杭州城东某深基坑工程支护设计分析

陈 圣 贤

(浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州 310012)



杭州城东某深基坑工程支护设计分析

陈 圣 贤

(浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州 310012)

结合杭州城东某工程的地质条件，分析了该工程基坑支护的重点，介绍了土钉墙支护、SMW工法桩结合钢筋混凝土支撑、可回收式锚索支护的应用技术，并分析了各支护结构的适宜性，为类似工程提供参考。

基坑支护，土钉墙，SMW工法桩，可回收式锚索

1 工程概况

该工程位于杭州市铁路东站核心枢纽区，基坑呈东西向狭长不规则形状，分东西二区块：东区块为2层地下室，开挖深度为10.20 m，西区块为1层地下室，开挖深度为6.6 m；基坑北侧为城市快速路，沿路绿化带高出场地约3 m；东侧为在建城市主干道，南侧为现状河道，西侧为空地，东区北侧场地有垃圾中转站位于基坑内暂未拆除，该范围内建筑结构主体以及支护结构需待垃圾中转站拆除后施工。

2 工程地质条件

场地位于钱塘江北岸冲积平原区，近20 m深度范围内以粉土、粉砂为主，具体为①-0填土，全场分布，层顶高程为7.71 m～5.34 m，层厚0.3 m～2.7 m；①-2a砂质粉土(渗透系数Kv=1.07E-04 cm/sec，Kh=2.01E-04 cm/sec)，全场分布，层厚1.3 m～5.8 m；①-2b砂质粉土混粉砂(渗透系数Kv=2.13E-04 cm/sec，Kh=3.81E-04 cm/sec)，全场分布，层厚2.6 m～8.1 m；②-2b粉砂(渗透系数Kv=6.45E-04 cm/sec，Kh=8.72E-04 cm/sec)，全场分布，层厚2.0 m～11.5 m；③-2a淤泥质粉质粘土，层顶高程为-7.06 m～-13.70 m，全场分布，层厚7.0 m～14.0 m；③-2b淤泥质粉质粘土，层厚5.4 m～8.8 m；④-1粉质粘土，层顶高程为-25.71 m～-38.30 m，层厚1.4 m～12.6 m。

3 基坑支护设计方案

3.1 本基坑工程特点与重点分析

1)基坑面积大，形状不规则，基坑东西跨度约550 m，南北跨度15 m～150 m不等，基坑面积约66 000 m2，周长约1 300 m(其中东区块面积31 000 m2，周长575 m)；2)东区周边环境相对复杂，且开挖深度较深，是本工程设计重点、难点；3)东区场地北侧垃圾中转站范围需考虑二期施工是本工程另一难点；4)场地开挖深度影响范围内以砂质粉土和粉砂为主，土层力学性质好，但渗透系数大，基坑开挖期间地下水降、止、排处理是本基坑工程重点。

3.2 支护结构选型分析

1)东区开挖深度深，按铁路东站枢纽核心区支护结构禁超红线的控制原则，支护结构首选排桩结合内支撑支护体系。2)根据地质条件，20 m深度范围内以粉土、粉砂为主，渗透系数大，排桩类型首先考虑止水效果好、施工工艺成熟的SMW工法桩，该工法桩中三轴水泥搅拌桩可同时作为止水帷幕，其内插H型钢形成具有一定强度和刚度，是一连续完整的、无接缝的地下墙体；同时应采取有效的降水措施。3)东区北侧垃圾中转站范围后施工，导致南、北两侧相应范围无法设置对撑，考虑采用可回收式拉锚形式；4)西区1层地下室基坑开挖较浅，支护结构应考虑经济性。

3.3 支护方案选择

1)SMW工法桩结合钢筋混凝土内支撑支护体系。东区开挖深度10.2 m，工法桩形式为φ850@600三轴水泥搅拌桩内插H700×300×13×24型钢，H型钢长23 m，采用隔一插一的形式。为节约工程造价，桩顶设置于地面下3 m，上部3 m根据场地情况放坡支护或土钉墙支护；桩顶设置一道钢筋混凝土支撑，支撑布置于东北角，东南角设置两个角撑以及对撑形式，主撑截面800×800，换撑利用地下室底板素混凝土传力带、楼板钢筋混凝土传力带两次换撑，解决了支撑拆除时围护桩悬臂段长桩身受力大导致变形大的问题。

