湖南省财政厅后勤综合大楼基坑支护设计技术

庄石云,陈幸福

(1.中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队, 湖南株洲市 412011;2.湖南鑫湘工程勘察有限公司, 湖南长沙 410000)

湖南省财政厅后勤综合大楼基坑支护设计技术

庄石云1,陈幸福2

(1.中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队, 湖南株洲市 412011;2.湖南鑫湘工程勘察有限公司, 湖南长沙 410000)

湖南省财政厅后勤综合大楼的周边环境复杂,设3层地下室,基坑含仰坡,最大深约11m,不能放坡,要求基坑施工及工后1年内,周边最大水平位移不大于45mm。通过合理设计支护参数和精心施工,确保了周边管线、路面、建筑物的安全,使基坑及地下室顺利施工。

深基坑;支护参数;施工技术

1 概 况

湖南省财政厅后勤综合大楼共2栋,其中1#楼19层、2#楼4层,框架剪力墙结构,地下室3层,均为车库。设计地面标高±0.000,相当于绝对标高值为67.3m,负三层地下室底板标高55.3m,基坑开挖最大深度为11m,到55.0m标高。

场地地层岩性从上至下为:

(1)人工填土,主要由粘性土混碎砖、碎渣等建筑垃圾和生活垃圾组成,密实度不均匀,结构松散,仅局部见该层,均厚1.60m;

(2)粉质粘土,网纹斑状,稍湿,硬塑-坚硬状态,均厚9.31m;

(3)砾砂,稍湿,稍密-中密状态,含砾石,呈亚圆形,级配较差,含少量粘性土,仅见局部,均厚1.05m;

(4)圆砾,湿-饱和,中密-密实,颗粒含量80%～90%,呈亚圆形,级配好,砂及粘性土充填,均厚1.70m;

(5)残积粉质粘土,稍湿,硬塑-坚硬状态,均厚2.03m;

(6)泥质粉砂岩,泥质胶结,中厚层状构造,节理裂隙极发育,遇水软化,属极软岩,局部夹中-薄层砾岩,均厚6.97m。

场地内主要含水层为砾砂和圆砾,潜水,且局部遇见。地下水埋深9.40～10.50m,水量贫乏。

2 基坑支护设计

2.1 基坑支护方案选择

本基坑支护设计在深入掌握和研究了周边环境条件、地质勘察资料与以往类似基坑支护成功经验的基础上,经反复论证与优化,采用放坡+土钉+人工挖孔排桩+预应力锚杆+网喷等复合支护形式。

2.2 主要支护形式

如图1所示,AB、CD段:放坡+土钉墙;BC、DEFG段:不放坡+人工挖孔排桩+预应力锚杆+网喷支护;GHIJ段:有煤气管线段,人工+机械放坡控制开挖;JA段:北侧设计有2层地下车库(底层已到55.3m标高),完全开挖。

图1 基坑平面

2.3 设计验算

根据基坑壁各段岩土条件、基坑高度、边界特征等因素,分别按不同的支护断面验算,计算采用《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)给定的数值分析方法,基坑安全等级为一、局部二级,按该规程要求,重要性系数取值γ0=1.00,综合荷载分项系数取1.25,地面荷载均布综合取值20kN/m2,岩土工程指标以场地岩土工程勘察报告作为依据,并结合长沙市类似成功经验进行修正,以修正后的指标值作为验算值,各岩(土)层主要力学性质指标见表1。

