鑫苑名家项目基坑支护及降水工程实例分析

2022-04-05 14:42王立建
中国房地产业·中旬 2022年2期
关键词:基坑支护

王立建

【摘要】本文针对鑫苑名家项目基坑支护及降水工程实例进行了研究,为新建、改建或扩建房屋建筑物和附属构筑物设施所进行的规划、勘察、设计和施工、竣工等各项技术工作的工程实体。工程主要分为6个地块,按6个独立基坑进行开挖调查,该地地质条件为淤泥质粉质粘土~粘土,物理力学性质较差;本文主要围绕桩锚支护,土钉墙支护,截水帷幕施工,对软弱地层进行超前支护为主进行研究。

【关键词】基坑支护;降水工程;鑫苑名家

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.048

1、 工程概况

该工程建筑面积约700000㎡,单体建筑47栋,其中8层18栋,18层7栋,25-33层21栋,3层幼儿园1栋,地下车库6栋。拟建场地位于济南市,交通便利。

1.1 基坑概况

本工程分6个地块,按6个独立基坑进行开挖,各基坑概况见下表1:

1.2 地质条件

(1)场地地层

①杂填土(Q4ml):杂色,稍湿~很湿,松散~稍密,主要混碎砖块、碎石、混凝土块等建筑垃圾。其中在场地的Ⅱ-1、Ⅱ-5地块局部混生活垃圾。该层厚度为0.80~7.10m,平均3.10m[1]。

②粉土(Q4al):黄褐色~褐黄色,稍密,很湿~湿,含少量云母片,见贝壳碎屑。该层厚度为0.50~2.70m,平均1.37m;层底埋深为2.50~6.00m,平均4.45m。

③-1淤泥质粉质粘土~粘土(Q4al):灰褐色,流塑,含少量有机质,局部夹粉土薄层。该层在场地内零星分布,主要以透镜体形式出现。该层厚度为0.50~2.20m。

④粘土夹粉质粘土(Q4al):灰褐色,软塑~可塑,含少量氧化铁斑点,局部相变为粉质粘土。该层厚度为1.30~6.40m,平均3.86m;层底埋深为6.00~9.20m,平均7.62m。

⑤粉质粘土夹粉土(Q4al):灰黑色~灰褐色,可塑,局部软塑,含有机质及腐殖质,稍具光泽反应,局部相变为粘土。该层局部分布有粉土(即④-1层)。该层厚度为2.50~7.40m,平均4.46m;层底埋深为10.10~13.40m,平均12.07m。

⑥粉质粘土(Q4al):浅灰色,可塑~硬塑,局部坚硬,含有机质,混少量小姜石。该层部分钻孔未揭穿,揭露厚度为2.50~6.50m,平均4.07m;层底标高为5.91~10.01m,平均7.84m;层底埋深为14.60~18.50m,平均16.16m。该层分布稳定,为中压缩性土。

⑦粘土混姜石(Q3al+pl):灰黃色,硬塑为主,局部可塑、坚硬,含铁锰氧化物及其结核,混约5%~10%左右的姜石,局部姜石含量较高,可达20%~40%,姜石粒径约1~3cm。

⑧粉质粘土~粘土(Q3al+pl):棕黄色~浅棕红色,可塑~硬塑,局部坚硬,含铁锰氧化物及其结核,偶见姜石,底部混有多量的闪长岩风化碎屑物及少量的圆砾。该层厚度14.10~22.50m,平均18.48m;层底埋深33.90~42.80m,平均39.08m。

⑨强风化闪长岩(K):灰绿色,密实,湿,粒状结构,块状构造,主要矿物成分为长石、角闪石、辉石、黑云母,裂隙发育,原岩结构大部分破坏,岩芯多呈砂状、碎块状,局部可采取短柱状岩芯,采取率约20%~30%,RQD=0,为极软岩,极破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ级。该层厚度为0.50~5.60m,平均1.66m;层底埋深为36.30~43.00m,平均40.29m[2]。

⑩中风化闪长岩(K):灰绿色,粒状结构,块状构造,主要矿物成分为长石、角闪石、辉石、黑云母,结构部分破坏,风化裂隙发育,岩芯呈短柱状、柱状,节长一般10~20cm,最大70cm,岩芯采取率75~85%,RQD=60~70,为软岩~较软岩,破碎~较破碎,岩体基本质量等级为Ⅳ~Ⅴ级。该层未揭穿,最大揭露厚度7.20m,最大揭露深度48.00m,最低揭露标高-24.17m。

(2)基坑支护设计岩土参数

涉及基坑设计的各层土的岩土参数如下表2:

(3)基坑周边径流及地下水概况

场地西侧为东泺河,河东岸距拟建场地西侧后退红控制线约30m,河宽10m 左右,自南向北径流,并担负着季节性防洪排水,河岸采用浆砌毛石砌成,水深约1.0m(标高约22.0m)。该河流经过上游河道治理和分流,丰水期能够有效起到排水作用。