2)SMW工法桩结合可回收式预应力锚索支护体系。东区北侧垃圾中转站范围后施工，为解决无法布置对撑的难题，设计采用一排可回收式扩大头预应力锚索。扩大头预应力锚索设计：倾角25°，间距2.4 m(两桩一锚)，全长24 m，自由段Lf=16 m，扩大头锚固段8 m，钻孔直径150 mm，扩大头直径800 mm，设计抗拔力特征值610 kN、锁定力400 kN；配筋采用4根φ15.2 mm无粘结钢绞线，为确保回收率100%，设计采用某专利的回收技术，该技术采用特制的承压板,锁住U形回转的钢绞线，回收时解锁拔出钢绞线；采用两次换撑设计，待楼板钢筋混凝土传力带强度达到设计要求时即可回收钢绞线，也可以根据现场实际情况待回填至压顶梁底0.5 m～1.0 m时回收钢绞线。

3)土钉墙支护体系。该围护体系边开挖边支护，具有经济、快速的优势，适用于周边环境较好、地质条件好且对基坑变形要求不高的基坑。基坑西区周边环境相对简单，开挖深度浅，全部采用土钉墙支护结构，二级放坡开挖形式，土钉材料采用直径22三级钢筋，间距1.2 m，长8 m，倾角10°，孔径110 mm。

4)基坑降水设计。经过降水计算结合工程经验在基坑内外共布置252口自流深井，深度15 m～18 m；基坑开挖前一周开始降水，降水深度要求：1层地下室范围降水全部降至开挖面以下0.5 m～1.0 m；2层地下室范围，临近道路位置基坑外控制性降水，降水深度控制地面下5 m～6 m，西侧河道降至开挖面以下0.5 m～1.0 m。

坑外地表采用300 mm×400 mm排水沟，周边每隔20 m～30 m设一口800×800×1 000集水井。地下水经排水沟、集水井沉淀处理后排入周边雨污水管道。

3.4 可回收式扩大头锚索施工要求

1)锚索水平、垂直方向的孔距误差不应大于100 mm；偏斜率不应大于锚索长度的2%。2)采用高压水泥浆喷射扩孔，扩孔的高压喷射压力大于20 MPa，喷嘴移动速度20 cm/min；高压喷射注浆的水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1.0～1.5。3)锚固段注浆材料采用纯水泥浆，水泥浆采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1∶0.4～1∶0.5，注浆压力保持在1.0 MPa左右。4)张拉：锚索施工完毕养护20 d后进行张拉和锁定，冬季施工时可掺适量早强剂提高早期水泥强度。5)每一根锚索施工须做好施工记录表，按中华人民共和国行业标准JGJ/T 282—2012高压喷射扩大头锚杆技术规程附录C制表。6)扩大头直径的试验检验可采用下列方法：a.在基坑旁边相同土层中进行扩孔实验，通过现场量测和现场开挖量测；b.在锚索设计位置进行试验性施工，通过灌浆量计算验证扩大头直径。7)待钢筋混凝土传力带强度达到100%设计强度时回收钢绞线，须确保100%回收。8)锚索抗拔试验应在注浆体满28 d或注浆体强度达到设计强度80%后进行，试验数量不小于总数5%，且不少于5根；锚索抗拔力最大试验荷载不小于800 kN。

3.5 基坑监测

为确保基坑开挖的安全和地下结构施工的顺利进行，应对整个施工过程进行监测。监测内容主要为土体深层水平位移、地下水位、支撑轴力监测，以及基坑周边道路的沉降、水平位移等。

4 结语

设计方案以安全、经济为原则，针对基坑不同特点选择合理的围护结构形式。针对东区块开挖深度深以及地下水位高、土层渗透系数大、降水难的重难点，提出SMW工法桩作为止水围护桩，并结合内撑以有效控制基坑变形；针对局部后施工的难点部位采用可回收式锚索，避免了围护结构体系不同期施工带来的不利影响，确保基坑安全。该工程已于2014年通过竣工验收，基坑开挖至回填期间基坑变形小，各项监测数据均在设计要求的预警值以内。本工程中采用某专利技术的扩大头锚索100%成功回收，对该地区的类似基坑工程有一定的参考借鉴意义。

[1] JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规范[S].

[2] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[3] JGJ/T 199—2010，型钢水泥土搅拌墙技术规程[S].

[4] GB 50086—2001，锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].

[5] JGJ/T 282—2012，高压喷射扩大头锚杆技术规程[S].

Analysis on a deep foundation pit engineering support design in east Hangzhou

Chen Shengxian

(ZhejiangUniversityArchitecturalDesignResearchInstituteLimitedCompany,Hangzhou310012,China)

Combining with a engineering geological condition in east Hangzhou, this paper analyzed the engineering foundation pit support focus, introduced the application technology of soil nailing wall support, SMW pile combining with reinforced concrete support, recyclable type cable support, and analyzed the suitability of each support structure, provided reference for similar engineering.

foundation pit support, soil nailing wall, SMW pile, recyclable type cable

1009-6825(2016)32-0084-02

2016-09-03

陈圣贤(1981- )，女，工程师

TU463

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