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1、xxxx 三期基坑支护工程xx, ,xx, ,xx(xx 工程技术有限公司 xx 分公司,xx,xx)一、工程简介及特点xxxx 三期位于 xx 市 xx 区 xx 城片区,设两层地下室,基坑呈不规则狭长型,周长约1026m,面积约 2.58 万 m2,开挖深度 911m,基坑安全等级一级。基础桩拟采用预应力管桩及钻冲孔灌注桩。本基坑尽管深度不深,深级仅为中深1,但基坑周边环境、地质条件、施工条件相当复杂,工程难度很大。施工中出现了多次意外,设计变更达 30 余次,工程完成后,所有的支护剖面均与原设计均产生了较大区别。二、工程地质条件基坑影响范围内地层自上而下分别为:人工填土:褐黄、褐红、灰黄
2、、灰褐等色,主要由粘性土组成,局部夹碎石及建筑垃圾。未完成自重固结,密实程度不均,以松散为主。含有机质粉质粘土:灰黑,黑色,具腥臭味,局部含少量石英质砂,软塑。冲洪积粉质粘土:褐红、褐黄、灰白等色,含 20%左右石英砂,似斑状结构。稍湿湿,软可塑。稍光滑,摇震反应无,干强度高,韧性中等。冲洪积砾砂:褐黄、灰黄、灰白色,石英质,分选级配良好,普遍混 2030%的粘性土,饱和,稍密状。残积砾质粉质粘土:褐黄、褐红、肉红色,由下伏粗粒花岗岩风化残积而成,原岩结构尚清晰,含石英砾为 2030。湿,可硬塑。稍光滑,摇振反应无,干强度高,韧性中等,遇水浸泡易软化。本层与下伏全风化粗粒花岗岩呈渐变过渡关系。
3、全风化带粗粒花岗岩:褐红、褐黄、肉红色,极破碎,主要矿物成分为石英、长石、黑云母等。岩体基本质量等级为类。原岩结构基本破坏,但尚可辩认,干钻可钻进。岩芯呈较坚硬土状,手可捏碎,浸水后易软化,可捏成团。与上、下地层呈渐变关系,场地内普遍分布。地下水混合稳定水位埋深为 0.209.70m。各土层主要物理力学指标如表 1 所示:各土层主要物理力学指标 表 1 层号土类层厚 /m重度 kN/m3摩擦角 /粘聚力 c /kPa渗透 系数 K m/d承载力 特征值 fak /kPa变形 模量 E0 /MPa压缩 模量 Es /MPa人工填土2.511.5019.51010-含有机质粉质粘土0.901.10
4、18.08120.180103.5冲洪积粉质粘土0.707.0019.015200.5160205.0冲洪积砾砂0.403.4020.03005018030-残积砾质粉质粘土1.0016.4018.520250.5220226.0全风化带粗粒花岗岩0.509.7019.0253033506010.0三、周边环境基坑南半部分平面形状如图 1 所示,北半部分略。图 1 基坑南半部分平面示意图基坑东侧北半段外为已建 xx 二期,为 34 层别墅,有一层地下室,采用预应力管桩基础,别墅院落外墙距基坑边 7.59.5m;东侧南半段及南侧外距基坑边 710m 远有人工湖,人工湖的排洪箱涵从东向西穿过基坑,
5、把基坑分成了两半,通过在箱涵下设置隧道相连;西侧红线外 3040m 远有民房和工厂,独立基础;基坑北半部分状况略。基坑红线外各种地下管线较多。四、基坑围护结构设计方案选取 6 个典型剖面。最终形成的竣工图所图 2图 7 所示。其中图 4、图 5、图 7 所示的剖面 3、剖面 4、剖面 6 原设计采用桩锚支护,放线后发现没有护坡桩施工工作面,遂修改为复合土钉墙支护。基坑不设置降水井,挖土时设集水坑集中排水。图 2 剖面 1 图 3 剖面 2图 4 剖面 3 图 5 剖面 4图 6 剖面 5 图 7 剖面 6五、设计变更及基坑变形情况基坑南半部分 2010 年 10 月开始搅拌桩及微型桩施工。排洪
