某商业银行大楼基坑支护、降水工程设计与施工

来源:用户上传      作者: 李岩　郭思源

　　【摘　要】在进行基坑支护及降水工程的设计与施工中，面对周围复杂环境，采用土钉墙-桩锚支护体系是一种有效的支护方法，同时开拓创新，灵活确定不同的技术方案来解决工程施工的技术问题在土建工程施工中非常必要，希望本工程支护设计与施工的成果，能为类似基坑工程的设计与施工控制提供参考。
　　【关键词】基坑支护;开放式降水;土钉墙支护;桩锚联合支护
　　1.工程概况
　　1.1项目概况
　　本工程基坑平面大致呈长方形，南北向长约87米，东西宽约46米，基底面积约4000m2，主楼基坑开挖深度为14.9米，裙楼基坑开挖深度为13.7米。
　　1.2场地工程地质条件及水文地质条件
　　1.2.1地层情况
　　1.2.2场地地下水情况
　　地下水可分为上层潜水和下部承压水两个含水层。其中上层潜水埋藏在约12.5米以上，为弱透水层；下部承压水在地面约17.0m～31.0范围内，为强透水层。勘察期间实测潜水水位在地面下9.0-11.5米。
　　1.3场地周围环境情况
　　（1）基坑东侧道路地下热力管道距离本工程用地红线1米，管底埋深1.9米左右，其他管道距离相对较远。
　　（2）北侧道路地下燃气管道距离本工程红线2.5米，管底埋深1.5米左右，其他管道距离相对较远。
　　2.方案设计
　　2.1降水方案设计
　　2.1.1降水方案选择
　　本设计不设止水帷幕桩，采用管井开放式降水。在坑内设置管井进行降水，在基坑外沿基坑周边设置一周截水井进行基坑外截水，以截断坑外地下水向基坑内补给，保证基坑坑壁安全。
　　2.1.2基坑涌水量计算及管井设计
　　根据基本数据，近似将下层水层按照承压非完整井的计算模型进行计算得到基坑涌水量为1710m3/d，从而来确定管井井数。
　　基坑内采用管井降水，设4眼管井，基坑周边设16眼，井深均为28m，钻孔600mm，滤管350mm无砂管，下部2m为沉渣段，滤管与孔壁之间用米石填充。基坑内的2眼管井可兼做观测井使用。
　　2.2基坑支护方案设计
　　本工程主楼基坑开挖深度14.9米，裙楼基坑开挖深度13.7米。
　　基坑北侧和东侧，开挖深度13.7米，基坑东北角边坡有7米范围临主楼14.9米深基坑，采用放坡（土钉墙）+护坡桩（灌注桩）+预应力锚索支护方案，其剖面分别为1-1和2-2；3-3、4-4剖面选型为土钉墙+微型桩支护方案。基坑支护平面布置图如下：
　　其方案设计主要内容如下：
　　2.2.1 1－1剖面
　　13.7米深桩锚支护（北侧、东侧边坡）；2－2剖面：14.9米深桩锚支护（东北角7米范围边坡）。基坑在-7.05m深处留一平台，平台宽1.5m；-7.05m以上土钉墙支护，坡度系数0.2，设4排土钉；-7.05m以下垂直开挖，采用桩锚支护。
　　（1）桩上部土钉墙按0.2坡度系数放坡开挖，设计4排土钉。
　　（2）护坡桩设计采用钻孔灌注桩，桩径800mm，1－1剖面桩长13.7m, 2－2剖面桩长14.9m,间距1.5m，入土深度6.0m，纵向钢筋采用三级钢，配筋方式采用不对称配筋。
　　（3）桩顶冠梁设计截面积900×500，浇注砼C25，配筋16Φ16。
　　（4）预应力锚索设计为二排，每排锚索施加予应力均为250KN。锚索注浆采用二次劈裂注浆，注浆量60kg/m（水泥用量），劈裂注浆压力为2～3KPa。
　　2.2.2 3－3剖面
　　土钉墙+微型桩。土钉墙支护中采用密而短的土钉，土钉长度控制在12米以内，土钉墙支护设计7排土钉，坡度0.2。在坡顶设置1排微型桩，纵向间距1m，桩长13m，采用DN50钢管，成孔直径150mm。
　　2.2.3 4－4剖面
　　土钉墙+微型桩（南侧边坡）。基坑南侧采用土钉墙支护，在-5.5米标高处设置平台，台宽1米，上部4.0米采用土钉墙，坡度0.3；-5.5m以下采用土钉墙支护，坡度0.2，土钉墙支护共设计9排土钉，土钉长度12米。同时在平台上设置1排微型桩，纵间距1m，桩长12m以内，采用DN50钢管，成孔直径150mm。
　　3.施工方法
　　3.1护坡桩（钻孔灌注桩）施工工艺
　　护坡桩在自然地面进行施工，其主要的施工工艺如下：
　　施工放验线→绘制桩位编号图确定施工路线→钻机就位整平→钻进成孔→测量钻孔深度→第一次清孔→成孔验收→吊放钢筋笼→安放导料管→第二次清孔→灌注水下砼→测桩顶标高→拔出导料管→成桩→回填空孔。
　　3.2预应力锚索、锚杆施工
　　锚索和锚杆在施工前先按照设计方案中的工艺要求和参数进行试锚施工。
　　锚索、锚杆注浆过程分二次注浆进行。
　　工程锚张拉到拉力设计值后分级放松至锁定值进行锁定。
　　3.3土钉墙及微型桩施工
　　土钉墙支护要与基坑开挖紧密配合，各道工序实行平行作业，依次有序地进行：土钉墙支护施工顺序：凿孔→安装土钉→注浆→挂钢筋网→焊加强筋→喷射砼。
　　微型桩施工采用微型钻机在设计位置进行，施工工序为：
　　测量放线定桩位→钻机就位整平→钻孔→下注浆管→填碎石→注浆。
　　4.基坑降水及监测
　　4.1基坑降水
　　本工程共设20眼降水井，其中基坑内4眼，配置2.2KW抽水泵14台，每台日出水量80m3；配置3.2KW抽水泵6台，其中4台日出水量160m3，另外两台日出水量140m3。基坑日出水量2040m3。
　　4.2基坑监测
　　施工中对基坑支护降水进行了边坡位移、边坡沉降及水位的监测。
　　（1）沉降观测曲线选择了各边变化比较大的几个点，它们分别是s2、s7、s8、s10,沉降最大变化量分别为15.66、13.71、20.62、28.26，从变化值上看，均不超过30，符合规范和设计要求。
　　（2）位移观测曲线选择了几个位移变化较大的点，它们分别是c2、c4、c10、c11，位移变化分别为17、20、30、30，它们的变化值均不超过30，基本达到了设计要求。
　　５.结论
　　通过对以前工程经验的总结和分析，在桩锚支护体系设计中，改进了土钉、锚索、锚杆这些土层锚固构件设计和施工工艺及参数，通过现场试验结果表明，改进后所确定施工工艺及参数比以前工程更适应该地区的地质情况，土层锚固构件的锚固能力取值更加合理，试验数据的离散程度得以减少。
　　本工程中，临外环路支护面废弃的污水管道设置钢拉杆进行处理和毗邻道路支护面设置地锚对废弃管沟的加固处理方案的成功应用将困难和复杂的问题用简单的方法得以有效解决，说明了从事基坑工程设计和施工的工程技术人员培养自己的创新意识和灵活解决问题的能力是十分必要的。　[科]
　　【参考文献】
　　［１］（JGJ120-99）行业标准.建筑基础支护技术规程.北京：中国建筑工业出版社,1999.
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