某基坑工程支护设计与施工方案

赵来斌

（内蒙古城镇建设水文中心，内蒙古呼和浩特010010）

·岩土工程·

某基坑工程支护设计与施工方案

赵来斌*

（内蒙古城镇建设水文中心，内蒙古呼和浩特010010）

某工程基坑深10m左右，地层以粉土和粗（砾）砂为主，开挖深度较大，为确保工程安全，且不影响场地周边环境，须进行支护。该工程基坑采用了排桩联合预应力锚索及排桩（悬臂桩）进行支护，对其地质条件、基坑设计及施工工艺情况进行了详细介绍。

基坑；支护；排桩；锚索

1 概述

某工程位于呼和浩特市赛罕区乌兰察布东路南侧。小区1#楼为办公楼及商业，办公楼19层，高79.8m，商业4层，高23.7m；2#楼为住宅，20层，高61.5m，均为框架剪力墙结构，整体设计2层地下室；总建筑面积约4.3×104m2。基坑开挖深度自然地面以下为10.0m左右，开挖深度较大，根据场地周围环境，必须进行支护。

2 工程地质与水文地质条件

2.1 工程地质条件

场地内地层主要为杂填土、粉土和粗（砾）砂，土层性质分述如下：

①杂填土：杂色，稍湿，松散，含建筑垃圾。厚度0.50～3.70m。

②粉土：黄褐色，稍湿—湿，中密—密实，分布不连续，厚度变化较大，部分为粉质粘土，顶板埋深0.50～3.70m，底板埋深3.10～8.30m，厚度1.20～6.10m。

③粗（砾）砂：黄褐色，湿—饱和，稍密—中密，局部夹粉土及粉细砂、中砂薄层，顶板埋深2.40～8.30m，底板埋深8.60～12.50m，厚度2.50～8.30m。

③1粉土：黄褐色，湿，中密—密实，顶板埋深7.20～11.10m，底板埋深9.60～11.40m，厚度0.30～1.20m；属中压缩性土。

④砾砂：黄褐色，饱和，中密—密实，夹有粉土及中粗砂薄层，局部为圆砾，顶板埋深8.60～12.80m，底板埋深15.30～18.50m，厚度3.30～8.90m。

⑤粉土：黄褐色、淡绿色，稍湿—湿，密实，顶板埋深 15.30～18.50m，底板埋深 18.30～21.10m，厚度0.70～5.20m；属中压缩性土。

2.2 水文地质条件

场地内地下水的赋存、运移规律主要受地形、地貌条件及地层岩性的控制，潜水稳定水位为12.0m左右，其补给主要靠补给主要靠侧向径流补给、大气降水入渗补给，排泄方式以径流排泄和垂直人工开采（包括施工降水）为主，地面蒸发为辅，径流方向自东北向西南。其动态特征随季节变化，一般来说，春、冬季为枯水期，水位会有所下降，夏、秋季为丰水期，水位会有所上升，年变化幅度为1.50～2.00m，但近几年由于受到城市大规模抽取地下水及施工降水等基础工程的影响，其动态变化较为复杂。地下水位位于基底之下，不需要进行施工降水。地下水对本工程开挖、支护无影响。

3 支护方案及原理

3.1 基坑安全等级

考虑到基坑开挖深度、周边环境，按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)，基坑侧壁安全等级划定为一级；使用期限一年。

3.2 支护方案

根据建建筑物的结构特点、场地条件及周边环境，充分考虑后续施工用地及场地情况，遵循在保证安全的前提下尽可能降低造价，缩短工期的原则，并最大可能地减小回填量。针对本场地的周边环境条采用排桩联合锚索及排桩（悬臂桩）对本工程进行支护，详细分区见图1。

图1 基坑分区示意图

各分区具体措施如下：

（1）I—Ⅳ区采用排桩＋锚索支护支护。桩径Ø800mm，桩间距1.60m，桩长14.80m，桩顶位于自然地坪下-1.50m，嵌固段长6.3m。冠梁宽900mm，高700mm。每桩设2排锚索，腰梁采用20a槽钢，锚索布置情况如表1所示。

