深基坑联合支护结构在郑州市某工程中的设计与应用

来源:用户上传      作者:

　　摘要 本文介绍了郑州市健康路176号院改造工程深基坑工程支护方案的设计和工程实施情况。设计方案采用由多种支护形式组成的联合支护方案。施工过程中运用了土钉墙、预应力锚索、支护桩、微型桩、深层搅拌桩做止水帷幕等关键技术以及基坑监测系统。施工实践和监测数据表明：采用多种支护方式组成的联合支护方案取得了圆满成功，该项目的成功实施为类似深基坑工程的设计和施工积累了宝贵经验。
　　关键词 深基坑工程 联合支护方案 护坡桩 止水桩 预应力锚索
　　中图分类号：TV551文献标识码： A
　　
　　1工程概况
　　
　　 郑州市健康路176号院改造工程位于郑州市黄河南街与同乐路西北角，总建筑面积9.3万平方米。车库地下两层，地上二十七层。主楼结构型式：桩基采用Φ600钻孔灌注桩（桩端后压浆），上部为框剪结构。
　　 地下车库基坑开挖深度约为自然地面以下11米，长约120米，宽约85米。整个基坑开挖轮廓趋于规则的矩形（图1）。
　　
　　
　　
　　图1 基坑平面图
　　2场地工程地质条件及水文地质条件
　　
　　2.1工程地质条件
　　
　　土层情况及设计参数表1
　　层号 土类名称 层厚 重度 粘聚力 内摩擦角 与锚固体摩
　　 (m) (kN/m3) (kPa) (度) 擦阻力(kPa)
　　1 杂填土 1.07 15.0 15.00 18.00 20.0
　　2 粉土 1.75 17.0 15.00 21.00 60.0
　　3 粉土 1.78 18.9 15.00 22.00 60.0
　　4 粘性土 1.30 19.0 18.00 13.00 60.0
　　5 粉土 1.05 19.4 16.00 22.00 65.0
　　6 粘性土 0.93 19.5 18.00 12.00 65.0
　　7 粉土 2.42 19.7 16.00 23.00 65.0
　　8 粉土 1.77 19.7 16.00 22.00 65.0
　　9 粉砂 4.15 20.0 2.00 26.00 80.0
　　10 粉土 3.29 19.8 --- 23.00 65.0
　　11 粉砂 3.06 20.0 --- 26.00 80.0
　　
　　2.2水文地质条件
　　根据含水层的埋深条件和水理特征，场地内勘探深度范围内地下水类型为潜水。主要赋存在约8.20～31.40米深度范围内的粉土、粉质粘土层和粉砂层中。
　　场地地下水稳定在地表下8.20～8.30米。每年12月至来年2月为枯水期，水位年变化幅度在2.0米左右。
　　
　　3基坑周边环境
　　
　　基坑东侧边线距离现有七层家属楼6.0m，南侧边线距离训练馆7.2m、距离全民健身楼13.3m，西侧边线距离劳卫路边线4.0m，北侧相对比较开阔。
　　基坑开挖深度（自然地坪以下）11m左右。路边管线情况复杂，道路下铺装有燃气管道、雨水管道、污水管道、给水管道、热力管道，对基坑变形和安全性能要求较高。
　　
　　4方案选型及设计
　　
　　基坑北侧场地相对开阔，基坑开挖边线距离周边建筑物距离较远，基坑开挖过程中的变形对周边建筑物的影响较小，故北侧支护结构满足边坡的整体稳定性即可，根据本地区的设计及施工经验，本着安全经济的原则，北侧支护结构可选用多级放坡土钉墙的支护形式，土钉墙具有施工方便，施工工艺简单，安全高效且较为经济的优点,适用本工程北侧边坡支护。
　　基坑其他三侧边坡距离周边建筑物、道路及地下管线较近，基坑变形稍大，对周边建筑物的破坏程度是不可估计的，轻则裂缝倾斜，重则破坏坍塌。所以设计过程中选用的支护结构应具有较好的抗变形及抗位移能力，本着安全经济的原则，我们选用地域经验较为丰富的桩锚支护结构，该支护结构受力体系为主动受力，通过对支护桩间的锚杆施加预应力，能够有效的通过锚杆锚固段提供的支反力结合支护桩与边坡开挖产生的侧向土压力相抵消，从而防止基坑变形及位移，保证周边建筑物及边坡安全，同时在基坑东侧及南侧距离建筑物较近的地方设置止水帷幕桩，防止在基坑降水过程中基坑外侧地下水过度流失而产生周边地面不均匀沉降的现象发生，从而保证周边建筑物不会因地面沉降而发生倾斜。
　　
　　4.1 桩锚支护结构（基坑东、南、西侧）
　　护坡桩+止水桩（单排深层搅拌桩）+一道预应力锚索：
