多种支护形式在北方某深基坑中的综合应用

发布时间：2022-10-05 10:07 热度：

　　摘要：针对北方某深基坑的周边环境、地质条件及当地工程经验，采用复合土钉支护、桩锚支护等多种支护形式，解决了该深大基坑结构支护问题，为其他地区设计人员设计北方基坑支护形式提供了借鉴意义。

　　关键词：深基坑; 土钉支护; 复合土钉支护 ; 桩锚支护

　　Abstract: According to the certain deep foundation pit surrounding environment, geological conditions and local engineering experience, using composite soil nailing, pile anchor support and other forms of support, to solve the problem of deep foundation pit supporting structure, as in other areas of design personnel North pit form to provide reference.

　　Key words: deep foundation pit; soil nailing; composite soil nailing; pile anchor retaining structure

　　中图分类号：F407.9 文献标识码：A 文章编号：

　　1 工程概况

　　1.1 概述

　　北方某大型商场和住宅，基坑南北向长约210米，东西向宽约160米;主体地下室西南侧设计为三层，东北侧设计为四层，基坑开挖深度7.10~26.60m。

　　本工程±0.000相当绝对标高1177.400m，三层地下室基坑底相对标高三层地下室南侧基坑底标高相对标高为-22.000m，绝对标高为1155.400m;四层地下室基坑底相对标高为-24.500m，绝对标高为1152.900m。

　　该工程现地形为一斜坡，现地面绝对标高为1160.000m~1182.000m，其中西南角标高为1182.000m，西北角标高为1171.000m，东南角标高为1166.000m，东北角标高为1160.000m。基坑红线3m范围外正在施工市政道路。

　　1.2 地质条件

　　根据地质资料揭露本场地岩土层自上而下分别为：人工杂填土,第四系上更新统马兰组(Q )黄土,二叠系下统石千峰组(P )粉砂质泥岩与细砂岩互层。

　　(1)杂填土：人工堆积，黄褐色、棕黄色，紫褐色等杂色，松散，干燥~稍湿。

　　(2)黄土：风积，土黄色，稍密，稍湿，具弱非自重湿陷性，湿陷等级Ⅰ级。

　　(3)粉砂质泥岩与细砂岩互层：全～强风化，黄褐色，极破碎～破碎，风化裂隙发育，岩芯多呈散粒状或碎块状，易水浸软化及风化崩解。

　　(4)粉砂质泥岩与细砂岩互层：中等风化，棕红色，泥质胶结，风化裂隙较发育，岩心多呈短柱状，易水浸软化及风化崩解，属极软岩。

　　1.3 水文地质条件

　　根据本次勘察报告，在勘探深度范围内仅部分钻孔见上层滞水，上层滞水水位埋深5.8～11.0m，但均未见地下潜水。

　　2 基坑支护方案

　　本工程根据场地地质条件、基坑周边环境和当地基坑规范要求，制定如下支护方案：东侧基坑深度约7m，采用土钉支护形式;南侧、西北角和北侧基坑深度在7~13m范围，采用复合土钉(土钉+预应力锚索)形式;西侧基坑深度15~26.6m，采用桩锚支护形式。

　　所选用的各岩土层参数结合勘察报告及当地经验，如下表所示。

　　③全~强风化粉砂质泥岩与细砂岩互层2060308090

　　④中风化粉砂质泥岩与细砂岩互层248035110120

　　2.1 土钉支护

　　土钉支护典型剖面如下：

　　土钉采用二级筋Φ22，间距1.5m*1.8m，面层喷射C20混凝土100mm厚。

　　内部稳定验算结果如下：

　　工况号12345

　　安全系数1.3271.3941.4601.4821.496

　　2.2 复合土钉支护

　　复合土钉支护典型剖面如下图所示。

　　预应力锚索采用1束钢绞线7Φ5，长度18m，锚固段13m，水平间距1.5m，设计值120kN。

　　工况号123456

　　内部安全系数1.3241.9241.7961.4631.3101.319

　　抗滑安全系数3.144抗倾覆安全系数62.025

　　2.3 桩锚支护

　　该方案在本工程西南侧，基坑深度15~26.6m，西侧以西市政道路已铺设完管线，正在施工路面。

　　因道路施工荷载较大，且埋设的管线距离基坑边线较近，同时考虑到工程造价等原因，本段支护地面以下6m采用复合土钉支护形式，土钉采用二级筋Φ22，长5m~7m;预应力锚索采用1束钢绞线7Φ5，长10m，设计值100kN，预应力锚索与同排的土钉间隔布置。地面以下6m至基坑底采用桩锚支护形式，钻孔灌注桩直径1m，间距1.6m，进入基坑底以下强风化岩不少于5m;另设四排预应力锚索，排距5m，预应力锚索采用4束钢绞线7Φ5，长度约27m，锚固段约20m，水平间距1.6m(第四排锚索水平间距为3.2m)，设计值450kN，锁定值270kN。桩锚支护典型剖面如图4所示。

　　整体稳定安全系数 Ks = 2.288，抗倾覆稳定最小安全系数Ks = 2.076。

　　根据当地设计施工经验，冠梁与腰梁采用槽钢材料。预应力锚索与腰梁连接如图3所示。

　　在本基坑工程中，监测的主要项目有：(1)基坑顶面的沉降量和水平位移;(2)地面沉降;(3)桩的侧斜、桩顶部的沉降量和水平位移;(4)锚杆拉力，预应力锚索拉力;(5)土体侧向位移;(6)地下水位。

　　基坑开挖过程中，分别对桩顶水平位移、坡顶位移和地面沉降等进行了重点监测，结果显示桩顶最大位移16mm，坡顶水平位移23mm，地面沉降18mm，均在设计和规范允许范围内。

　　4 冻胀措施

　　本基坑要考虑越冬影响，因此应采取相应措施提高基坑抗冻能力：

　　(1)采取草袋覆盖等必要的保温措施;

　　(2)做好地面防水、排水工作，防止地表水渗入及地下管线破裂后管内水渗入坡体;

　　(3)设置泄水孔，孔深应超过设计冻深，以疏干外层地下水及墙后可能存在的积水;

　　(4)紧贴基坑侧壁堆砌一定高度砂袋;

　　(5)加强基坑监测;

　　(6)采用当地基坑抗冻的已有经验措施;

　　5 结语

　　基坑工程与自然条件的关系密切，设计施工过程中必须全面考虑气象、工程地质、水文地质及其在施工过程中的变化，以及基坑周边环境的影响。另外，不同区域、不同地层中的基坑工程所采用的支护结构体系差异也非常大，因此，支护结构设计时应因地制宜，同时宜参考、结合当地工程经验。

　　北方一些地区基坑支护有当地的经验和习惯，一般情况如下：基坑深度小于7m时，可以采用土钉支护，基坑深度在7m~13m范围内应采用复合土钉(土钉+预应力锚索)支护，基坑深度大于13m时，则应采用桩锚支护形式。采用桩锚支护形式时，钻孔桩直径一般0.8~1m，较少采用1.2m，间距一般1.6~1.8m;冠梁与腰梁一般采用槽钢材质，较少采用钢筋混凝土材料。

　　因此，为了根据各地区地质、环境、施工条件的特点因地制宜选择合理的设计方案，在支护结构设计时，必须充分吸收当地设计经验、施工技术以及工程成败的经验。

　　参考文献

　　1. JGJ 120-99 建筑基坑支护技术规程[S].

　　2. 刘国彬，王卫东. 基坑工程手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2009.

　　3. 蒋学文. 多种支护形式在地铁车站中的综合应用[J]. 广东土木与建筑，2010年9月，第9期.