表1 锚索设置参数表

（2）Ⅴ区采用悬臂桩支护。桩径800mm，桩间距1.60m，桩长14.80m，桩顶位于自然地坪下-1.50m，嵌固段长6.3m。冠梁宽900mm，高700mm。

3.3 方案设计验算

本次设计采用理正深基坑6.5版计算。根据勘察报告提供的土样试验结果，结合呼和浩特市基坑支护设计经验，基坑支护设计参数选取如表2所示。

表2 基坑支护设计参数表

经验算，各种工况下的整体稳定、抗倾覆、抗隆起及变形均满足设计要求。

3.4 锚索加固机理

岩土锚固的基本原理就是利用锚(索)周围地层岩土的抗剪强度来传递结构物的拉力以保持地层开挖面的自身稳定，由于锚索的使用，它可以提供作用于结构物上以承受外荷的抗力；可以使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用；可以增强地层的强度，改善地层的力学性能；可以使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的复合体，使其能有效地承受拉力和剪力。

3.5 排桩加固机理

基坑临空面形成后，由于边坡在自重应力下的内部材料抗剪强度不能维持自身稳定，侧壁土体有向临空面滑移的趋势，及沿某一圆弧破坏面破坏的趋势，打入排桩后，排桩作为挡土结构承受了来自侧向的主动土压力作用，从而阻止了侧壁土体向基坑方向的位移。

4 主要施工工艺及技术要求

4.1 排桩施工

4.1.1 施工工艺

根据地质条件、桩的情况，排桩采用旋挖钻机进行施工。旋挖钻机的具体施工方法如下：放线定桩位→钻机就位→成孔→钻机移位→吊放钢筋笼→灌注砼→养护。

4.1.2 主要质量技术要求

（1）钢筋笼制作：

①钢筋笼规格及配筋严格按设计图纸要求进行制作。

②制作前钢筋要除锈整直，搭接焊及帮条焊的钢筋，焊接长度单面焊不小于10d，双面焊不小于5d。

③主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm，笼径±10mm，笼长±100mm。

④主筋接头互相错开，同一截面的接头数量不多于主筋总数的50%，2个接头的间距应大于50cm。

⑤钢筋笼制作时在钢筋上用油漆标明钢筋笼在下放时的内外侧。

⑥进场钢筋规格符合要求，并附有厂家的材质证明，现场取样送试验室进行原材及焊接试验检验。

（2）桩孔砼灌注：

①在施工过程中要对桩体材料灌注进行连续监控。灌注时避免停泵待料。设专人指挥协调，协调配合，直至灌注到桩顶设计标高以上。

②本工程采用商品砼，强度为C25,塌落度为180～220mm，细石砼（超流态砼）。

（3）钢筋笼吊放：

①钢筋笼用吊车应保证整体、平直起吊入孔。

②笼子吊离地面后，利用重心偏移原理，通过起吊钢丝绳在吊车钩上的滑运并稍加人力控制，实现平直起吊转化为垂直起吊，以便入孔。

③吊放钢筋笼入孔时，应对准孔位轻放慢放入孔，遇阻碍要查明原因，进行处理，不得强行下放。

4.2 锚索施工

4.2.1 锚索施工工艺流程

挖土至设计标高以下50cm→平整场地→测量放线→打孔→锚索制作→下入锚索→一次注浆→二次补浆→养护→腰梁、锚具安装→张拉锁定。

4.2.2 主要质量技术要求

（1）锚索杆体加工与安装。锚索杆件采用抗拉强度为1860MPa的预应力钢绞线加工而成。杆体制作应在现场平坦开阔地进行，必要时地下铺塑料布，根据锚索设计杆体长度用砂轮锯切断，根据锚索所用根数每隔2.0m用火烧丝跟隔离架绑扎在一起，隔离架用1寸半的硬塑料管加工而成，钢铰线夹在缝隙里，非锚固段套Ø5mm软塑料管，两端用胶带密封，杆体下端用胶带缠紧，以便入孔底。

