复合支护结构在图书信息大楼基坑中的综合应用

金志刚，刘园园

(江西赣江新区开发投资集团有限责任公司，南昌 330000)

0 引 言

基坑支护形式迄今己发展到数十种，从最早使用的木桩材料，到现在常用的钢筋混凝土、钢板桩及通过地基处理方法采用土钉墙、SMW工法等，支护技术和支护方法也是层出不穷。但对于深、大、环境复杂的基坑，单一的支护结构往往不能抵抗因基坑开挖而产生的水土压力和由此产生的变形对环境的影响，如何经济合理、受力可靠、技术先进的组合或复合支护结构是工程施工中迫切要求考虑的问题。

根据南昌地区的土质条件，结合建设单位图书信息大楼基坑采用复合支护方案的运用，验证了此复合支护结构不但保证了基坑自身的安全稳定性，还保证了周围建筑物的安全，并且解决了工期紧迫等问题。

1 图书信息大楼基坑工程概况

1.1 工程概况

该项目总占地面积为2372m2，总建筑面积约为23478m2。拟建大楼地上部分11层，地下室为1层，地下室底板在设计地面以下5.1m。基坑开挖约3000m2，本工程地下室开挖深度为6.2m。

图1 总平面布置示意图

(1)基坑南侧AL段和东侧E2L段附近均为马路，距地下室外墙边最近距离为3m，旁设通讯电缆、信息光缆等设施。不仅南侧AL段为校区主干道之一，且基坑东侧靠近马路GH段为本工程地下室消防水池所在位置。

(2)DE2段北侧为校区原图书馆，距地下室外墙边最近距离为7m左右。

(3)西侧AD段场地略微宽敞，但西北侧CD段附近为一教学楼裙楼位置，西南侧AB段附件为一临建房屋，距地下室外墙边最近距离为8m。

根据以上现场状况，本工程重点考虑位置为：基坑南侧AL段、北侧DE2段、西北侧CD段、西南侧AB段及消防水池GH段。

1.2 工程地质概况

场区主要地层自上而下可分填土层为①素填土；②粉质粘土；③全风化千枚岩；④强风化千枚岩，勘察均揭露到其中风化带。

场地内地下水类型为孔隙水，主要赋存于②粉质粘土层当中，主要由大气降水及地表水补给，水量相对不丰富，勘察期间测得钻孔内稳定水位埋深2.5～3.2m，稳定水位标高26.59～27.02m。

根据各土(岩)层的岩土性质指标，结合地区经验，场地基坑围护设计参数列于表1。

表1 场地基坑围护设计参数

2 基坑复合支护方案设计

在安全、经济的前提下，优先考虑土钉墙及排桩的使用。经综合考虑基坑开挖对四周环境的影响，基坑南侧AL段、北侧DE2段、西北侧CD段及消防水池GH段均采取排桩+冠梁支护；西侧AB段及东侧除消防水池GH段大面积采用土钉墙支护；西侧BC段采用坡率法。

2.1 土钉墙布置

(1)锚杆采用Φ25钢筋制作；填土及砂层人工成孔困难时采用压浆型钢花管，杆体为D48钢花管，锚杆外露不小于80mm，锚杆头部用2根横向加强钢筋φ20压紧焊牢。网筋采用φ6.5钢筋，网度为200×200，加强筋2Φ16@1500。

(2)锚杆孔位和孔深及成孔直径符合规范要求；锚杆注浆材料所用水泥浆应随拌随用，注浆必须密实饱满。

(3)土钉墙顶面向外翻出1000mm喷射混凝土，混凝土宜采用42.5R普通硅酸盐水泥，中粗砂和粒径选用干净的小于15mm的砾石，面层混凝土强度等级宜为C20。

(4)混凝土放坡面铺设钢筋网片为2φ16通长钢筋和井字形压筋与锚杆焊接，并喷射厚100mmC20混凝土。

2.2 排桩支护布置

(1)东侧消防水池GH段、西北CD段、南面AL段、北侧DE2段，采用和现场工程桩一致的泵吸反循环泥浆护壁成孔、水下导管法灌注混凝土成桩工艺。

(2)设计排桩桩长12m，桩顶标高-0.3m，桩底标高-12.3m。桩身所用混凝土强度等级C30，主钢筋用24φ20mm；螺旋箍筋采用φ10@150mm；箍筋采用φ14@2000 mm，有效桩径为800mm，桩间距 1.4m。

