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摘要:本文通過(guò)對(duì)中國(guó)西部急救創(chuàng)傷中心醫(yī)療大廈深基坑設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行介紹,對(duì)于基坑周圍建筑物經(jīng)變形監(jiān)測(cè),基坑側(cè)壁及周圍已有建筑物的變形數(shù)據(jù)均正常,未見破壞性裂縫,事實(shí)說(shuō)明該基坑設(shè)計(jì)合理、施工質(zhì)量可靠,為以后類似的工程提供了可靠的工程實(shí)例。...
 
中國(guó)西部急救創(chuàng)傷中心醫(yī)療大廈深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工實(shí)例
 
宋學(xué)慶   劉中天
(信息產(chǎn)業(yè)部電子綜合勘察研究院   710054   西安)
一、工程概況
      中國(guó)西部急救創(chuàng)傷中心醫(yī)療大廈位于西安市南關(guān),南稍門十字東北角,南鄰友誼東路。該建筑主樓地上25層,總高度100.0m,裙樓6層,高度29.0m,框剪結(jié)構(gòu),擬采用樁筏基礎(chǔ),基坑開挖深度10.30~12.70m,開挖面積約3200㎡,地下水位降深約8.0m。該基坑屬深基坑,基坑周邊建筑物多,相鄰距離小,放坡條件不充分,該基坑與周圍建筑物的位置關(guān)系詳見圖1。

                     圖1   基坑平面位置、支護(hù)形式分布及降水井平面位置圖
 
二、場(chǎng)地巖土工程條件
      根據(jù)勘察報(bào)告,基坑開挖深度范圍內(nèi)的地層詳見表1。本場(chǎng)地地下水屬潛水類型,穩(wěn)定水位埋深6.00~7.40m,該項(xiàng)目采用管井井點(diǎn)降水方案。
                                           表1          地層描述及參數(shù)表
地層
描述
層厚(m)
重度(kN/m3
粘聚力(kPa)
內(nèi)摩擦角Φ(°)
雜填土
①-1
雜色,以建筑垃圾為主,含大量磚瓦碎塊、石子、灰渣等,混有少量粘性土,土質(zhì)不均,結(jié)構(gòu)松散
0.40
2.40
 
-
-
素填土①
褐色,以粘性土為主,含少量白灰、磚屑等雜質(zhì),土質(zhì)不均,結(jié)構(gòu)松散
0.90
5.00
16.2
16
15.0
黃土②
褐黃色,可塑,具大孔、蟲孔,含蝸牛殼,土質(zhì)均勻,具有濕陷性
0.70
3.70
16.5
21
18.0
黃土③
和黃色,可塑~軟塑,具蟲孔,含蝸牛殼、少量鈣質(zhì)薄膜及鈣質(zhì)結(jié)核,不具濕陷性
4.70
6.40
18.3
(水下8.3)
20
13.0
古土壤④
褐紅色,可塑,團(tuán)粒結(jié)構(gòu),含少量鈣質(zhì)條紋及鈣質(zhì)結(jié)核,層底鈣質(zhì)結(jié)核層較多
2.30
5.10
19.0
(水下9.0)
16
19.0
備注:表中C、Φ值是根據(jù)勘察報(bào)告中試驗(yàn)指標(biāo),結(jié)合我院研究成果綜合取值。
 
三、支護(hù)與降水設(shè)計(jì)方案
      本基坑開挖深度大,屬于深基坑,該基坑?xùn)|側(cè)及北側(cè)均有建筑物、南側(cè)有主干道、西側(cè)有上下水管線等,且距離近,如支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞,土體失穩(wěn)或變形過(guò)大對(duì)基坑周圍建(構(gòu))筑物地下結(jié)構(gòu)影響很嚴(yán)重,屬一級(jí)安全等級(jí),重要性系數(shù)γ0=1.10。由于本基坑需要降水,水位降深約8m,必須采取合理的降水方式,以便較好地控制基坑周邊建筑物的沉降及變形,滿足基坑和周邊建(構(gòu))筑物的安全要求。
 
      3.1支護(hù)方案
      根據(jù)基坑周圍建筑物分布情況,將基坑分為A、B、C、D、E、F共6段,不同地段采用不同的支護(hù)形式。為了便于施工,經(jīng)計(jì)算,本工程的錨桿均采用:孔徑 150mm,鋼筋為1 25mm;土釘均采用:孔徑130mm,鋼筋為1 25mm。
 
