超过1.8m，基坑侧面留0.10m以便修土坡，坡度为1：0.25。其施工工艺流程：放线修坡——凿孔——安装锚杆——注浆——挂钢筋网——焊接加强筋——喷射砼——养护——测量。当锚杆完成注浆后，在坑壁上挂Φ6.5钢筋网，网孔200×200，并通过Φ16@1800×1800加强筋与锚杆主筋焊牢，然后喷射砼，喷射作业层分段施工，喷层厚度为100mm，一次喷射厚度为50mm，分两层喷射。砼标号为C20，及时加强养护，使其强度稳定，不至于出现裂缝，锚杆抗拔力按表4取值。 

 

5.3排水措施 

 

采取基坑内排水措施。基坑边坡设置泄水孔，纵向孔距3.00m，横向孔距3.00m，用长度≥500mm的φ50PVC管做排水管，基坑底修筑排水沟，尺寸300×300mm，按3%坡度流向集水井，集水井靠转角处共设置4个，尺寸1500×1500×1500mm，排水沟及集水井用1：2水泥砂浆抹面，厚度≥10mm。 

 

5.4施工安全监测 

 

监测 内容 ：地下水位、邻近建筑物和道路的水平位移、支护结构水平位移及坡顶沉降，预应力锚杆的预应力监测。在支护施工阶段，要每天监测1次，在完成坑开挖，变形趋于稳定的情况下，可适当减少监测次数，直到支护退出工作为止。 

 

对降水引起沉降的观测主要设置在 目前 邻建筑物上。对支护位移的监测，包括水平和垂直沉降，测点设在基坑四周，每边3个。另外，应特别加强雨天和雨后监测，以及对各种危及支护安全的水害来源进行仔细观察，发现 问题  分析 原因并及时采取有效措施予以解决。 

 

5.5基坑开挖预警措施 

 

在施工开挖过程中，基坑顶部的侧向位移与当时的开挖深度之此，如超过2%-5%数值时，应密切加强观察并及时对支护采取加固措施。当发现基坑顶位移超标，地面裂缝较大时，土钉墙部分应采用加密土钉或打预应力土钉的 方法 解决，桩锚支护部分采用补打锚杆的方法补救，严防事态扩大。 

 

实践证明，该方案在本工程的实施过程中，成功地解决了深基坑支护问题，确保了施工质量和安全，取得了良好的效果。 

 

 参考  文献 ： 

 

[1] 建筑基坑支护技术规程.JGJ120-99. 

 

[2] 建筑地基基础设计规范.GBJ50007-2002. 

 

[3] 建筑桩基技术规范.JGJ94-94. 

 

[4] 土层锚杆设计规范.CECS22：90. 

 

[5] 建筑边坡工程技术规范.GB50330-2002. 

 

[6] 长沙市挡土墙及基坑支护工程设计.施工与验收规程.DB43/009-1999.