6、箱涵以北 11 月开始开挖土方、施工土钉及预应力锚索,2011 年 3 月完成基坑支护作业;排洪箱涵以南 2011 年 12 月开始开挖土方、施工土钉及预应力锚索,2012 年 3 月完成基坑支护作业。各剖面施工情况具体如下:(1)剖面 1:原设计开挖深度 8.8m,因承台修改,部分区域加深 1.8m,如图 2 中虚线所示,即开挖深度 10.6m。设计增加一排土钉,如图 2 虚线所示。但局部区段土钉没有施工。没有增加土钉的区段,在斜坡面上出现了水平向通长拉裂缝,位置如图 2 所示,宽度十多毫米,坡顶最大位移约 17mm,最大沉降约 8mm;增设了土钉的区段,无异常,坡顶位移最大约 9mm,最大
7、沉降约 7mm。(2)剖面 2:因位置紧张,基坑支护结构表面兼作地下室外墙外模,工程桩(间距68m)与支护桩同排布置,代替相应位置的支护桩。因有入岩要求,原设计工程桩采用冲孔工艺,支护桩相同。支护桩间设置水泥土桩作为止水帷幕。通常,该水泥土桩为高压旋喷桩,施工完支护桩后再施工。考虑到高喷桩:直径难以控制,如果其直径过大可能会占到地下室外墙位置需要凿除掉,施工不便;直径及施工质量不稳定,容易造成局部渗漏,给地下室外墙施工造成不便。故桩间采用直径固定、质量较为稳定的搅拌桩,拟先施工完搅拌桩后再施工冲孔护坡桩及工程桩。施工后搅拌桩后,再施工冲孔桩时,因冲孔桩冲击成孔时振动扰民,居民投诉严重,遂停止施
8、工。此时有 3 种替代方案:人工挖孔桩、钻孔桩及旋挖桩。人工挖孔桩成孔时会造成周边水位大幅下降,通常会对周边环境产生不良影响,本工程已无法为人工挖孔桩设置止水帷幕,考虑到周边民宅多为老房且为农民房,工程质量原本就差,挖孔桩失水很可能会对其造成较大损伤,故弃用;钻孔桩没有工作面摆放桩机,且扩径现象较严重,故弃用;旋挖桩扰民小,所需工作面小,但搅拌桩成桩时间最长已达三、四周,有了一定的强度,旋挖桩需要与其相割,能否顺利成孔,缺乏相关施工经验。最终决定采用旋挖桩工艺。成孔较为顺利,施工速度稍慢,垂直度能够保证,其它施工参数也正常。开挖后观察止水效果,旋挖桩与搅拌桩的搭接大部分尚好,无渗漏,但填土中局
9、部搭接不良,有少量渗漏水。综合分析,搭接不好的主要原因与搅拌桩及旋挖桩定位不准确及搭接宽度较小(搭接宽度 50100mm)有关。基坑监测结果,坡顶位移及沉降均较小,位移最大约 19mm,沉降最大约 5mm。另外,填土及含有机质粘土中旋挖桩塌孔现象较明显,有约三成桩因塌孔扩径占用了地下室外墙空间而需要凿除,最严重者需凿除约 500mm。(3)剖面 3:原设计开挖深度 10.5m,因承台修改,局部有承台区域加深 1.0m,如图4 中虚线所示,即开挖深度 11.5m。本剖面因原设计安全度稍大,基坑监测结果变形很小,故没有变更原设计。该剖面后面十几米远即人工湖,估计砂层与人工湖有一定水力联系,剖面开挖
10、后从坡面泄水孔、锚索孔流水现象较为普通,在基坑暴露的一年多,有十几个泄水孔一直淌水,坡脚长期被积水浸泡,300300 排水沟来不及排水。但基坑侧壁稳定性很好,变形较少,最大位移约 18mm,最大沉降约 14mm。(4)剖面 4:区段长度较短,仅约 24m,原设计开挖深度 7.6m,因地下室底板标高调整,加深 3.1m,即开挖深度 10.7m,设计增加了半排锚索(与土钉间隔设置)及两排土钉。原设计有一排搅拌桩止水帷幕,因没有工作面无法施工被迫取消,开挖后坡面渗漏水量较大。但基坑侧壁稳定性一直较好,最大位移约 16mm,最大沉降约 13mm。(5)剖面 5:原设计搅拌桩顶部设有 1.5m 宽平台,
