閱讀 7005 次 林凱國際大廈深基坑支護(hù)設(shè)計與施工
摘要:本文通過對西安林凱國際大廈基坑設(shè)計與施工進(jìn)行介紹,經(jīng)變形監(jiān)測,變形數(shù)值正常,顯示基坑穩(wěn)定,更加說明該基坑設(shè)計合理、施工可靠,為以后類似的工程提供了可靠的工程實(shí)例。...
西安林凱國際大廈深基坑支護(hù)設(shè)計與施工
劉中天 宋學(xué)慶
(信息產(chǎn)業(yè)部電子綜合勘察研究院 710054 西安)
一、工程概況
林凱國際大廈位于西安市西高新,高新二路與科技路什子?xùn)|南角。主樓地上25層,地下3層,總高度107.10m,框剪結(jié)構(gòu)。地下室基坑開挖深度為-16.7m,采用樁筏基礎(chǔ),開挖面積約3200㎡,該基坑屬深基坑,基坑周邊建(構(gòu))筑物多,相鄰距離小,放坡條件不充分(見圖1)。
基坑南側(cè)為一棟7層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓,基礎(chǔ)埋深-2.5m距擬建深基坑6m;東側(cè)距基坑1.5m處有地下加壓水泵房、化糞池各一個,其基礎(chǔ)埋深分別為-4.8m和-6.3m。距東側(cè)的中國郵政大廈16m,距住宅樓37m,北側(cè)緊鄰科技路、西側(cè)緊鄰高新二路,距基坑2~3m處的人行道下埋有地下管線埋深在-1.8m。

圖1 基坑平面位置及變形觀測點(diǎn)位置圖
二、場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件
根據(jù)勘察報告,基坑開挖深度范圍內(nèi)的地層詳見表1。本場地地下水屬潛水類型,穩(wěn)定水位埋深約8.10m,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(°) |
1素填土
Q4ml |
雜色,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,局部地段為雜填土 |
0.50
~
2.10 |
15.7 |
10 |
10 |
2黃土
Q3eol |
褐黃色,具有大孔、蟲孔,含蝸牛殼,土質(zhì)均勻,可塑 |
8.20
~
10.10 |
16.7 |
40 |
20 |
3古土壤
Q3lel |
褐紅色,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,可塑 |
3.00
~
4.90 |
9.3
(水下) |
35 |
20 |
4粉質(zhì)粘土Q3lal |
褐黃色,含氧化鐵、錳質(zhì)斑點(diǎn),可塑,該層中局部夾有中粗砂透鏡體 |
12.20
~
15.10 |
9.7
(水下) |
35 |
20 |
備注:表中C、Φ值是根據(jù)勘察報告中試驗(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)計方案
本基坑開挖深度大,屬于深基坑,該基坑四周均有建筑物、構(gòu)筑物、道路、地下管線較多等,且距離近,如支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞,土體失穩(wěn)或變形過大對基坑周圍建(構(gòu))筑物地下結(jié)構(gòu)影響很嚴(yán)重,屬一級安全等級,重要性系數(shù)γ0=1.10。由于本基坑需要降水,水位降深約10m,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
3.1.1基坑?xùn)|側(cè)
由于基坑開挖線距場地東圍墻僅有0.50m,且在圍墻東側(cè)1.5m處有地下加壓水泵房和化糞池,所以本支護(hù)段采用樁錨支護(hù)形式(見圖2)。基坑?xùn)|側(cè)的加壓泵房與化糞池的基底埋深不同,東側(cè)南段(加壓泵房段)選用φ700㎜樁徑,樁長28m樁間距1.4m,分加在-5.0m和-9.50m處施加兩道預(yù)應(yīng)加錨桿其長度均為23m(見圖3),東側(cè)北段選用樁長30m,樁徑φ700㎜樁距1.4m,在-6.5m處設(shè)置一道工26m預(yù)應(yīng)力錨桿(圖略)。

圖2 基坑支護(hù)形式平面圖

圖3 基坑?xùn)|側(cè)樁、錨支護(hù)結(jié)構(gòu)圖
3.1.2基坑南側(cè)、北側(cè)
基坑南側(cè)有一棟7層住宅樓,距基坑開挖線約6m,且在基坑與住宅樓之間,有該樓的上下水管線及天然氣和電纜線,地下管溝距坑口線約2~3m,埋深在1.8~2.0m,基坑南側(cè)選用土釘墻加預(yù)應(yīng)力錨桿方式進(jìn)行支護(hù),坡面按1:0.2放坡,考 慮到地下管溝的影響,第一排土釘布置在距地面2.0m,以下每1.5m一排土釘,共十排土釘(見圖4)并在第三排及第六排土釘中每隔一個土釘設(shè)置一根預(yù)應(yīng)力錨桿,基坑北側(cè)支護(hù)方式同南側(cè)。

