尤溪西城卫生院综合楼基坑支护设计与施工

魏日铭

(福建省闽北地质大队，邵武，354000)

随着城市化进程的发展，城市建设日益增多。拟建的建筑物周边往往已有的建筑设施，在复杂环境下既要保证基坑开挖的安全，又要保证周边建筑物的安全，同时还要做到经济合理。根据尤溪西城卫生院综合楼场地地质特征及工程特点，因地制宜地采用放坡喷锚和孔桩围护形式进行设计与施工*厦门辉固工程有限公司，尤溪县西城卫生院综合门诊楼基坑设计项目，2012。。

1 工程概况

尤溪西城卫生院综合楼拟建建筑物7层，建筑面积为6 069 m2，地下室一层高度为3.60 m，底板厚为0.40 m，基础埋深为0.70 m，局部积水坑深度约1.10 m，最大开挖高度为5.10 m。拟建地下室基坑为长方形，基坑底部边线周长为150 m，面积为867 m2。基坑东侧6 m处为一幢5～6层砖混结构的民宅，浅基础，其它3侧为耕地。

2 工程地质与水文地质条件

2.1 工程地质条件

场地内岩土体自上而下分布特征分述如下。

①耕植土(Q4ml)：平均厚0.4 m，呈灰褐色，其土体特征参数重度为18.0 kN/m3、C值为15 kPa、φ值18°、土体与锚固体极限摩阻力标准值20 kPa[1，2]，层顶标高122.28～123.52 m。

②细砂(Q4al+pl)：平均厚度为3.75 m，呈浅黄色，质稍密，其土体特征参数重度为18.2 kN/m3、C值为5 kPa、φ值28°、土体与锚固体极限摩阻力标准值30 kPa，层顶标高121.88～123.12 m。

③卵石(Q4al+pl)平均厚2.13 m，岩性为变质岩和砂岩，呈微风化，密实度中等，粒径3～8 cm，分选性差，其土体特征参数重度为20 kN/m3、C值为5 kPa、φ值35°、土体与锚固体极限摩阻力标准值120 kPa，层顶标高118.24～119.32 m。

④强风化粉砂岩(p2cp)：厚度大于14.6 m，呈土黄色，呈散体结构，裂隙面具强铁锰质浸染，岩芯呈碎块状。其土体特征参数重度为22 kN/m3、C值为30 kPa、φ值35°、土体与锚固体极限摩阻力标准值200 kPa，层顶标高为116.11～116.97 m。场地工程地质剖面(图1)。

2.2 水文地质条件

场地南侧约60 m为青印溪，据当地历年水文资料，其历史最高洪水位为122.65 m，低于场地整平标高。

场地地下水类型为潜水，主要为贮存于卵石层中的孔隙潜水和强风化基岩中的裂隙水，属强透水层，富水性中等。依据场地其它已建物抽水试验资料及施工经验，其渗透系数卵石为36.75 m/d、强风化粉砂岩围边0.04 m/d。

勘察期间测得地下水混合稳定水位埋深为5.40～6.00 m，稳定水位标高为116.76～117.73 m，稳定水位标高平均值为117.21 m，勘察期间地下水变化幅度约为0.50 m，洪水季节水位变化较大约为3.00 m。故工程施工应避开洪水季节。

枯水期场地内地下水主要接受地表水、大气降水和侧向地下含水层的补给，以迳流方式向青印溪排泄。

3 基坑设计方案

场地基坑东侧6 m处为一幢5～6层砖混结构的民宅，浅基础，基础埋深约为2 m，无放坡空间，只能垂直开挖，且土体由耕植土、细砂、卵石等组成，鉴于其土体特征和施工场地条件，基坑东侧采用悬臂排桩支护是首选方案[3]。

场地北侧、西侧地势开阔平坦，均为耕地，无构筑物。开挖部分的土体为耕植土、细砂、卵石，其土体结构松散，锚固极限摩阻力标准值低，所以采用放坡开挖并对坡面进行喷射混凝土护面施工方案。南侧与基坑相临有一村道，但基坑与村道距离为15～25 m，基坑开挖深度为5.10 m，因此南侧仍适宜采用放坡开挖并对坡面进行喷射混凝土护面支护方式。

