基坑支护技术在济南通信枢纽楼项目中的应用

赵 亮, 刘振东

(1.济南市市政工程设计研究院(集团)有限责任公司，山东 济南 250000； 2.山东建勘集团有限公司，山东 济南 250000)

1 概况

山东电信济南通信枢纽楼项目拟建场地位于山东省济南市高新区舜华路1999号院内，经十路以北，舜华路以西，北邻山东省冶金设计院股份公司，西邻中国电信山东分公司办公楼。

拟建1栋21层框剪筏板式通信枢纽楼和1栋框剪筏板式公司办公楼，并设置地下3层地下车库；基坑周边标高为105.5～113.5 m，地下车库东西方向长约94.5 m，南北方向宽约85.4 m；基坑开挖深度为7.8～16.5 m；挡土墙位于场地东侧南段、南侧、西侧及北侧西段，挡土高度0～6.3 m，挡土墙长度约259.0 m。

2 地质环境背景

2.1 工程地质条件

拟建场地位于山前冲洪积扇，地势较高，场地堆积较多填土，起伏较大，呈南高北低、西高东低趋势。地层为第四系粉质黏土、奥陶系灰岩和泥灰岩、地表不均匀分布人工填土。

(1)素填土(Q4ml)：黄褐色，厚3.00～6.80 m，层底标高100.19～105.81 m；以黏性土为主，可塑，含少量碎石块、混凝土块等建筑垃圾，表层多植物根系，回填时间小于5年。

(2)黄土状粉质黏土(Q4al+pl)：褐黄、黄褐色，厚1.30～3.90 m，层底标高97.09～104.41 m；可塑，局部硬塑，无摇振反应，稍具光泽反应，干强度及韧性中等；具轻微湿陷性，总湿陷量△s<50 mm。

(3)全风化泥质灰岩：褐黄色，厚0.70～2.10 m，层底标高96.39～103.11 m；呈土状，可塑，局部硬塑，偶见碎块状或片状，手可捏碎，浸水后可捏成团，岩芯采取率约65%～80%。

(4)强风化泥质灰岩：灰黄色，厚4.60～13.70 m，层底标高87.01～95.09 m；溶蚀现象较严重，岩溶(裂隙、溶孔)发育；岩芯采取率为65%～85%，RQD(Rock Quality Designation，岩石质量指标)为0，属极软岩，极破碎，岩体等级为Ⅴ级。

(5)中风化泥质灰岩：灰黄色，厚1.00～5.20 m，层底标高89.97～99.19 m；岩溶(裂隙、溶孔)局部发育；岩芯采取率75%～85%，RQD为20%～40%，属软岩—较软岩，较破碎，岩体等级为Ⅳ～Ⅴ级。

(6)中风化灰岩：青灰色，节理裂隙发育，方解石结晶条纹充填，岩溶(裂隙、溶孔、溶洞)局部发育；岩芯采取率75%～85%，RQD为30%～50%，属坚硬岩，较破碎，岩石等级Ⅲ级。

2.2 水文地质条件

地下水类型为岩溶裂隙水，埋藏较深，勘探深度范围内未测到地下水，可不考虑地下水对基坑支护的影响。

2.3 抗震设防烈度

拟建场地位于济南市高新区，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，特征周期值为0.45s，场地类别为Ⅱ类。

3 周边环境条件

3.1 基坑周边环境

基坑北侧为现状道路、绿化带及围墙，围墙北为山东省冶金设计院股份公司办公楼，东为书苑山庄办公楼，西为空地；东侧为围墙，围墙外为舜华路，地下室外墙线距东侧现状围墙6.3～16.5 m，距舜耕路西侧路沿石23.9～34.2 m；南侧为绿化带及现状挡土墙，地下室外墙线距挡土墙14.5～19.9 m，比本场地南侧地面高3.0～5.0 m；西侧为挡土墙及中国电信集团有限公司山东分公司办公楼，地下室外墙线距挡土墙10.2 m。

3.2 周边管线分布

基坑周边管线主要分布在东侧和北侧，南侧和西侧零星。北侧为供电、配水、路灯、雨水、电信管线等；东侧为配水、供电、污水、雨水、燃气、军用光缆、路灯、供电、信号等管线；南侧为供电、电信、配水等管线；西侧分布污水、雨水、路灯等管线。

4 设计方案

基坑支护工程为临时性工程，挡土墙支护工程为永久性工程，在确保基坑开挖及使用安全的前提下，不得影响周边环境的安全。基坑侧壁主要由黏性土介质组成；拟采用排桩支护结构，并采用圆弧滑动面条分法计算基坑支护稳定性；采用悬臂桩或悬臂式挡土墙支护结构，并采用库伦土压力计算挡土墙支护稳定性。

4.1 基坑工程特点

基坑开挖范围内土层主要为杂填土、黏性土、风化岩；属山前冲洪积平原，场区内不存在不良地质作用，属于稳定场地；地下水类型为岩溶裂隙水，埋藏较深，不考虑地下水对基坑支护的影响。

基坑开挖范围内为土质边坡，需放坡坡度，并分层分段开挖；周边场地情况复杂，应保障开挖、降水对周边原有及已建建(构)筑物、道路及管线的影响，做好防护措施；施工道路、基坑顶部需硬化，防止雨季雨水淤积导致浸泡基坑侧壁。