圖4 基坑南、北側(cè)土釘墻加預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)圖
3.1.3基坑西側(cè)
基坑西側(cè)上口線距場地圍墻僅有約5m距離,其是該場地的唯一堆料場和運(yùn)輸通道,無放坡條件,圍墻外緊臨高新二路人行道,在人行道下有各種管線,所以選用樁、錨支護(hù)且樁長、樁徑、樁距及錨桿參數(shù)均與東側(cè)南段相同。
3.2降水方案
根據(jù)勘察報告,本場地地下水位埋深為-8.1m,考慮到毛細(xì)水對施工作業(yè)面的影響,基坑內(nèi)水位需降到-18.0m,因此水位降水深約10.0m,經(jīng)計算并結(jié)合我院經(jīng)驗(yàn),選用井點(diǎn)降水方案。在基坑周邊共布置13個降水井,井深均為35m,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)計優(yōu)化
本項(xiàng)目基坑深度達(dá)-16.7m,周邊情況復(fù)雜。基坑南、北兩側(cè)按1:0.2放坡,并采用土釘墻加預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù),采用此方案支護(hù)深度為-16.70m的基坑在西安市目前較為少見,土錨墻的施工質(zhì)量直接關(guān)系到基坑南側(cè)建筑物及北側(cè)市政管線的安危,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)計要求施工,確保施工質(zhì)量,施工過程中應(yīng)根據(jù)變形監(jiān)測數(shù)據(jù),及時調(diào)整土、錨結(jié)構(gòu)的施工組織設(shè)計和施工安排,及時優(yōu)化支護(hù)方案,如基坑南、北兩側(cè)施工到第十排土釘時,當(dāng)鉆孔進(jìn)到10m時,遇地下水從孔口溢出 ,經(jīng)計算及時決定加大南、北側(cè)兩降水井的出水量,使降深增加,同時調(diào)整該排土釘?shù)膬A角及長度,及時調(diào)整了第三、六排錨桿預(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)|西兩側(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?xùn)|側(cè)化糞池的基礎(chǔ)埋大于地下水泵房基礎(chǔ)埋深,及時調(diào)整了排樁的嵌固深度和錨桿的錨固長度,做到信息化設(shè)計與施工,保證了基坑?xùn)|、西兩邊的穩(wěn)定和安全。
五、基坑施工變形監(jiān)測
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,對該深基坑變形和臨近建筑物進(jìn)行了全程監(jiān)測。
5.1基坑變形監(jiān)測
在基坑?xùn)|西兩側(cè)支護(hù)排樁的冠梁施工完成之后,進(jìn)行基坑開挖,根據(jù)本基坑工程的重要性,按規(guī)范及設(shè)計要求,對基坑進(jìn)行了水平位移監(jiān)測,在基坑周邊的冠梁頂部和土釘墻坡頂設(shè)置了17個水平位移觀測(見圖1),監(jiān)測頻率與控制要求按設(shè)計要求進(jìn),監(jiān)測結(jié)果時通報,做到動態(tài)設(shè)計,信息化施工,確保基坑及周邊建(構(gòu))筑和管線的安全,必要時采取有效措施進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化或?qū)嵤┘庸烫幚怼?/DIV>

圖5 基坑?xùn)|、西兩側(cè)支護(hù)樁水平位移曲線

圖7 基坑南兩側(cè)住宅樓沉降曲線
5.11基坑水平位移監(jiān)測
該基坑于2007年8月5日開挖前進(jìn)行監(jiān)測到2009年4月6日基礎(chǔ)回填,監(jiān)測時間為583天,共監(jiān)測30次,基坑各側(cè)壁的部分監(jiān)測的水平位移見(圖5、6)。由于基坑?xùn)|西兩側(cè)采用錨桿支護(hù),當(dāng)錨桿施加預(yù)應(yīng)時,樁頂向基坑內(nèi)側(cè)的位移量有明顯的收斂,基坑?xùn)|側(cè)的Z4#測點(diǎn)位移量最大,為12.9mm;西側(cè) Z10#測點(diǎn)位移量最大,為11.1mm。南北兩側(cè)為土釘墻加預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù),其最大位移量均11.2mm,分別在Z8#、Z16#測點(diǎn),基坑四周的水平位移均表現(xiàn)為向基坑內(nèi)側(cè)變化,與基坑開挖施工規(guī)律相一致。

圖5 基坑?xùn)|、西兩側(cè)支護(hù)樁水平位移曲線

圖6 基坑南、北兩側(cè)土釘墻水平位移曲線
5.2周邊建筑物沉降觀測
在基坑南側(cè)有一棟7層住宅樓,離基坑上口線6m,該樓的沉降觀測是本次監(jiān)測的重點(diǎn),在其一周布置了12個測點(diǎn)見圖1,從2007年6月19日至2009年4月6日共監(jiān)測32次,觀測點(diǎn)1#、2#、3#、5#、6#、7#、8#、10#的監(jiān)測結(jié)果見圖7,從圖中見5#點(diǎn)沉降最大為9.3m,11#點(diǎn)沉降最小為7.2m,其沉降差較小,在安全范圍內(nèi)不會引起房層開裂變形。

圖7 基坑南兩側(cè)住宅樓沉降曲線
六、結(jié)論
6.1本工程基坑開挖度-16.7mm,基坑周邊情況較復(fù)雜、對變形要求較高根據(jù)場地的具體情況,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)|西兩側(cè)采用鉆孔灌注樁加二道預(yù)應(yīng)力桿,南北兩側(cè)選土釘墻加兩道預(yù)應(yīng)力錨桿作為支護(hù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)基坑開挖至最深時,即挖完樁間土后正在平整基坑場地,準(zhǔn)備作墊層時發(fā)生了5·12汶川大地震,西安震感強(qiáng)烈,于5月16日對基坑及周邊建筑物再次進(jìn)行了變形監(jiān)測,結(jié)果監(jiān)測數(shù)據(jù)未見異常變化,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為了確保臨時近建(構(gòu))筑物,周邊地下管線的安全,對本深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu),周邊建(構(gòu))筑物進(jìn)行了全程監(jiān)測,并根據(jù)降水,開挖及監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化情況,及時對原設(shè)計進(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)中國建筑工業(yè)出版社
[2]劉建航,侯學(xué)淵《基坑工程手冊》中國建筑工業(yè)出版社,1997
(本文來源:陜西省土木建筑學(xué)會 文徑網(wǎng)絡(luò):文徑 尹維維 編輯 劉真 審核)
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