某深基坑支护设计与施工分析.doc

某深基坑工程支护设计与施工分析 （西宁火车站综合改造工程下穿隧道Ⅲ标项目部 刘少龙 摘要：西北地区基坑工程规模和深度不断加大，城市用地日益紧张，高层建筑的多层地下室、地下商场、地下车库等都面临着深基坑工程，其规模和深度在不断加大[5-9]，但实践中仍有不少问题存在[10]。本文探讨了西北地区常用的土钉墙支护、复合土钉墙支护、框架预应力锚杆支护、上部土钉下部桩锚联合支护的工作机理和使用范围，并依托兰州市某基坑工程，经过对比分析，选择多种支护形式并用的优化设计，同时对大量基坑支护施工过程存在的问题进行分类总结，可供类似工程借鉴。 1 基坑工程新型支护结构 我国基坑支护结构从简单的板桩支护已发展到有多种形式，既有土体加固类的重力式水泥土墙、土钉墙；也有支挡式的排桩、地下连续墙。支挡式结构既可采用拉锚式，也可采用支撑式。这些支护结构的设计与施工已日趋成熟[8]。 1.1土钉墙支护 土钉墙是由喷射钢筋混凝土薄墙和加固土体的土钉组成，土钉可由钢筋或钢棒钻孔植入，然后压力满孔注浆形成土中狼牙棒。其较适用于黏性土、弱胶结砂土和西北地区的黄土与湿陷性黄土地区；不宜用于含水丰富的分细砂层、砂砾卵石层和淤泥质土。因其造价8m、环境条件允许时，宜采用上大下小的放坡系数分级；当基坑深度进一步增加、对位移控制较严或地下水影响较大时，不宜采用。 1.2复合土钉墙支护 土钉墙加预应力锚杆支护简称复合土钉墙支护。这种支护技术是在土钉布设中交叉布置适当数量的锚杆，并对锚杆施加一定吨位的预应力。需要指出，锚杆一般都布置在基坑土钉的中上部，太靠上易触碰地下管线或临近建筑物的基础，但是太靠下又不容易发挥锚杆的锚固效果。因其造价相对较低、施工工艺相对简单、可以较好地控制基坑变形等优点，在本地区应用广泛。在环境条件允许时，宜采用上大下小的放坡系数分级，故可以满足一般地层条件不同实际工程的需要；当坑深进一步增加、对位移控制较严或地下水位较高时，不宜单独使用。 1.3框架预应力锚杆支护 框架预应力锚杆支护结构由框架、挡土板、小吨位预应力锚杆、锚下锁定装置、坡面排水系统和墙后土体组成。挡土板所受的土压力通过锚头传至钢拉杆，再通过拉杆周边砂浆的握裹力传递至水泥砂浆中，然后通过锚固段周边地层的摩擦力传递到锚固区的稳定地层中，有效地控制了土体位移。当基坑开挖深度较大而采用悬臂式挡墙、土钉墙、复合土钉墙等支护形式较难满足基坑稳定性时，宜采用框架预应力锚杆柔性支护结构。与复合土钉墙中锚杆不同的是，锚杆施工应自上而下分层开挖分层锚固。 1.4上部土钉下部桩锚联合支护 基坑工程同一剖面中，上部采用土钉或复合土钉下部采用桩锚支护结构组合形成的支护体系叫上部土天庆·兰州市城关区北面滩西侧为天庆晨北佳园，北面滩新村隔路相望，市政B632#道路从场地西部穿过，把场地分为东西两部分。格林小镇西区由4栋32层高层住宅、1栋三层的幼儿园及高层住宅（14#、16#）周边二~三层商业与大面积地下车库组成主体为框剪结构，基础采用筏板基础，高层住宅中14#楼地下二层，15#、16#楼地下三层，±0.000=1510.50m，基坑开挖深度为地面下8.5~11.6m。基坑侧壁重要性系数为1.10，基坑工程安全等级为一级。其主要特点为： （1）该工程总占地面积较大，基坑采用整体大开挖方案，属于大型深基坑工程；（2）地处闹市区、周边环境复杂，场地北侧和东侧道路车流量较大，西侧距需保护建筑仅2.5m，对围护结构变形要求较高；（3）场地地质条件复杂，基坑开挖深度内卵石层为主要含水层，粉细砂层对降水施工要求较高；第三系砂岩遇水易软化，强度和稳定性差。 场地地层结构及岩土性质地貌单元属黄河南岸Ⅰ级阶地，地形起伏较大，场地地层自上而下主要杂填土层、黄土状粉质粘土层、粉细砂层、卵石层、第三系砂岩层。 层底标高(m) 层厚(m) 重度(kN/m3) ((() c(kPa) 杂填土 -2 2 15 18 5 黄土 -4.5 2.5 16 20 15 粉细砂 -5 0.5 18 22 8 卵石 -10 5 21 35 5 砂岩 -20 10 24 25 21 图 典型地质剖面图 3.2场地水文地质特征 该场地地下水，属潜水型地下水，勘察期间为枯水期，水面埋深1.8~5.2m，粉细砂层下部、卵石层为主要含水层，主要由大气降水及黄河上游侧向补给，水位变化幅度约1.0m。③卵石层渗透系数一般为40m/d。 4 基坑支护设计与降水 4.1支护方案 考虑本基坑工程开挖深度、周边环境、地质条件、安全经济性等因素，结合地区支挡结构设计和施工经验，对允许放坡的基坑南侧，采用复合土钉墙进行支护，北侧采用土钉墙支护；对于基坑西侧环境条件特别紧张，必须保护既有建筑物安全，采用排桩预应力锚杆进行支护；对于环境条件较紧张的