某基坑支护工程设计方案

李桂云

(吉林中惠建筑基础工程有限责任公司，吉林长春130033)

·岩土工程·

某基坑支护工程设计方案

李桂云*

(吉林中惠建筑基础工程有限责任公司，吉林长春130033)

介绍了钻孔压灌桩、锚索及土钉墙在基坑支护设计中的联合应用。通过工程实录介绍了一级基坑设计的技术途径，介绍了钻孔压灌桩、锚索及土钉墙的设计，并对设计方案进行了简述。

钻孔压灌桩；锚索；土钉墙；基坑支护

1 工程概况

长春某拟建商业用楼工程分高层区和多层区，均设地下4层，基坑开挖深度±0.000以下18m，基坑支护长度为350m。场地内土层分别为杂填土、粉质粘土、砾砂、泥岩。场地及基坑周边自然地面标高212.11～216.2m，建筑±0.0000为214.8m，实际基坑开挖深度为15.31～19.40m。

2 设计依据（见表1）

表1 设计依据表

3 基坑支护结构设计、计算原则

（1）考虑主体结构施工及场地排水需要，一般情况下，维护结构与主体结构净空尺寸应取1.5m，本工程由于基坑周边空间十分紧凑，维护结构与主体结构净空尺寸取0.6～0.9m。

（2）维护结构设计应根据基坑深度、结构类型、使用条件、荷载特征、施工工艺等条件进行。

（3）维护结构设计除满足受力条件外，还应满足基坑稳定性、地表变形、结构变形等要求。

（4）边坡整体稳定安全系数要求不小于1.30。

（5）根据岩土工程勘察报告及审察报告，结合规范，各主要岩土层计算参数取值见表2。

4 计算方法、公式、坡顶荷载及设计计算过程

依据地层条件及环境条件，边坡安全等级为一级。

（1）采用《理正深基坑支护结构设计软件7.01版》和《超级土钉墙支护设计软件》5.5版进行锚杆抗拉设计与验算，采用圆弧滑动简单条分法进行整体稳定设计与验算、配筋设计计算。

（2）支护采用土钉墙和混凝土排桩锚杆（索）联合支护结构形式。

5 施工材料的材质及强度要求

（1）混凝土：桩及冠梁C25，喷锚支护面层C20。（2）钢材：

①钢筋：圆钢：HPB235(Ø),螺纹钢：HRB335（Ø）。

②型钢钢材：Q235A。

（3）注浆体强度：

①锚索：M30。

②土钉：M20。

表2 各岩土层计算参数

（4）焊接材料及焊接要求：用电弧焊焊接Q235级钢和HPB235级钢筋时采用E43型焊条，焊接HRB335级钢筋时如果是窄缝焊接应采用E50焊条，帮条焊或搭接焊时可采用E43焊条。焊接熔敷金属的化学成分和力学性能应满足（GB/T5117—1995）和（GB/ T5118—1995）规定。对于钢筋笼主筋的连接应采用焊接或机械连接，如果采用焊接，接头必须按照施工条件进行试焊，合格后方可进行正是作业。焊接工艺及质量按国家现行标准《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）的有关规定执行。

6 各工序设计说明

本工程分为3个区段进行支护：A区采用Ø800mm排桩加锚索联合支护结构，B区采用土钉墙支护结构，C区采用Ø600mm排桩加锚索联合支护结构。工程分区情况见图1。

图1 工程分区图

6.1 钻孔压灌桩施工要求

采用钻孔压灌桩施工工艺。A区临楼较近钻机无法就位地段可采用人工挖孔桩施工工艺。

本工程护桩桩长20～21m，桩端进入风化泥岩4～5m,由于支护桩间距较近，采用间隔成孔施工，当已成孔的桩身混凝土终凝后，再施工相邻的桩。

桩孔的施工允许误差：孔径+50mm；孔径中心位移偏差±50mm；垂直度不超过1/200。

混凝土塌落度宜为180～200mm，粗骨料最大粒径不宜大于30mm。

采用混凝土输送泵泵送商品混凝土的方法灌注桩身混凝土。桩身混凝土的泵送压灌应连续进行。

压灌桩的充盈系数应为1.0～1.2,桩顶混凝土超灌高度不宜小于0.3～0.5m。

混凝土压灌结束后，应立即用专用插筋器将钢筋笼插至设计深度。

6.2 冠梁施工要求

施工冠梁前应将桩顶混凝土浮浆或疏松部分凿除并呈平面，如桩顶低于设计标高时，应用强度等级高一级的混凝土接长，并将埋入冠梁的桩顶部分凿毛、洗净，A区冠梁的宽度为800mm,高度为500mm，C区冠梁的宽度为600mm,高度为400mm，混凝土强度为C25。

配筋情况见图2。

6.3 锚索施工要求

本工程A区和C区进行锚索设计：

（1）土方开挖必须紧密配合锚索施工，当桩身混凝土达到设计强度后，方可开挖土层，严禁超挖。

（2）锚索成孔：机械开挖后应及时施工锚索，成孔采用回转锚杆钻机和洛阳铲成孔，按设计要求定出孔位，孔位允许误差±5cm，孔深允许误差±20cm，孔倾角允许误差±2°。

图2 配筋图（单位：mm）

（3）锚索制作与要求：锚索采用1860级1～4Ø15.2mm钢绞线，锚固段每间隔1.5m（自由段每间隔2.0m）设置对中隔离架。

（4）注浆施工应遵守下列规定：注浆前先清孔，用清水将孔内残渣清理干净，直至孔内流出清水为止。水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥标号选用42.5R。注浆采用二次劈裂压力注浆工艺，一次注浆采用常压注浆，孔口设置止浆袋。第一次注浆完毕，水泥浆凝固收缩后，孔口应进行补浆。二次注浆在锚固体强度达到M5时进行压力劈裂注浆，注浆压力1.5～2.5MPa。