场地北侧为小清河,河南岸距场地用地红线约50m,河水自西向东流淌,常年不断,属济南市区主要河流,设计防洪标准高,作为市区防洪排涝的主要通道,小清河现在正在治理中,场地北侧所属标段已基本整治完成,勘察期间,河水水深约1.0m(标高约20.0m)。

场地西侧为柳行头河,河东岸距拟建场地东侧用地红线约30m,河宽10m 左右,自南向北径流,并担负着季节性防洪排水,河岸采用浆砌毛石砌成,水深约1.0m(标高约22.0m)。

勘察范围内,场地地下水为第四系孔隙潜水,主要补给来源为大气降水及地下径流。勘察期间,从钻孔内测得地下水静止水位埋深为1.80~4.10m,水位标高为19.93~21.84m,由南向北偏西方向排泄,根据调查及搜集有关资料,水位变化幅度约为1.50m~2.00m,丰水期水位标高可按23.00m。

1.3 基坑周边环境概况

①Ⅱ-6地块基坑东侧:基坑开挖上口线距离电力一公司宿舍楼最近约23.0m;

②Ⅲ地块基坑东侧:基坑开挖上口线距离历山北路最近约4.1m;

③Ⅱ-4地块基坑南侧:基坑开挖上口线距离电力一公司宿舍楼最近约42.0m;

④Ⅱ-5地块和Ⅱ-6地块基坑南侧:基坑开挖上口线距离水屯北路最近约15.8m;9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

⑤Ⅱ-1地块和Ⅱ-5地块基坑西侧:基坑开挖上口线距离东泺河东岸最近约27.2m;

⑥Ⅱ-1地块、Ⅱ-2地块、Ⅱ-4地块和Ⅲ地块基坑北侧:基坑开挖上口线距离清河南路最近约25.0m;其中,电力一公司宿舍楼均为6层,采用灌注桩基础,基础埋深2.5m,阳台为悬挑结构,如图1。

2、基坑支护方案

2.1原支护方案

本工程由省内某勘察单位进行了支护设计,共分20个剖面,其中III地块北侧因在基坑开挖前建设售楼中心,空间较小采用桩锚支护,其它区段均采用土钉墙或复合土钉墙支护。

(1)土钉墙支护

按1:0.5放坡;土钉竖向间距为1.5~1.8m,水平间距为1.0~1.4m,长度为6.0~13.5m,土钉孔径均为150mm。

(2)复合土钉墙支护

按1:0.5放坡;土钉竖向间距为1.8m,水平间距为1.2~2.4m,长度为6.0~13.5m,设置2层锚索,水平间距2.4m,长度为15.0~16.0m。土钉、锚索孔径均为150mm。

(3)桩锚支护

支护桩采用桩径φ800mm钢筋混凝土灌注桩,桩间距为1.20m;设置2层锚索, 2桩1锚,间距为2.4m,锚索孔直径为150mm,采用二次压力注浆,杆体为φ15.2钢绞线,采用2根22B槽钢腰梁连接;桩间土面层厚度为80mm。

2.2 变更后的支护方案

场地分布的第②-1淤泥和第③层黏土工程性质软弱,原支护方案未采取超前支护,开挖至第②-1淤泥和第③层黏土时基坑迅速产生巨大变形,导致基坑坍塌,原方案难以实施,结合基坑深度、地质条件及周边环境情况我院对支护设计方案进行了变更,共分32个支护剖面,分别采用水泥土墙+土钉墙、桩锚+土钉墙支护。

(1)水泥土墙+土钉墙支护

基坑深度为4.5~7.7m,下部采用水泥土挡土墙,墙顶标高与第②-1淤泥和第③层黏土层顶标高相当,水泥土挡土墙以上按1:0.5放坡,采用土钉墙支护方式。水泥土墙为格栅式挡墙,采用深层搅拌桩搭接成墙,桩径为600mm,嵌固深度为4.0~4.5m,墙厚2.1~3.6m。水泥土强度大于2.5MPa,水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥,掺入量为75kg/m,桩顶高出上部土钉墙坡脚200mm。全桩两喷四搅,深层搅拌桩横向间距为500mm,搭接100mm,纵向间距为500mm,搭接100mm。土钉孔直径为120mm,杆体材料采用HRB335钢材,与水平面夹角均为15°,在填土层和软土层内如果成孔困难,可采用锤击钢管,管内注浆成钉,钢管为直径48mm壁厚3mm的普通焊管,注浆压力为0.5MPa左右。坡顶2m宽范围、土钉墙坡面及水泥土墙墙顶喷射混凝土面层,喷面混凝土采用水泥:中砂:0.5-1碎石比例为1:2:1.8,强度C20,喷面厚度不小于80mm。