      3.1.1基坑?xùn)|側(cè)、北側(cè)(即F段)
      本基坑?xùn)|側(cè)約2.0m處有3~4的磚混結(jié)構(gòu)民房,其結(jié)構(gòu)整體性差,稍有變形即會(huì)開裂,無(wú)放坡條件;同樣,基坑北側(cè)約1.5m處有4~5層老住院樓,磚混結(jié)構(gòu),承受變形能力差,無(wú)放坡條件,因此,基坑?xùn)|側(cè)及北側(cè)采用鋼筋混凝土灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合支護(hù)體系進(jìn)行支護(hù)(見圖1)。灌注樁選用φ800㎜樁徑,樁長(zhǎng)18m,樁間距1.6m,在-4.0m處施加一道預(yù)應(yīng)加錨桿,其長(zhǎng)度為20m,自由段長(zhǎng)5.0m,錨固段15.0m(見圖2)。
 
                               圖2      基坑?xùn)|側(cè)、北側(cè)樁、錨支護(hù)結(jié)構(gòu)圖
      3.1.2基坑南側(cè)東段(即A段)
      基坑南側(cè)有主干道(友誼東路),距基坑開挖線約8m,有大量車輛通過(guò),基坑南側(cè)東段選用土釘墻進(jìn)行支護(hù),此段基坑深10.30m,放坡按距離控制,放坡2.0m(放坡系數(shù)約為0.20)。考慮到填土的影響,第一排土釘布置在距地面1.5m,以下每1.3m一排土釘,共7排土釘(見圖3)。
 
      3.1.3基坑南側(cè)西段及基坑西側(cè)南段(即B段)
      基坑南側(cè)有主干道,距基坑開挖線約5m,有大量車輛通過(guò),基坑南側(cè)東段選用土釘墻加預(yù)應(yīng)力錨桿方式進(jìn)行支護(hù),此段基坑深12.20m,放坡按距離控制,放坡2.0m(放坡系數(shù)約為0.16)。考慮到填土的影響,第一排土釘布置在距地面1.5m,以下每1.3m一排土釘,共8排土釘,其中在第三排土釘位置采用預(yù)應(yīng)力錨桿(見圖4),錨桿與土釘間隔布置,土釘及錨桿水平間距均為1.30m。預(yù)應(yīng)力錨桿總長(zhǎng)18.0m,錨固段長(zhǎng)14.0m,自由段長(zhǎng)4.0m。
 
                                       

                    圖3基坑南側(cè)東段土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)圖                                 圖4 基坑南側(cè)西段土釘墻加預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)圖
      3.1.4基坑西側(cè)中段(即C段)
      基坑西側(cè)距離基坑開挖線3.0m外為一條小巷(僅容汽車單幅通過(guò)),基坑開挖線以外約1.0m處分布有電纜溝、上下水管線,必須采用合理可靠的支護(hù)措施,以確保其安全性。該段基坑深12.70m,放坡按距離控制,放坡1.50m(放坡系數(shù)約為0.12)。此段共布設(shè)8排土釘加1排錨桿,考慮到地下管線的分布,第一排土釘布置在距地面1.8m,以下每1.3m一排土釘,共8排土釘,其中在第三排土釘位置采用預(yù)應(yīng)力錨桿(見圖5),錨桿與土釘間隔布置,土釘及錨桿水平間距均為1.30m。預(yù)應(yīng)力錨桿總長(zhǎng)18.0m,錨固段長(zhǎng)14.0m,自由段長(zhǎng)4.0m。
 
                  
      圖5基坑南側(cè)西段土釘墻加預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)圖                       圖6 基坑西側(cè)北段土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)圖
 
      3.1.5基坑西側(cè)北段(即D段、E段)
      D段基坑深度10.80m,E段基坑深10.50m,放坡按距離控制,放坡1.50m(放坡系數(shù)約為0.14),共布設(shè)7排土釘(見圖6),土釘豎向間距及橫向間距同C段。
 
      3.2降水方案
      根據(jù)勘察報(bào)告,本場(chǎng)地地下水位埋深約為6.00~7.40m,考慮到毛細(xì)水對(duì)施工作業(yè)面的影響,基坑內(nèi)水位需降到-14.0m,因此水位降水深約8.0m,經(jīng)計(jì)算并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn),選用井點(diǎn)降水方案。在基坑周邊共布置16個(gè)降水井(詳見圖1),井深均為28m,井管選用φ500mm的砼濾管,為防止降水產(chǎn)生附加的不均勻沉降,降水初期嚴(yán)格控制出水量,并使其逐漸加大,從而控制水位使之逐漸加深,并達(dá)到了預(yù)期的效果。
 