根据工程场地岩土体特征和周边工程地质条件，基坑东侧采用悬臂排桩支护，北侧、西侧、南侧采用放坡护面支护。基坑设计平面如下(图2)。

4 基坑风险评估

4.1 基坑工程等级

场地现有标高122.48～ 123.52 m，拟建物设计室外地坪标高124.60 m，地下室高度约3.60 m，基础底(或桩顶)标高120.60 m。基坑开挖最大深度约5.10 m。基坑南侧、北侧、西侧工程等级为二级，基坑东侧工程等级为一级。

4.2 基坑支护结构类型

基坑场地所处一级阶地单元东侧，其坑壁为耕植土和细砂层，基坑支护要进行侧壁稳定设计，基坑北、南、西侧均为空地，且距离大于10 m，其开挖施工对周边环境影响较小，采用放坡开挖满足安全要求；东侧6m有民房，采用排桩进行支护，控制变形，确保东侧环境不受影响。

4.3 地下水对周边建筑的影响

勘察期间地下水稳定水位埋藏为117.73 m，在开挖面119.50 m以下，对基坑设计影响较小。但在设计和施工中应做好地表水排放，或在基坑内设置集水井、排水沟等排水设施，使干作业施工顺利进行。

5 基坑支护设计

依据周边开挖经验，放坡比例可采用1∶1，深度为5.10 m，坡宽为5.10 m 。开挖后喷射混凝土护面，混凝土为C20细石混凝土，面板厚为50 mm。施工配合比为水泥∶砂∶石=1∶2∶2，水泥采用32.5R型。

根据当地施工经验及工艺水平，东侧排桩设计为悬臂支护桩，采用人工挖孔成桩，桩直径为1 000 mm，桩间距为3.0 m，基坑深度为5.10 m，嵌固深度为6.00 m，桩长为11.10 m。桩的纵筋级别为HRB335,钢筋实配值24D16，桩的螺旋箍筋级别为HRB335，钢筋实配值D12@150 mm，混凝土为C25；冠梁宽为1.20 m，冠梁高为0.40 m，梁的纵筋级别为HRB335，钢筋实配值26D16，箍筋级别为HRB335，钢筋实配值D12@200 mm，混凝土为C25；桩间挡土板厚为250 mm，横向筋采用φ16@200，坚向筋采用φ8@200，混凝土为C25。民房附加应力为80 kPa[4]。

采用理正深基坑设计软件验算，变形小于14 mm。满足设计要求。

6 施工监测设计

为实施监测成果，在基坑悬臂支护桩顶及坑边设置了10个地面沉降和位移监测点。地面沉降监测采用DS05oge精密水准仪进行观测,位移监测采用ZTS602R全站仪观测。基坑监测依据[5-7]，沉降在基坑和挡板顶部周边布置水平位移监测点，监测点间距为15～20 m；主要观测支护结构在土方开挖及施工期间的侧向变形。在支护结构顶部周边的地面及邻近建筑物上布置沉降监测点，监测点间距为15～20 m，周边每个建筑物沉降监测点不少于4个，主要观测施工对周边建筑物沉降的影响。基坑开挖时每天观测2次，底板浇筑时每2 d观测1次，变形和沉降稳定后每7 d观测1次。遇到暴雨或位移较大时，应适当加密观测次数。监测预警指标为最大水平位移大于30 mm，或其水平位移速率已连续3 d大于1 mm/d；地面沉降值已大于15 mm。

6.1 孔桩施工

挖孔作业严格执行由上到下逐层进行，先中间后两边，先深后浅的作业原则。砂土地层不应全面开挖，应采用间隔开挖方式，最小施工净距不小于4.5 m。孔桩护壁长度要不小于1 000 mm，护壁厚度为150 mm，顶筒应高出地面50～200 mm。同时孔桩施工要严格执行安全规范要求[8]。