(2) 桩锚+土钉墙支护

基坑深度为8.75~11.0m,深度3.6~4.0m以下采用桩锚支护;以上按1:0.6放坡,采用土钉墙支护。支护桩桩嵌固深度为6.00m,桩径800mm,桩间距1.50m,设两层自钻式锚杆,一桩一锚或两桩一锚,间距1.5m或3.0m,锚杆为1根40/24自进式锚杆,锚孔直径为150mm。土钉采用锤击钢管工艺,杆体材料采用直径48mm壁厚3mm的钢管,与水平面夹角均为15°。坡顶、土钉墙坡面及桩间土采用挂网喷射混凝土保护,钢筋网规格为6.5@250mm×250mm,坡顶、土钉墙坡面喷面厚度不小于80mm,桩外喷射面层厚度不小于60mm。

3、地下水及地表水控制

(1)基坑采用周边管井、坑内疏干井和集水明排相结合的降排水方案。为了确保周边环境安全,在东、南、北三侧设置了双排搅拌桩止水帷幕。

(2)基坑周边降水井,井间距为15.0~16.5m,井深为11.5~16.0m;坑内疏干井间距为20.0~30.0m,其井深为12.5~16.5m。

(3)基坑周边坡脚外0.4m处设置300×300明沟,根据基坑底部实际情况,选择在各个基坑拐角处和边坡坡脚每30m设置1000×1000×1000集水坑,集水坑中下入井管和滤料,将明沟内的水汇集在集水坑内,然后用水泵将集水坑内的水排出坑外。

(4)在场地东、南、北三侧设置双排搅拌桩止水帷幕,搅拌桩深度控制在比相应的降水井深约1.0m;搅拌桩内壁应尽量距离相应一侧的基坑开挖上口线10.0m,局部地段根据边坡土钉长度或场地情况做适当调整。水泥土搅拌桩直径为500mm,搭接200mm,水泥采用P.C32.5复合水泥,掺入量不小于12%,为保证止水帷幕施工效果,要求进行试喷试验,以有效验证帷幕设計施工参数。试喷点取各个地块有帷幕一侧各一点,取芯点宜布置在墙体中心线上相邻两桩的搭接处,宜自上而下分段钻孔和取芯检验。止水帷幕渗透系数要求不大于10-7m/s。

(5)为防止周围建筑物的不均匀沉降,在建筑物与帷幕之间,距帷幕约1.0m~1.5m,井点间距10m,井深5.0m,距离降水井间距不宜小于6m。回灌井与降水同时运行。回灌方案为:由汇水总管连接水量控制阀引管至回灌井,根据地下水变化情况,随时调整控制阀,控制回灌量及井内水位标高。

4、基坑工程施工

基坑工程自2010年9月开始施工,完成周围截水帷幕施工后,首先对Ⅱ-1地块进行分层开挖及支护施工,至2011年4月基坑挖深4~5m,揭露第②-1淤泥和第③层黏土一定厚度,基坑迅速变形,2d内基坑坍塌,相应深度的土钉施工未能完成施工。征得建设单位和原设计单位同意后,我院对基坑设计进行了变更,变更的设计方案对第②-1淤泥和第③层黏土均采取了超前支护措施,深度小于8m的基坑采用水泥土墙+土钉墙支护,深度大于8m的基坑采用桩锚+土钉墙支护。

采用变更支护方案后基坑工程实施顺利,至2013年3月各地块基坑均开挖完毕,至2013年8月全部回填完毕。

5、基坑监测

本基坑进行了基坑坡顶沉降、坡顶水平位移及深层水平位移测量;周围建筑的沉降测量;锚索拉力监测。Ⅱ-1地块基坑深度3.5m以上地层以填土为主,开挖深度小于该深度时,基坑变形正常,揭露第②-1淤泥和第③层黏土后基坑位移迅速发展,直至坍塌。采用变更支护方案以后,经监测发现,基坑及周边环境变形、锚索内力均在预计范围内,说明支护方案可行,支护效果良好。

6、小结

(1)场地第②-1淤泥和第③层黏土物理力学性质较差,均为软弱地层,在济南西至京沪铁路、东至二环东高架小清河两侧均有分布。

(2)软土地区土钉墙支护方案应慎用,宜对软弱地层进行超前支护,水泥土墙或桩锚支护是可行的方案,为了有效减小支护结构的土压力,软弱地层以上的地层可采用放坡处理,即适当降低超前支护结构的顶标高,为了保证放坡部分自身的安全,可与土钉支护进行结合。

(3)软弱地层中锚杆的锚固段应设在软弱地层以下,为了保证其成锚质量,采用自钻式锚杆是可行的方案之一。施工完成的自钻式锚杆端部(锚头处)较普通锚杆端部更亦破坏,应注重保护。

(4)淤泥和软黏土中的水泥土搅拌桩宜形成桩周硬中间软的“糖心”现象,可能是水泥浆不宜与软弱土体拌合均匀等原因造成,建议该区段进行成桩试验,并复搅。

(5)水泥土墙顶、侧面层能有效加强其整体性,建议采用水泥土墙支护时设置面层,并加强面层配筋和面层与墙体的连接。

参考文献:

[1]王亚非,杜红可.浅析喀喇沁旗南湾子金矿床区域地质特征[J].2016(2):162.

[2]赵印良.南宁盆地泥岩风化带划分讨论[J].2021(1):82-84.9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

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