郑州某超深基坑支护设计与防空洞处理

曹静 鞠晓 王建华

河南省建筑科学研究院有限公司（450053）

郑州某超深基坑支护设计与防空洞处理

曹静 鞠晓 王建华

河南省建筑科学研究院有限公司（450053）

大于20m的超深基坑在郑州目前并不多见，通过介绍超深基坑的周边环境和地质条件，分析了支护体系和基底防空洞的处理，为类似的工程设计与施工提供了参考借鉴。

超深基坑；桩锚支护；防空洞

1 工程概况

本工程位于郑州市棉纺西路与文化宫路西南侧，国棉三厂生活区院内。本次拟建建筑物包括1、2#楼，地上33层，高层住宅采用剪力墙结构、复合地基+筏板基础，基础埋深为自然地面以下12.4m；地下车库采用天然地基+独立基础，基础埋深为自然地面以下11m。

拟建工程周边环境如下:拟开挖基坑东、西、南三侧临路，北侧为拟建二期项目，现为待建筑。基坑东侧距离基坑下口线4.4m为用地红线，红线外约3m为道路；基坑北侧距离基坑下口线3.3m为一栋2层平房，现为仓库；距离基坑下口线8.9～24m为三栋八层民房，桩基（人工挖孔桩），桩长8m；基坑西侧距离基坑下口线1.5m为一Φ300自来水管线，埋深约1.5m，距离基坑下口线4.5m为用地红线，距离基坑下口线12.5m、12.7m为2栋3层民房；基坑南侧距离基坑下口线8.3m为用地红线，此处一Φ300自来水管线与红线基本重合,该管线埋深约1.5m,距离基坑下口线19.4m为3层民房。场地范围内防空洞为地下两层，分布在主楼和地下车库基础范围内，地下一层层高2.2m，层底标高为自然地面以下-13.6m，地下二层层高6m，层底标高为-21m。防空洞内原为饭厅、伙房、电影室等。基坑周边环境及支护平面布置图如图1所示。

图1 基坑周边环境及支护平面布置图

2 工程地质情况

1）地形地貌。依据岩土勘察报告，拟建场地位于郑州市西部，勘察场地为旧房拆迁场地，场地基本整平。地貌单元属山前冲积郑州西部倾斜平原区。

2）地层概况。与基坑支护有关的地层情况描述如下:

第①层:杂填土，层底埋深0.5～2.8m，层底高程105.8～107.3m，层厚0.5～2.8m。地层呈黄褐色，局部为杂色，成分主要以新近沉积的粉土为主，土力学性质不均匀；局部含少量建筑垃圾。

第②层:粉土,层底埋深2.8～5m,层底高程103.1～ 104.8m，层厚1.4～3.7m。地层呈黄褐色，稍湿，中密。见青灰色斑点，少量锈斑，偶见蜗牛壳碎片。

第③层:粉土夹粉砂，层底埋深7～9.5m，层底高程98.0～101m，层厚2.8～6m。地层呈黄褐色，稍湿，密实。偶见小颗粒钙质结核。局部夹粉砂，黄褐色，稍湿，中密。

第④层:粉土,层底埋深9～13m，层底高程95.4～ 98.8m，层厚1.3～4.5m。地层呈褐黄色，稍湿，密实。见灰白色斑点，含少量钙质结核，一般粒径10～30mm。

第⑤层:粉土，层底埋深14～18.5m，层底高程89.87～93.4m，层厚3.5～7.7m。地层呈褐黄色，稍湿，密实。有砂感，含少量钙质结核，一般粒径10～ 30mm。

第⑥层:粉土夹粉质黏土，层底埋深19～23.1m，层底高程85.4～88.8m，层厚1.5～5.8m。地层呈褐黄色，稍湿，密实。含少量钙质结核，粒径约5～30mm。夹粉质黏土，褐黄色，可塑。

第⑦层:粉质黏土夹粉土，层底埋深27～29.9m，层底高程77.6～81.3m，层厚5.4～10.9m。地层呈褐黄色，可塑～硬塑。见灰白色斑块及锈斑，含大量钙质结核，一般粒径10～30mm。局部夹薄层粉土，褐黄色，稍湿，密实。

第⑧层:粉质黏土，层底埋深34～39m，层底高程68.4～73.6m，层厚5.5～10m。地层呈黄褐色，红褐色，可塑。含较多钙质结核，粒径约10～30mm。场地的工程地质条件及基坑支护设计参数如表1所示。

表1 土层物理力学参数

3）水文地质条件。本次场地勘察期间地下水位现状地面下埋深29.5～31.0m（高程约77.0m）。据调查，地下水位年变幅1.0m左右，本场地近五年最高地下水位现状地面下埋深约28.0m（标高约79.0m），历史最高水位现状地面下约25.0m（标高约82.0m）。属第四系松散岩类孔隙潜水，地下水的补给主要为大气降水。场地的工程地质条件及基坑支护设计参数见表1。