四、施工要點(diǎn)及設(shè)計(jì)優(yōu)化
      本項(xiàng)目基坑深度為10.30~12.70m,周邊情況復(fù)雜,根據(jù)基坑周圍建筑物、管線、道路的分布情況,分段采取不同的支護(hù)方案。基坑?xùn)|側(cè)、北側(cè)采用鋼筋混凝土灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合支護(hù)體系,基坑南側(cè)東段及基坑西側(cè)中段均采用放坡結(jié)合土釘加預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù),基坑南側(cè)西段及基坑西側(cè)均采用放坡結(jié)合土釘墻支護(hù)體系。土錨墻的施工質(zhì)量直接關(guān)系到基坑北側(cè)、東側(cè)建筑物及南側(cè)道路的安全,由于土、錨結(jié)構(gòu)受到的側(cè)向壓力較大,因此必須保證土釘墻加預(yù)應(yīng)力錨桿的各道施工工序嚴(yán)格設(shè)計(jì)要求施工,確保施工質(zhì)量,必要時(shí)及時(shí)調(diào)整土、錨結(jié)構(gòu)的施工組織設(shè)計(jì)和施工安排,及時(shí)優(yōu)化支護(hù)方案,如基坑西側(cè)施工到第6排土釘時(shí),當(dāng)鉆孔進(jìn)到6m時(shí),遇地下水從孔口溢出 ,經(jīng)計(jì)算及時(shí)決定加大西側(cè)降水井的出水量,使降深增加,同時(shí)調(diào)整該排土釘?shù)膬A角及長(zhǎng)度,及時(shí)調(diào)整了第三排錨桿預(yù)應(yīng)力施加值,使施工順利完成,保證了基坑南、北兩側(cè)建筑物的安全。
 
      基坑?xùn)|側(cè)、北側(cè)兩側(cè)施工中,主要以控制排樁、冠梁錨桿的施工質(zhì)量、預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉鎖定值為控制重點(diǎn)。基坑西側(cè)的基坑深度大,嚴(yán)把施工質(zhì)量,保證了基坑周邊的穩(wěn)定和安全。
 
五、基坑施工變形監(jiān)測(cè)
      為確保基坑支護(hù)體系,在基坑開挖及基礎(chǔ)施工期間的安全與穩(wěn)定,保證周邊建(構(gòu))筑物,地下管線的安全,對(duì)該深基坑變形和臨近建筑物進(jìn)行了全程監(jiān)測(cè),因故本工程基坑在開挖至-5.0m時(shí)停工3年,在復(fù)工之后進(jìn)行的基坑支護(hù)進(jìn)行了基坑側(cè)壁及周圍建筑物的變形監(jiān)測(cè),所觀測(cè)到的數(shù)據(jù)均正常,未見異常變形數(shù)據(jù)(受篇幅影響影響,變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及曲線圖略),自該基坑開挖完成、建筑物地面以下結(jié)構(gòu)施工完成,直至基坑回填完畢,周圍建筑物、道路、管線等均未見裂縫或破壞跡象,事實(shí)表明該基坑的設(shè)計(jì)是安全合理的,施工質(zhì)量是可靠的。
 
六、結(jié)論  
      6.1本工程基坑開挖度-10.30~12.70mm,基坑周邊建筑物、道路、地下管線分布較多,距離基坑近,對(duì)變形要求較高根據(jù)場(chǎng)地的具體情況,在確保安全的前提下,兼顧經(jīng)濟(jì),技術(shù)合理可行的原則,本基坑?xùn)|側(cè)、北側(cè)兩側(cè)采用鉆孔灌注樁加一道預(yù)應(yīng)力錨桿,其它地段根據(jù)周圍建筑物、道路、管線及基坑深度等分別選用土釘墻加一道預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)體系或土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)基坑開挖完、地面以下結(jié)構(gòu)施工完、直至基坑回填完成,經(jīng)變形監(jiān)測(cè),基坑及周邊建筑物變形數(shù)據(jù)正常,建筑物未見裂縫或破壞跡象,事實(shí)證明了該方案是可行的,有效地控制了基坑變形,達(dá)到了預(yù)期的效果。
 
      6.2為了確保臨時(shí)近建筑物、道路,地下管線的安全,對(duì)本深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu),周邊建筑物進(jìn)行了全程監(jiān)測(cè),并根據(jù)降水,開挖及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況,及時(shí)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整,結(jié)果證明該基坑支護(hù)降水設(shè)計(jì)方案選型合理、可行。
 
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及參考文獻(xiàn)
[1]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-99),中國(guó)建筑工業(yè)出版社
[2]劉建航,侯學(xué)淵《基坑工程手冊(cè)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997
[3]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002),中國(guó)建筑工業(yè)出版社
[4]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-94),中國(guó)建筑工業(yè)出版社
 
(本文來(lái)源:陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò):文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)
 
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