（5）锚索张拉锁定：待锚固体混凝土达到设计强度75%后，安装腰粱锁具，张拉锁定锚索。按设计预应力1.1倍超张拉，然后卸荷至设计拉力锁定锚索。

6.4 土钉墙施工要求

土钉墙施工应遵守下列顺序：

开挖工作面，修整边坡，绑扎编网→压筋、固定→初喷混凝土→安装土钉（包括钻孔、插筋、注浆等）→终喷混凝土→养护。

（1）基坑内降、排水。土方开挖前，应提前降水，当分层开挖时，要求地下水位低于开挖层底以下0.5～0.8m。土钉墙顶做C20钢筋混凝土护面。

立面支护完工后在基坑四周底部挖排水沟。

（2）土方开挖。土方开挖必须紧密配合土钉墙施工，开挖出的护坡面必须符合设计要求，具体要求如下：

①上层土钉砂浆及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后，方可开挖下层土方及下层土钉施工。

②基坑开挖要求自上而下分段进行，及时支护，严禁超挖。

③机械开挖后，应辅以人工修整坡面，坡面平整允许误差±50mm。坡角大小和坡面平整度应达到设计要求。

（3）土钉施工：

①土钉成孔：土钉成孔采用回旋锚杆钻机或洛阳铲成孔。

②按设计要求定出孔位允许误差±5cm。

③孔深允许误差±20cm，孔倾角允许误差±2°。

④土钉制作与要求：土钉采用HRB335级直径Ø20（25）mm螺纹钢筋制作，螺纹钢作土钉时每间隔1.5m设置对中支架,。

⑤注浆施工应遵守下列规定：注浆前先清孔，用清水将孔内残渣清理干净。注浆体采用M20水泥砂浆，水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥标号选用32.5R，外加早强剂。

⑥土钉端部焊接锁定：土钉钢筋体端部与加强筋、钢筋网片相互焊接。各钢筋的位置由里向外是：钢筋网、竖向（斜向）加强筋、横向加强筋（土钉端头锁定筋）。

（4）喷射混凝土：喷混凝土的主要目的是为护坡钢筋网提供足够的保护层，具体如下：

①对开挖出的护坡面修理平整后，编网、绑扎、固定。

②喷射混凝土应分段分片依次进行，同一段内按自下而上顺序喷射。喷射混凝土时喷头和受喷面保持垂直，保持1m左右距离；喷手应控制好水灰比，保持喷射面平整，湿润光泽，无干斑或流淌现象。

③混凝土厚度为10cm，面层厚度允许偏差±2cm。喷射混凝土终凝2h后，应养护。

④钢筋网的铺设应符合下列规定：

a.钢筋网采用Ø8@200mm×200mm，钢筋与坡面的间隙不宜小于20mm。

b.钢筋网与土钉连接牢固，喷混凝土时钢筋网不得晃动。

c.钢筋网可焊接或绑扎，钢筋网格允许误差± 10mm，钢筋网搭接长度不小于100mm，焊接长度不应小于网筋直径的10倍；

d.网面加强筋横向采用1Ø20（25）mm，竖（斜）向采用1Ø16mm,通长布置。

7 基坑施工监测

（1）监测内容。本工程现场监测项目有支护结构的侧移、周边地下管线的变形，边坡周边建筑物及地面的沉降和裂缝等（详见基坑监测设计施工方案）。

（2）控制指标。水平位移和沉降指标按国家规范的有关规定执行，变形若超过标准应加密观测。

（3）施工监测与施工工艺和施工组织密切相关，施工监测一方面要保证施工各阶段结构始终处与安全状态；另一方面根据监测数据的分析，对施工中结构的变形和受力进行有效的预测和控制。及时改进施工工艺，做到信息化施工。

8 质量检查

（1）施工用水泥、钢筋、钢绞线等原材料和成品，按现行有关施工及验收规范和标准进行检验。

（2）质量检查按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）的要求进行。

（3）未尽事宜按现行国家及地方规范、规程、规定等进行施工及验收。

9 检验与检测

（1）桩的完整性检测：按《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）执行。

（2）预应力锚杆（索）检测的目的是为了检验锚杆的抗拔力和位移量能否达到设计要求，取样数量为锚杆（索）总数的5%且不少与3根，施工达到设计强度75%后，方可进行检测，其抗拔力达到1.0倍的设计值。

（3）检测必须选用由相关资质的单位来进行。

10 施工应急预案

在施工过程中，若出现异常情况，采取的相关应急方案如下：

（1）桩顶位移每天超过3mm或累计水平位移达到警戒值时，需立即上报有关各单位，组织现场会议，分析产生的原因，商讨处理方案。

（2）必要时可采取如下处理方案：

①坡顶卸载；

②在地面出现裂缝区域，采用纯水泥浆进行灌填；③坡脚反压土堆或砂包。

（3）累计位移增量超过变形控制值，视变形发展情况，确定是否进行边坡内侧回填土施工。要求回填土在1d内完成，回填土的范围沿边坡边，回填土的高度不少于边坡深度的2/3，宽度不少于10m，间隔不大于6m。

（4）保持对周边建筑物及道路的沉降及变形观测，若变形异常超过规范容许值，轻微的进行坡顶卸载，严重时需及时疏散相关人员，力求将损失减少到最低限度。

TU746

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1004-5716(2015)02-0001-04

2014-03-19

2014-03-19

李桂云（1968-），女（汉族），吉林四平人，高级工程师，现从事岩土工程施工工作。