11、因位置紧张施工时没有设置。原设计开挖深度 9.2m,在没有通知基坑支护设计单位情况下,总承包施工单位自行加深 1.3m以设置塔吊基础。加深开挖后不到一天,就在坡顶现出裂缝,位置如图 6 所示,位移增加近 20mm,现场急忙进行了回填。后采用工字钢加一排预应力锚索及一排钢管土钉联合加固。加固后重新开挖,基坑稳定,新增加最大位移及沉降不超过 10mm。(6)剖面 6:原设计开挖深度 7m,地下室底板标高调整两次,每次加深 0.6m,即开挖深度 8.2m。基坑监测结果最大位移约 18mm,最大沉降约 9mm。六、设计计算除剖面 2 外,其余 5 个剖面均采用了复合土钉墙支护设计,其整体稳定性验算按复
12、合土钉墙基坑支护技术规范2中相关公式。部分计算参数如图 2图 7 所示及前述,其它计算参数取值如下:微型桩抗剪强度工字钢取 115MPa,C25 混凝土取 1.27MPa;搅拌桩抗剪强度粉质粘土中取 350kPa,有机质粉质粘土中取 250kPa;组合作用折减系数预应力锚索取 0.7,微型桩取 0.3,搅拌桩取 0.5。不计取地面附加荷载。钢筋土钉直径取 100mm,483.5mm 钢管土钉外径取 80mm,钉土粘结强度回填土中取 25kPa,有机质粉质粘土中取 35kPa,粉质粘土中取 45kPa,砾砂中取 80kPa,砾质粉质粘土中取 65kPa。验算成果如表 1 所示。5 个剖面整体稳定
13、性验算结果 表 1 剖面号13456原设计1.381.411.39加深后1.081.111.06加固后1.171.111.341.36七、基坑监测基坑监测内容主要为坡顶、周边道路及别墅的沉降、坡顶水平位移及锚索应力。锚索应力在锁定值基础上变化量在 5%以内。沉降及水平位移总体较小,各剖面具体数据如上所述,监测点平面布置及变形曲线图略。剖面 3、4 尽管失水量较大,但坡顶沉降较小,分析与 3 个因素有关:(1)因附近有地下水补充,基坑周边水位下降并不是很多。没有设置水位观测井,但设置在比地表深 23m 处的部分泄水孔在雨季及旱季始终流水,据此判断地下水位下降最多 12m;(2)基坑外侧没有适合位
14、置设监测点,只能设置在小区道路上,道路路面为混凝土结构,整体性较好,对基坑失水造成的土体沉降不太敏感;(3)尽管填土较厚,但小区道路修建时进行了地基处理,填土性能已大为改观,与基坑内尚未完成固结沉降的填土明显不同。需要说明的是,最大沉降值及水平位移值并不是同一个监测点,各剖面均如此。八、点评1基坑支护范围内土质总体较差。较差的土层中,设置强度较大的微型桩后,复合土钉墙整体变形减小,稳定性提高,防积水浸泡、防超挖的能力大大增强,作用明显。2按地区经验,这种条件下基坑变形大多为 2040mm。本工程实际效果好于预期,分析主要原因有二:第一排预应力锚索控制变形效果较好,基坑外的填土质量好于预期。3剖
15、面 1 的填土质量不好,但基坑变形也较小,边坡较稳定。设计计算时没有考虑箱涵的影响,视为土体;从实际效果来看,箱涵对边坡的影响是好于将之视为土体的。4复合土钉墙中止水帷幕对止水、治水及减小基坑变形都有一定的效果,但因为强度较低,对基坑稳定性帮助不大。5旋挖桩与搅拌桩搭接形成止水帷幕是迫不得已,但也不失为一种解决实际问题的办法。从效果来看,如果能增加搭接宽度,提高搅拌桩施工质量,应该能够取得更好的效果。参 考 文 献1xx,杨志银基坑深度分级及不同深级支护技术适用性的探讨J岩土工程学报2010,32(1):991032住房与城乡建设部GB50739-2011复合土钉墙基坑支护技术规范S北京:中国建筑工业出版社,2012