　　4.1.1 护坡桩
　　(1) 钻孔灌注桩，桩径600mm，桩长13.4m,间距1500mm，砼强度等级C30。
　　4.1.2 桩顶冠梁
　　截面：宽800×高600mm，砼强度等级C30。
　　4.1.3 止水桩
　　深层搅拌桩，桩径550mm，桩长10.5m，间距250mm。
　　4.1.4 预应力锚索
　　设计一排预应力锚索，锚索的主要参数见下表
　　
　　锚索钻孔 锚索长度（m） 钢绞线 标高（m） 间距
　　（m）
　　 排数 孔 深
　　（m） 孔径（mm） 自由段 锚固段 规格 长度（m） 根数
　　1 21.5 150 7 14.5 s15.2 22.5 2 -5.6 1.5
　　锚索施加预应力：150KN
　　锚索注浆：锚索注浆采用二次高压劈裂注浆。
　　4.1.5 钢腰梁
　　用两根20［槽钢、-300×300×20钢板焊接。
　　
　　4.2 土钉墙支护结构（北侧）
　　采用放坡+土钉墙支护：
　　
　　5 降水方案
　　
　　5.1降水方案的选择
　　该基坑水位降深较大，根据《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）和《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）之规定，参照郑州地区降水施工经验，采用大口径管井是较经济合理的降水方案。
　　
　　5.2降水方案的设计
　　(1) 基坑假想半径
　　
　　(2) 抽水影响半径
　　
　　式中R――抽水影响半径；
　　H0――含水层有效厚度，取23m；
　　S――基坑内水位降低值，取6m；
　　K――土的综合渗透系数，取6m/d。
　　(3) 基坑总涌水量
　　
　　式中Q――基坑总涌水量；
　　r0――基坑假想半径。
　　(4) 群井涌水量
　　
　　单井涌水量（经验值）
　　q=250m3
　　按图布置计算的总涌水量与⑶中计算的总涌水量相近，故按照降水井数量n应不小于1.1*Q/q，在基坑内侧均匀布置24眼管井，井深30m，井径600mm,滤管直径350mm，一眼管井用一台2寸潜水泵抽水。
　　
　　
　　6 监测及结论
　　
　　根据第三方监测报告显示，本工程自基坑开挖开始监测，基坑开挖结束，深层位移监测37次，围护桩水平位移监测24次，围护桩竖向位移监测19次，建筑物监测40次，周边地表竖向位移监测40次，水位变化监测43次，锚索应力监测22次，从监测数据变化分析，基坑位移变化较大处为基坑东侧和北侧，东侧由于地下管线渗水原因，位移7mm左右；北侧为土钉墙支护，位移16mm左右；建筑物沉降变化较大处为南侧建筑西北角处，由于此处距离基坑较近且为阳角，沉降量为3mm。
　　监测的数据结果与设计计算的沉降及位移量差距较大，软件设计计算的最大位移约为25mm，沉降量为30mm。故本工程案例说明了现有的基坑支护设计规范相对于实际较为保守，尚存在优化的空间。如何在保证基坑支护结构安全的前提下，尽量接近实际，节约成本降低造价是以后基坑设计及研究人员所思考的方向。
　　本次工程采用了多种支护形式组成的联合支护结构，施工过程中运用了土钉墙、预应力锚索、支护桩、微型桩、深层搅拌桩做止水帷幕等关键技术以及基坑监测系统。施工实践和监测数据表明：采用多种支护方式组成的联合支护方案取得了圆满成功，该项目的成功实施为类似深基坑工程的设计和施工积累了宝贵经验。
　　
　　参考文献
　　[1]郑州市健康路176号院改造工程地质勘察报告.
　　[2]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB 50202-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002.
　　[3]龚晓南，高有潮.深基坑工程设计施工手册.北京：中国建筑工业出版社，1998.
　　[4]中华人民共和国行业标准.建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99）.北京：中国建筑工业出版社，1999.

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-5781224.htm