海口大英山地区某基坑支护工程设计分析

范 然, 邵 勇

(湖北省城市地质工程院,湖北 武汉 430074)

海口大英山地区主要基坑支护形式为桩锚支护,基坑施工过程中,基坑周边环境随时发生变化,本文以海口大英山地区某基坑支护为例,因周边环境发生改变造成的支护设计变更进行探讨,为以后类似工程提供借鉴。

1 工程概况

拟建项目场地位于海南省海口市海府路。拟建5栋19～31层高层建筑、附属2～4层商业裙楼,2层整体地下室,场地室外标高按照15.8 m考虑。场地地形开阔,地势平坦,为原住宅楼拆除整平而成,现已基本整平。勘察期间各孔口高程介于15.41～17.05 m之间,高差1.64 m。

本工程标高±0.00相当于绝对标高16.300 m,基坑开挖深度为9.10～9.50 m,基坑周长约590 m,面积约15 634 m2。

2 工程地质、环境条件

2.1 周边环境

基坑周边环境概化图所示(见图1),基坑西侧为1～9层房屋建筑群,后期规划建设为勋亭路,构建物距离红线最近为10.3 m;西北侧为停车场,紧邻红线分布3层居民楼,采用天然基础,基础埋深约1.5 m;北侧为广场路(规划道路),道路中线距离红线20.0 m;东侧为规划道路(大英山西一路),道路中心线距离红线15.0 m;基坑东面南侧距离地下室外墙2.2 m处有一8栋居民楼(22.5 m×18.5 m,筏板基础,埋深未知)未拆除,基坑施工前能拆除完成。

图1 基坑周边环境概化图Fig.1 Generalization of surrounding environment of foundation pit

2.2 地质概况

2.3 水文地质条件

场地地下水主要为赋存于④层粗砂、⑥层粉砂层中的孔隙型潜水,主要接受大气降水和侧向径流的补给,排泄方式是地表蒸发和侧向径流。其含水层厚度大,透水性好,属强透水层。其稳定水位埋深为7.9 m(高程为7.83 m)。根据区域资料,该地区地下水年水位波动幅度约为1.50 m。

表1 地层表Table 1 Stratigraphic table

3 原围护设计方案

3.1 支护方案

围护总体设计思路为:①采用桩顶放坡+桩锚支护形式;②桩顶有放坡空间,尽量放坡;③基坑西北侧,房屋距离地下室结构外墙较近,基础埋深约1.5 m,锚索设置深度考虑为2.5 m,设置400×600腰梁,与支护桩连接;④止水帷幕为桩间设置高压旋喷桩。

采用桩锚支护形式:①桩顶放坡1.5～3.0 m;②支护桩采用直径为0.8～0.9 m灌注桩,桩间距1.1～1.2 m;③设置一排锚索,锚索间距2.2～3.6 m,桩间采用挂网喷砼方式。基坑设计按表2土工参数进行计算[1],典型围护剖面见图2。

表2 土工参数表Table 2 Geotechnical parameter table

3.2 降水方案

场地地下水主要为赋存于④层粗砂、⑥层粉砂层中的孔隙型潜水,主要接受大气降水和侧向径流的补给。降水方案为:落地式止水帷幕(穿透⑥层粉砂层,进入下一层土至少2.0 m)+坑内布置管井降水+坑外设置观测井(兼作回灌井)。管井布置于支护桩与地下室结构外墙之间，间隔50.0 m设置(降水期间不影响结构施工)。

4 周边环境变化与方案变更

4.1 管廊工程施工

场地广场路侧新增规划5.1 m×3.0 m双仓支线综合管廊,管廊埋深超6.8 m,管廊支护采用SP-IV型拉森钢板桩+钢管支撑形式,管廊紧贴项目区红线。

场地大英山西一路侧新增规划2.4 m×1.6 m缆线式管廊,管廊埋深约3.0 m,管廊支护采用放坡开挖,管廊检查井集水坑底标高为-4.80 m。

广场路侧综合管廊基坑工程及主体结构施工工期与本工程基坑及地下室施工工期冲突,导致本基坑工程该支护段原设计锚索无法施工,对应区段基坑支护方案发生变更。变更如下:①钻孔灌注桩由Φ800(900)@1 100(1 200)变更为Φ1 100@1 500,高喷桩由Φ750@1 100(1 200)变更为Φ800@1 500。②锚索设置深度由-1.90 m调整为-6.50 m,锚索间距调整为1.5 m,典型剖面图见图3。

