西安某基坑工程支护设计

黄忠春 韩文卿

(长安大学地质工程与测绘学院 陕西 西安 710064)



西安某基坑工程支护设计

黄忠春 韩文卿

(长安大学地质工程与测绘学院 陕西 西安 710064)

西安某水厂基坑临近秦岭山脉、曲峪河与环山公路，确保基坑的安全是项目设计的重中之重。本文根据基坑所处复杂的周边环境，结合工程地质、水文地质条件,兼顾基坑开挖深度,经过综合考虑各种因素最终选择土钉墙支护结构作为支护方案,经软件计算及工程类比,能够满足基坑开挖及安全使用。

基坑工程；支护设计；土钉墙

前言

随着我国城市化建设的迅速发展，地下工程不断涌现，随之而来的基坑工程越来越多。基坑工程的建设不可避免地会遇上地质环境复杂的情况。本工程位于曲峪河与环山公路(107省道)相交处东北侧，地质环境较为复杂，笔者针对基坑所处的不同周边环境，结合地质条件及基坑深度，采用放坡+土钉墙结构型式，经计算分析，结合同台场地的工程类比，说明本项目的基坑支护设计安全可靠，保证后续施工，为类似黄土基坑提供经验参考。

一、工程概况

拟建水厂工程占地面积约640×485m2，共包括21个建(构)筑物，拟用基础型式及基础埋深：构筑物为筏板基础，建筑物为独立柱基或条基。拟建场地地势南高北低，地形由南向北呈一缓坡状，地面高程介于476.83～491.06m之间，南北相对高差约14.23m。场地地貌单元属山前洪积扇。本工程基坑相对开挖深度为5.40～8.40m。基坑开挖有排泥浓缩池、回流排水池、主配电室、加氯间及自用水泵房深基坑土方开挖，本文选取主配电室基坑作为研究对象，讨论基坑基坑支护设计方案。

二、地质条件

(一)工程地质条件。根据岩土工程勘察报告，对基坑开挖及支护设计影响范围内的地层情况如下：①耕土：黄褐色，含植物根系及砂粒，结构疏松。层厚0.20-1.30m，层底深度0.20-1.30m，层底高程476.53-490.62m。②-1黄土状土：褐黄色，大孔结构，含氧化铁和粗砂颗粒，土质不均匀。可塑状态。层厚0.40-12.40m，层底深度0.90-12.80m，层底高程468.50-489.12m。②-2粗砾砂：褐黄色，含云母及少量卵石，级配较好，具层理。稍湿～湿，中密状态。层厚0.30-4.70m，层底深度1.60-9.80m，层底高程468.97-481.59m。②-3卵石：主要由沉积岩、石英岩等碎块组成，磨圆度较好，呈亚圆形，一般粒径20～70mm，偶见漂石，级配较好，充填30～40%砂砾及少量粘性土。稍湿～湿，中密状态。层厚0.30-10.20m，层底深度0.90-11.90m，层底高程468.03-485.32m。

(二)水文地质条件。场地南部为中低山区，西部紧邻曲峪河。曲峪河平时干涸无水，无地表径流，雨季为山区洪水排泄通道。据调查，该河雨季水位上涨，但一般淹没不到场地。拟建场地地下水埋深较大，最大勘探深度18.0m深度范围内未见到地下水，由于场地地下水埋深较大，设计可不考虑地下水对拟建建(构)筑物抗浮问题。

三、基坑工程支护设计方案

主配电室建筑外形尺寸为21.8m×20m，建筑地上高度为6.3m。结构安全等级为二级，结构形式为钢筋混凝土框架结构，现浇钢筋混凝土屋盖和屋面梁，条形基础。基坑开挖深度5.4m，依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)，判定本工程基坑安全等级属三级。

(一)支护设计方案。拟建建筑物基坑采用土钉墙支护结构。因在砂卵石层土钉成孔施工困难，改为锺击花管，花管倾角为20°，竖向间距1.5m，横向间距1.5m。坑壁采用Ø6.5@250双向钢筋网片，横向设1Φ14加强筋，C20砼面层80厚；基坑按1:0.5放坡。基坑平面及剖面简述如下：

图1 基坑平面图

1-1剖面：基坑西侧V型滤池，深度3.3m，放坡1:0.5，采用双排花管和双向钢筋网片，花管长度4m，竖向间距1.5m，横向间距1.5m，嵌固深度1.25 m。

图2 1-1剖面图

2-2剖面：基坑东侧主配电室，深度5.4m，放坡1:0.5，采用双排无缝钢管，长度6.0m(D=48mm，t=2.5mm)和双向钢筋网片，竖向间距1.5m，横向间距1.5 m，嵌固深度1.8 m。

图3 2-2剖面图

(二)地下水控制措施。为方便施工、保证基坑安全，应采用临时排水措施排除地表水和基坑作业面积水。排水措施包括地表排水，支护内部排水，以及基坑排水，以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。(1)地表排水：在基坑外边设置排水沟，使雨水往基坑外流入排水沟内排走。(2)支护内部排水：在支护面层背部应插入长度为40～60cm、直径不小于4cm的排水管，以便将喷射混凝土面层后的积水排出。(3)基坑排水：为了排除集积在工作面的渗水和雨水，在土钉工作面内设置临时排水土沟和集水坑，排水沟离开边壁0.5～1.0m，截面不应过大，坑内有积水时应及时抽出。

(三)理正软件计算。以1-1剖面的基坑为例，基坑四周附近没有建筑物，可以明挖，因砂卵石层土钉成孔施工困难，采用锺击花管代替土钉。进入端砸扁防止土进入花管体内并且防止注浆时跑浆。经理正软件计算得出西侧面最大位移17.13mm，东侧面最大位移19.09mm其变形控制完全符合规范要求。

图4 位移包络线

四、结语

基坑工程是一项综合复杂的岩土工程，极易造成基坑险情、事故，原因也是多方面的，需要设计和现场施工人员做好充分准备，提高警惕，规范作业。本文根据基坑所处的环境条件，灵活选择花管代替土钉结构作为支护方式，通过理正软件计算及行业专家评审，证明基坑支护设计既可以满足安全要求又是经济合理的，同时确保基坑四周交通正常运行。

[1]《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009).

[2]《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》(JGJ167-2009).