表1 各地层主要力学性质指标

2.4 支护设计

基坑各向土钉/锚杆等的支护参数设计见表2～表4。

3 施工技术及要求

3.1 挖孔桩施工技术及要求

(1)施工方法。采用“跳桩法”施工。开挖时,采用钢模浇注C20砼,分段开挖、护壁,护壁厚度为15cm。

(2)成孔技术要求。深度16m、持力层达到要求,桩径几何尺寸不小于设计值,垂直度＜0.5%,桩平面偏差＜5cm,井底沉渣厚度为零。

(3)钢筋笼技术要求。钢筋笼长度误差不大于±50mm,直径误差不大于±10mm,主筋间距误差±10mm,箍筋间距误差不大于±20mm。

表2 AB段土钉设计参数

表3 CD段土钉设计参数

表4 BC、DEFG段预应力锚杆支护设计参数

(4)灌注砼技术要求。灌注前先对桩孔进行清理,抽干积水,下井清理沉渣,保证清底干净。严格按配比计量砼的配料,砼坍落度控制在7～9cm,保证其流动性、和易性。井口用漏斗并连接砼串筒,串筒出口离砼面高度不超过2.0m。为保证砼密实度,采用振动棒分层捣实,每段灌注高度小于0.5 m。砼灌注完毕,应按要求留置试块,桩顶覆盖草袋并经常湿水或蓄水养护。

(5)顶梁浇注技术要求。顶梁尺寸1200mm×600m,每段(共2段)桩施工完后,清理好桩头,并保证桩顶主筋嵌入梁内0.35m,要求一次装模、布筋、砼浇注、振捣成型。

3.2 土方开挖技术及要求

(1)基坑开挖和支护施工应按设计要求自上而下、分段分层进行,严禁无序大开挖作业。每层开挖高度应控制在土钉/锚杆位置往下0.5m,不得超挖。每层土方开挖时,要留锚杆施工平台,便于成孔施工。如土层因施工进度超深开挖,须沿基坑周边预留3～5m施工平台,采用机械与人工结合修坡,使基坑层面平整。

(2)在机械开挖后,应辅以人工修整坡面,坡面平整度的允许偏差为±20mm,修整后的边坡必须平整并达到设计坡度要求。在坡面喷射砼支护前,应清除坡面虚土。

(3)基坑边壁开挖后,及时实施支护结构施工,尽量缩短边壁土体的裸露时间。并制定有在暴雨和因其他特殊情况不能及时实施支护结构的应急方案和措施。

3.3 土钉/锚杆施工技术及要求

(1)土钉/锚杆钻孔必须按设计要求准确定位,尽可能减少误差,误差过大,会造成槽钢腰梁难以安放等工程质量事故。

(2)土钉成孔施工孔距误差不大于100mm,孔径误差不大于5mm,孔深误差不大于50mm,土钉成孔倾角偏差不大于土钉长度的5%。

(3)钻孔后要进行清孔检查,对于孔中出现的局部渗水、塌孔或掉落松土应立即处理。

(4)土钉/锚杆组装前应进行除锈,按图焊接船形居中架,每2.0m设置一组,土钉/锚杆与喷射砼之间用“▲”字架焊接连接。

(5)注浆导管头部应插入距孔底30cm以内,在注浆开始并孔内出水后,将导管以匀速缓慢撤出,保证导管出浆口不拔出浆体,孔中气体能充分逸出。至浆体充满后拔出浆管。浆体充盈系数≥1.0,否则应检查成孔和清孔的工艺是否正确。

(6)土钉/锚杆注浆后3d内,不得锤击、碰撞土钉/锚杆杆体。

(7)对各锚杆须施加预应力,预紧力的施加在锚固体强度达到设计值的75%时进行。

3.4 喷射砼面层施工技术及要求

(1)喷射砼面层强度为C20,厚度100mm,喷射砼配合比应通过试验确定。喷射砼面层沿边坡走向每20m设置一条伸缩缝,伸缩缝宽15mm。

(2)在喷射砼前,面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上,并符合规定的保护层厚度要求。

(3)钢筋网网格允许误差±10mm,钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或200 mm,如为搭焊则焊长不小于网筋直径的10倍。

4 结 语

基坑支护是一项风险较高的工程。为确保基坑支护安全,在基坑附近地段设置6组位移观测点,以监测基坑及邻近建筑物、道路的水平位移情况,最大水平位移在BC段的中点附近,位移量35.8mm。整个基坑开挖及其基础施工顺利,周边道路、管路、建筑物没有发生破坏现象,目前上部结构主体工程已完工,转入装修阶段,说明支护效果良好。

[1]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].

[2]JGJ120-99.建筑基坑支护技术规程[S].

[3]熊智彪.建筑基坑支护[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

2009-11-30)

庄石云(1968-),男,湖南桃江人,高级工程师,主要从事矿山地质、环境地质、工程地质工作。