杆体下放时，把注浆管（Ø6mm塑料管）插入隔离架中心孔，距孔底50～100cm，跟钢绞线一同沿钻孔中心线徐徐送入孔内，中途遇阻时，可适当提动杆体，调整方向再下，如处理无效时，应将杆体提出孔外，重新成孔。

（2）注浆：

①注浆是锚索施工的一道重要工序，直接决定锚索的质量，本次锚索注浆分2次进行，第一次以小于1MPa的注浆压力，直至孔口处溢出纯水泥浆，第一次注浆完成后2h左右进行第二次注浆，本次补浆要求在人工孔口堵塞（越紧越好）状态下，水泥浆再次自孔口溢出为止。

②注浆材料水灰比为1∶0.5的纯水泥浆，用P.C.32.5水泥搅拌而成，用注浆泵进行注浆。

5 基坑监测

为了保证邻近建筑物安全稳定，基坑施工时，请第三方对基坑及邻近建筑物进行倾斜和沉降监测，制定专项基坑监测方案，发现问题及时处理。

5.1 监测点布置

5.1.1 基坑监测点布置

（1）围护墙或基坑边坡顶部的水平和竖向位移监测点应沿基坑周边布置，周边中部、阳角处应布置监测点。监测点水平间距不宜大于20m，每边监测点数目不宜少于3个。水平和竖向位移监测点宜为共用点，监测点宜设置在围护墙顶或基坑坡顶上。

（2）围护墙或土体深层水平位移监测点宜布置在基坑周边的中部、阳角处及有代表性的部位。监测点水平间距宜为20～50m,每边监测点数目不宜少于1个。

5.1.2 基坑周边环境监测点布置

（1）从基坑边缘以外1～3倍基坑开挖深度范围内需要保护的周边环境应作为检测对象。必要时尚应扩大检测范围。

（2）位于重要保护对象安全保护区范围内的监测点的布置，尚应满足相关部门的技术要求。

5.2 监测报警值

5.2.1 基坑及支护结构监测报警值

基坑及支护结构监测报警值应根据土质特征、设计结果及当地经验等因素确定；本次监测参考呼和浩特当地经验，并参照表3确定。

表3 基坑及支护结构监测报警值

5.2.2 基坑工程周边环境监测报警值

建筑基坑工程周边环境监测报警值根据主管部门的要求确定，本次监测参考呼和浩特当地经验，并参照表4执行。

表4 基坑工程周边环境监测报警值

6 结束语

基坑工程是整个建筑工程的重要组成部分，无论是投资或安全，对工程总体都有重要影响。国内外均出现过，由于基坑工程设计或施工不当而造成重大事故的工程案例，因此每个基坑工程均应得到相当程度的重视。本基坑工程在充分参考当地经验的基础上，精细设计，精心施工，最终确保了工程的顺利完工，其中的一些设计和施工经验可供同行借鉴和参考。

[1]JGJ120—2012建筑基坑支护技术规程[S].

[2]CECS22：2005岩土锚索（杆）施工技术规程[S].

[3]GB50086—2001锚索喷射混凝土支护技术规范[S].

Supporting Design and Construction Plan of a Certain Foundation Pit Engineering

ZHAO Lai-bing
(Urban Construction Hydrology Centre of Inner Mongolia, Hohhot Inner Mongolia 010010,China)

A certain foundation pit is about 10 m deep,with silt soil and coarse sand(gravel)as the main stratum.It is so deep that it must to be supported for project safety and to avoid affecting the surrounding environment of the site.The supporting of the engineering was adopted row pilescombined prestressed anchor cable and row piles(cantilever pile)method.The paper made a detailed introduction on its geological conditions,foundation pit design and construction technology.

foundation pit；supporting；row piles；anchor cable

TU761

B

1004-5716(2016)12-0001-04

2016-01-19

2016-01-22

赵来斌（1975-），男（汉族），内蒙古呼和浩特人，高级工程师，现从事岩土工程领域工作。