6.2 钢筋笼制作

钢筋笼分段制作，每段长5 000～9 000 mm，然后焊接，主筋焊接位置应错开500 mm及35d，每隔一根主筋方可在同一位置焊接，焊接头可采用帮条双面焊接或单面焊接。也可采用气压焊或机械连接，接头在1 000 m范围内箍筋间距为@100，箍筋宜优先采用螺旋箍筋。纵向主筋间距要均匀相等，箍筋和加劲筋与主筋应点焊，主筋保护层厚度为200 mm，外侧应设置混凝土垫块或定位环，以确保混凝土保护层的厚度。

6.3 混凝土的要求

混凝土必须用串筒往孔内送，串筒往孔内送料自由下落高度必须控制在2 m内，浇灌时必须采用插入式振动器分层振实，分层厚度控制在1 000～1 500 mm，混凝土塌落度取80～100。当渗水量过大，应采取有效措施保证混凝土量。

6.4 基坑开挖

基坑开挖按分层分段进行。放坡率为1∶1，基坑四周全部清空所有堆载物。并做到开挖一层支护一层，每层开挖深度均不超过1.5 m。支护结构达到100%后，方可开挖下层土方及下层施工。场地基坑开挖前，应先施工场地四周设置排水沟确保地表水不流向基坑，及时对开挖层、段坡面采用喷射混凝土护面，混凝土为C20细石混凝土，面板厚50 mm。若坡面发现渗水，应在渗水处设置排水管，喷射混凝土应自下而上进行，射距在0.8～1.5 m范围内。基坑开挖过程中，应采取措施防止碰撞支护结构、扰动基底原状土。基坑开挖完成后，应及时采用混凝土封底，并进行地下结构施工。

7 施工成果

(1)据场地的岩土体特征及水文地质条件，基坑东侧悬臂排桩一共施工了9个，施工后孔深为11.1～11.3 m，施工过程严格按设计要求和施工组织要求进行，顺利的完成东侧悬臂排桩支护施工，东侧与临近的建筑物通过基坑开挖施工过程的监测，未发生建筑物沉降、变形、位移等问题。

(2)基坑的北侧、南侧、西侧严格按设计要求采用放坡护面支护施工，在施工过程中分4层逐层放坡开挖，保持坡面平整并用C20细石混凝土喷射护面，面板厚度为50 mm。施工过程中没有发生流砂、坍塌等不良地质问题，顺利的开挖到设计标高119.50 m处，顺利完成整个基坑开挖施工任务。

(3)基坑沉降监测布置5个点，监测结果沉降量为2.17～3.12 mm，建筑允许沉降量最小为25 mm；基坑位移监测布置5个点，监测结果侧向位移量为1.32～1.63 mm，可认为没有侧向位移。10个监测点累计沉降、位移值都小于监测控制标准值，基坑施工过程中对邻近建筑物无不良的影响，说明基坑工程所采用的支护体系是成功的。达到了预期的目的，符合现行国家相关规范及标准要求。

8 结语

尤溪县西城卫生院门诊综合楼现已竣工投入使用，该工程基坑施工中因地制宜、选择悬臂排桩和放坡护面联合支护结构形式进行动态设计，在基坑施工过程进行全方位的监测，实现信息化施工，保证了基坑工程顺利完成。说明该基坑工程设计与施工是安全、经济、高效。

1 GB50021—2001 岩土工程勘察规范.

2 工程地质手册编辑委员会，工程地质手册.北京：中国建筑工业出版社，1995.

3 刘昌辉，时红莲.基础工程学.武汉：中国地质大学出版社，2005.

4 赵明华，俞晓，王贻荪.土力学与基础工程.武汉：武汉理工大学出版社，2009.

5 GB/T12897—2006 国家一、二等水准测量规范.

6 GB50026—2007 工程测量规范.

7 JGJ8—2007 建筑变形测量规范.

8 JGJ94—98 建筑桩基技术规范.