图2 原围护典型剖面Fig.2 Typical section of original enclosure

图3 广场路管廊变更段典型剖面图Fig.3 Typical section of changing section of plaza road corridor

图4 大英山西一路管廊变更段典型剖面图Fig.4 Typical section of the changing section of the western corridor of Dayingshan road

大英山西一路侧管廊集水坑开挖深度在锚索设置深度以下,管廊集水坑施工会切断锚索，使得基坑失稳，对应区段基坑支护方案必须发生变更。方案变更如下:锚索设置深度由-1.90 m调整为-3.90 m,锚索间距不变,剖面图见图4。

4.2 8F民房段

基坑施工期间,基坑东面南侧8F民房无法顺利拆除,导致基坑坡顶荷载增加,对应区段变更如下:①钻孔灌注桩由Φ800@1 100变更为Φ1 200@1 500,坡顶不放坡,高喷桩由Φ750@1 100(1 200)变更为Φ800@1 500;②单排锚索变更为两排锚索,锚索设置深度分别为-2.5 m和-5.0 m,锚索间距由2.2 m调整为1.5 m,典型剖面图见图5。

该段支护桩施工时,局部区域存在地下障碍物,支护桩无法顺利成孔,将该区域挖开后,地障实为8F民房外挑基础,外挑基础影响支护桩施工段长2.8 m,基础边距离地下室外墙1.16～1.413 m。该区段变更如下:①钻孔灌注桩由Φ1 200@1 500变更为Φ800@1 100,坡顶不放坡;②锚索设置深度变更为-2.5 m和-4.0 m,锚索间距调整为1.1 m;③底板与支护桩间区域,用与底板同标号混凝土与底板一同浇筑;④在中板10.695 m处设置换撑板,待换撑板强度达到要求后,拆除两排锚索。典型剖面图见图6。该段平面图见图7。

4.3 计算对比分析

采用理正深基坑计算对变更前后的设计方案进行对比分析。

4.3.1 广场路管廊规划段

广场路管廊段基坑开挖深度为9.1 m,图8、图9为该段原方案、变更方案开挖到底时地层及围护结构水平位移。变更后方案支护桩最大水平位移为30.46 mm,较原方案14.30 mm水平位移有所增大,但是仍在安全范围内[2]。说明变更方案可以保证基坑顺利开挖。

4.3.2 8F民房段

8F民房段开挖深度为9.1 m,图10、图11为8F民房段原方案、变更方案开挖到底时围护结构水平位移图,原方案支护桩最大水平位移为14.90 mm,变更后最大水平位移为14.37 mm,结构水平位移基本没有变化。说明在坡顶荷载急剧增加,加大桩径,设置多排锚索是可行的设计方案。

图5 8F民房变更段典型剖面图Fig.5 8F typical section of changing section of civil house

图6 8F民房基础外挑段变更剖面图Fig.6 The change profile of the base pick section

图12为8F民房基础外挑段变更方案开挖到底维护结构水平位移图，图13为8F民房基础外挑段换撑拆锚索后围护结构水平位移图。基础外挑段由于现场场地受限,采用换撑拆锚措施,开挖到底位移18.70 mm,换撑拆锚后,支护桩最大水平位移为22.87 mm,虽然位移有所增加,但是也在安全范围内[2]。说明由于场地受限,采用换撑拆锚措施是可行的。

图7 8F民房段平面位置图 Fig.7 8F plan of residential building section

5 效果与结论

现阶段,基坑已开挖到底,地下室整体施工至中板,根据监测数据显示基坑整体稳定的,基坑未出现涌水现象。

(1) 在场区地下水类型为孔隙型潜水时,采用落地式止水帷幕+管井降水,管井设置于围护桩与地下室结构外墙间,避免管井对结构施工造成影响,是切实可行的。

(2) 基坑管廊侧的施工占用的原有设计锚索施工位置,通过加大支护桩桩径、降低锚索位置、缩短锚索间距,保证了工程的顺利实施。

(3) 8F民房段,桩顶荷载急剧增加,通过加大支护桩径、增加锚索排数,使得基坑顺利开挖。

(4) 8F民房悬挑段,采用底板回填和中板换撑后拆除锚索腰梁,有效地解决了该段支护空间严重不足的问题。