3 基坑支护设计

3.1 基坑支护难点及方案选择

本工程基坑地库部分开挖深度为11m，主楼无防空洞部分开挖深度为12.4m；局部拟建主楼部分地下为原防空洞，由于主楼采用CFG复合地基，在CFG桩施工前需挖出防空洞，故局部主楼基坑开挖深度实际为20m；基坑周长约370m，基坑平面面积约为8 100m2。按照规范，基坑侧壁安全重要性等级为一级。

根据本基坑工程的开挖深度、周边环境、工程地质情况，结合地区经验并经过经济技术指标的比较，采用以下2个剖面:1-1剖面上部土钉墙，下部灌注桩+预应力锚索；2-2剖面上部土钉墙，下部双排桩+预应力土钉；基坑1-1和2-2剖面支护型式如图2和图3所示。

图21 -1剖面

图32 -2剖面

4 防空洞处理方案及技术要求

4.1 防空洞处理方案

本工程主楼及地下车库基础下部均分布有防空洞。主楼为CFG桩复合地基，防空洞对CFG桩施工、承载力造成影响，同时为保证主楼基础承载力及基础稳定性，对主楼防空洞采用大开挖法挖除一层、二层防空洞，分层回填灰土至设计标高。地下车库为天然条基、独立基础，基础穿过防空洞第一层，采用大开挖法挖除防空洞第一层，回填灰土至设计标高；防空洞第二层低于车库基础底标高约2.5m，采用洞壁注浆、洞室填充处理。防空洞与主楼及车库竖向关系和防空洞处理平面布置图分别如图4和图5所示。

4.2 防空洞处理技术参数及施工要求

1）洞壁注浆

防空洞洞内每2m打一组注浆孔、一个观察孔，成孔直径40mm，成孔深度同砖墙厚度，预埋DN28X3mm塑料管，穿出砖墙，用水泥封孔，待水泥有一定强度后开始压浆，注浆压力0.5～1.0mPa，水灰比为0.5～1.0。注浆采用PO42.5水泥和粉煤灰，水泥和粉煤灰用量比为1:1。注浆顺序为从下到上，直至拱顶。

图4 防空洞与主楼及车库竖向关系

图5 防空洞处理平面布置图

2）洞室填充

防空洞洞室采用分段填充，每段10m（视洞内具体情况增加或减少）。防空洞洞室用碎石填充，碎石直径为0.5～1.0mm，每段预埋4根注浆管和1个出气孔，注浆管水平分布于每段区域内，注浆管预留到封堵墙外，以便注浆。砌筑封堵墙时，应先砌筑1.5（3.0）m后，铺设注浆管，然后填充碎石，再砌墙再填充直至洞顶。洞室每段两端砌筑封堵墙，砖墙厚度为240mm，采用普通黏土砖，M5水泥砂浆砌筑。防空洞端口封堵墙为500mm厚砖墙，外侧砌筑加固砖垛，防止坍塌。

3）质量检测

洞壁注浆部分，在注浆结束后，采用凿点检测法，每10m凿一个观测点，检查洞壁与土体有无孔隙。洞室填充部分，在填充、注浆完成后通过对封堵墙进行凿点检查，通过地质雷达检查填充区域是否密实。洞壁注浆检查合格后，方能砌封堵墙。每段洞室填充检查合格后，进行下一段处理。

5 监测分析与结语

本基坑监测内容主要包括基坑坡顶的水平位移和沉降、周边建筑物的沉降、深层水平位移、锚索内力和护坡桩内力。共设置沉降观测点119个、支护桩测斜孔18个和钢筋应力计14组。按照规范要求，本项目在基坑开挖过程中进行了全过程的监测，深层水平位移、锚索内力及地表沉降均在设计警戒值之内,现场开挖过程中围护侧壁基本无渗漏，坑底无突涌现象，周边环境道路正常使用且无裂缝产生，表明本项目的围护技术措施针对性强，防空洞处理得当，控制到位。

本基坑周边环境复杂，深度达22m，在郑州为少见的超深基坑且坑底有防空洞,支护难度较大，设计结合实际情况选用桩锚支护体系，从监测数据可以看出，各项结果均在规范允许的范围内，说明此方案在本基坑的应用较为成功，对类似的基坑工程设计与施工起到较好的参考借鉴作用。

[1]JGJ 120-2012,中华人民共和国住建部.建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2]刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].第二版.北京:中国建筑工业出版社,2009.

[3]龚晓南.深基坑工程设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

[4]JGJ 120-2012,中华人民共和国住建部.建筑基坑工程监测技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[5]滕延京,黄熙龄,王曙光,等.建筑地基基础设计规范理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版社(第二版),2012.