4.2 基坑支护工程

(1)基坑支护单元。通过对施工场地地层条件、周边环境的分析，从安全、经济的角度确定基坑周边采用自然放坡及桩锚支护结构[1]，划分为6个支护单元，见图1。

图1 桩锚支护结构

AB段：开挖深度14.0～16.5 m，112.1 m以上采用天然放坡支护，坡比为1∶0.5，低于112.1 m部位冠梁顶标高随着现状地面标高变化，下部采用桩锚支护结构，共布设4道锚索[2]；BC段：开挖深度13.0～14.0 m，采用桩锚支护结构，冠梁顶标高随着现状地面标高变化，共布设3道锚索；CD段：开挖深度7.8～9.8 m，与AB段处理方法相同，以107.0 m为界，下部布设2道锚索；DE段：开挖深度8.5～10.0 m，与CD段处理方法相同，以105.5 m为界；EF段：开挖深度10.0～10.5 m，与CD段处理方法相同，以107.0 m为界；FA段：开挖深度10.5～13.0 m，与BC段处理方法相同。

(2)支护参数。坡顶护坡宽度不小于2.0 m，坡顶坡面每隔2.0 m植入1C16L=1 000 mm钢筋用以挂网；支护桩桩嵌固深度4.0～6.0 m，桩径800 mm，桩间距1.6 m，桩身配筋主筋为HRB400，箍筋为HPB300，加强筋为HRB400，桩身混凝土标号为C30，桩主筋保护层厚度50 mm，桩顶锚入冠梁50 mm，主筋锚入冠梁长度550～950 mm；一桩一锚，锚索水平间距1.6 m，锚孔直径150 mm，锚孔注浆材料为纯水泥浆；锚索横向设2根28a/25a槽钢作为腰梁，槽钢腰梁采用角钢支架架设，支架通过3C 22植筋固定于支护桩上，植入深度不小于300 mm；桩顶设1 000 mm × 1 000 mm或900 mm × 600 mm的混凝土冠梁，主筋保护层厚度35 mm；上部永久性挡土墙支护段桩前设置混凝面层，下部基坑支护段桩间土采用挂网喷射混凝土保护；桩间混凝土板与面层上均设置泄水孔，纵横向间距3 m左右。

(3)自然放坡支护参数。坡顶护坡宽度不小于2.0 m，坡顶坡面每隔2.0 m植入钢筋用以挂网[3]；坡顶及坡面采用挂网喷射混凝土保护，喷面厚度为80 mm；面层上设置泄水孔，纵横向间距3～5 m；基坑坡顶2倍坑深范围路面需硬化。

4.3 挡土墙支护工程

(1)悬臂桩+挡土墙设计。EABC支护段采用冠梁上部连接挡土墙方案，采用悬臂桩+挡土墙支护设计[3]，墙高4.4～5.1 m，并采用分段施工方式。

挡墙后面的填土采用级配碎石，填料范围不小于墙高的1.5倍，分层碾压；EAC段挡土墙前基坑工作面采用C15混凝土回填至设计标高，且设置不小于0.3%的排水坡度，其余工作面采用素土回填压实；挡墙的混凝土强度不应低于C30，立板的混凝土保护层厚度不应小于35 mm；挡土墙每10.0～15.0 m设置伸缩缝，缝宽度20 mm，沿墙体内外顶塞填沥青麻筋，入墙深度不小于200 mm；泄水孔直径80 mm，横向间距3.2 m，竖向间距2.5 m，采用A75UPVC管；基坑回填标高以上的基坑支护槽钢腰梁需拆除，锚孔位置面层采用混凝土封堵。

(2)悬臂式挡土墙设计。悬臂式挡土墙运用于高0.0～6.3 m，基础埋深不小于1.0 m，并采用分段施工方式。

挡土墙地基土以填土为主，采用强夯处理，强夯处理深度不小于5.0 m且不小于填土厚度，强夯后地基承载力特征值fak不小于130 kPa；挡土墙应砌置于强夯处理填土上；后面的填土，采用级配碎石，填料范围不小于墙高的1.5倍，分层碾压，混凝土强度不应低于C30，立板的混凝土保护层厚度不应小于35 mm，底板的混凝土保护层厚度不应小于40 mm；每10.0～15.0 m设置伸缩缝，缝宽度20 mm，沿墙体内外顶塞填沥青麻筋，入墙深度不小于200 mm；泄水孔直径80 mm，横向间距3.0 m，竖向间距2.5 m，采用A75UPVC管；施工前后注意保护周边管线及建筑物。

4.4 防水排水方案

坡顶设置240 mm宽、高度不小于300 mm的挡水墙，上翻面层以外一定范围应硬化，且设置一定的外倾角度，在合适的位置设置坡顶排水沟，确保坡顶有组织地顺畅排水；坡底处设排水沟和集水坑，有效地排出大气降水造成的坑内积水。

5 结论

(1)济南通信枢纽楼基坑工程周边环境和管线复杂，主要为办公楼、道路、绿化带和挡土墙等，东侧和北侧管线密集，主要为配水、供电、污水、雨水、燃气、军用光缆、路灯、供电、信号等管线。

(2)基坑侧壁主要由黏性土介质组成；基坑划分为6个支护单元，采用自然放坡及桩锚支护结构；挡土墙采用悬臂桩或悬臂式支护结构，分段施工；并设置挡水墙、排水沟和集水坑等，保障工程排水顺畅。