(3)桩顶设置冠梁，尺寸800mm×800mm，主钢筋采用8φ18mm；箍筋采用φ10@200 mm。

3 复合支护结构体系施工质量控制

3.1 地下水控制

根据项目工程勘察报告，基坑范围内地下水类型主要为孔隙潜水，水量不丰富，钻孔水位埋深变化还是较大。综合经济等考虑，本基坑未止水，但开挖期间坡顶的截水及基坑底部的抽水工作必不可少，主要采取措施是在基坑底部设置400 mm×400 mm×400 mm的排水沟。坑底做好排水沟，开挖到坑底后在基坑底部及每隔30～40m设1个集水井，共10个尺寸800 mm×800 mm×1000 mm的集水井，以汇集坑顶坑底排水沟排出的地面水和地下水。并设6个3000 mm×1500 mm×1000 mm的三级消力沉砂池对接市政管网。

3.2 土方开挖方案

(1)开挖时须配合土钉墙的分段分层施工，且分层开挖。每层开挖底面位于各层锚杆下300～500mm，开挖后及时支护，暴露时间不宜太久。

(2)开挖过程应特别注意卵石层中夹砂层的稳定，必要时用锚杆局部加固。

(3)坑边不宜堆置土方或其他材料、设备等。

3.3 土钉墙施工

(1)基坑放线开挖后，土钉墙施工按照修坡、成孔、注浆、喷混凝土的配套循环工艺进行。

(2)置入土钉后应迅速注浆、喷锚。根据现场情况，控制注浆压力和水泥用量。

3.4 排桩施工

(1)准确进行定位，考虑现场排桩施工距地下室的底板较近，测量必须控制在误差范围之内。

(2)采用反循环钻孔灌注桩成孔。在基坑的四周设围护结构,加强局部转角部位。钻孔施工时,须减少对邻桩的干扰。

(3)设置冠梁后,排桩形成整体受力体系,更能抵抗外部的土体或围岩等荷载。

4 复合支护结构及周边环境监测要点

基坑施工中，通过监测方式，实时对周边环境、支护土体的安全、稳定及支护情况进行掌握，为项目进展提供信息，通过监测反馈的信息，及时调整方案，预防突发事件的发生。并且，监测成果资料可作为评价和检验结构稳定性的参考。

4.1 监测点布置

沿基坑四周的坡顶设间距为30～40m的监测点及地下水位观测点，监测点共10处，在坡顶开挖整平后设置观测点及基准点，并在施工过程中做好保护工作。

4.2 观测频率

建立变形观测点的初读数，针对发展速率变形较大、结构支护开裂等状况，应加强观测，并迅速向参建单位负责人报告。

每天监测地下水位情况一次，如出现异常及时回灌，必要时(如出现突变征兆)应加强监测频率，确保周边建筑物的安全。

4.3 监测项目报警值

本基坑安全等级为二级，边坡坡顶最大水平位移允许值为0.5%H(H为基坑开挖深度)。基坑周边地面沉降允许值为0.3%H，且沉降变形不得影响相邻构筑物、各类管线的正常使用或差异沉降允许值。

4.4 支护结构体系施工应急预案

由于工程隐蔽性较大、地层及周边环境复杂，施工过程要加强观测，及时反馈信息，施工中要有应急处理方案，以防范于未然。

5 结 语

工程桩施工与排桩支护同步进行,缩短了工期，并根据工程的周边建筑、道路的变形监测结果表明，排桩和土钉墙等基坑支护综合处理方案是有效可靠的，较好地处理了因场地狭小等原因给施工管理带来的不便,且在后期检测中保证了周边建筑物的安全和稳定。基坑四周的建筑物和地下弱电、给水等管线沉降符合要求。

施工期间要严格加强现场测试，及时反馈信息，适时优化施工工艺及参数。实现信息化施工，不仅可以确保基坑顺利开挖，而且也为丰富理论模型积累了经验，是解决区域大、地质条件复杂深基坑的有效方法。