談地下車(chē)庫(kù)基坑支護(hù)降水方案設(shè)計(jì)

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摘要：本項(xiàng)目位于洛陽(yáng)市宜陽(yáng)縣城紅旗中路和人民路相交的東南角，基坑深度為10m，基坑西側(cè)、南側(cè)、東南側(cè)離建筑物較近，其余區(qū)域較空曠。水位降深為5.4m，通過(guò)綜合對(duì)比分析，臨近建筑物區(qū)域采用樁錨支護(hù)方式，其余區(qū)域采用土釘墻支護(hù)方式，降水采用管井降水加明排。目前，該項(xiàng)目已施工回填完畢，監(jiān)測(cè)指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范要求，該設(shè)計(jì)方案安全、經(jīng)濟(jì)、合理，為以后類(lèi)似環(huán)境條件的基坑支護(hù)降水提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：基坑支護(hù)降水；復(fù)合土釘墻；管井降水；經(jīng)濟(jì)本項(xiàng)目

為兩層地下車(chē)庫(kù)，位于洛陽(yáng)市宜陽(yáng)縣城紅旗中路和人民路相交的東南角，交通便利。基坑南側(cè)、西側(cè)距離建筑物較近，其余區(qū)域較空曠，基坑西側(cè)已建五層砌體結(jié)構(gòu)，距離地庫(kù)邊線(xiàn)4.5m左右；基坑北側(cè)緊鄰紅旗中路人行道，道路荷載按35kPa考慮；基坑南側(cè)已建五層砌體結(jié)構(gòu)，距離地庫(kù)邊線(xiàn)9.0m左右，基坑?xùn)|側(cè)為綠化場(chǎng)地。該項(xiàng)目自然地面標(biāo)高約為-0.7m，坑底標(biāo)高為-10.7m，基坑深度為10m，根據(jù)基坑深度及基坑周邊環(huán)境，結(jié)合本地區(qū)類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)［1］，臨近建筑物區(qū)域采用復(fù)樁錨支護(hù)方式，其余區(qū)域采用土釘墻支護(hù)方式，降水采用管井降水加明排［2-4］。距坡頂1.5m范圍內(nèi)禁止堆載，1.5m外支護(hù)地面設(shè)計(jì)荷載為20kPa，基坑周邊建筑物每層荷載按15kPa考慮[5-7]。本基坑邊坡設(shè)計(jì)使用期限為12個(gè)月。

1場(chǎng)地巖土工程性質(zhì)

1.1地形及地貌

擬建場(chǎng)地已拆遷，場(chǎng)地地形平坦，自然地面標(biāo)高介于198.50～198.64m，最大高差為0.14m。場(chǎng)地地貌單元屬于洛河I級(jí)階地。

1.2地層結(jié)構(gòu)

場(chǎng)區(qū)地層表層為第四系沖洪積作用所形成的黃土狀粉土和卵石層，下部為上第三系泥巖，地表為受人類(lèi)活動(dòng)影響所形成的填土層。地層土自上而下分述如下。

1.2.1填土（Q4ml）。其呈雜色，主要由粉質(zhì)黏土和建筑垃圾混雜而成，土質(zhì)雜亂，均勻性差，層厚為1.20～2.50m。

1.2.2黃土狀粉黏質(zhì)土夾粉土（Q42al+pl）。其呈黃褐～褐黃色，可塑，具有針狀孔隙和大孔隙，含炭末、鈣質(zhì)條紋。該層無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，稍有光澤。下部局部夾有薄層粉土。此層沉積時(shí)間短，結(jié)構(gòu)及均勻性差，屬新近堆積黃土。其屬于中壓縮性土，一般層厚為2.5～5.2m，層頂標(biāo)高介于196.14～197.31m。

1.2.3卵石（Q4al+pl）。卵石（Q4al+pl）有兩類(lèi)，下面逐一進(jìn)行分析。一是呈雜色，飽和，稍密～中密。巖性成分以石英砂巖、石英巖及少量火成巖、灰?guī)r為主，顆粒呈亞圓形或次棱角狀，一般粒徑為2～7cm，卵石含量約為60%，充填物多為圓礫、中粗砂及少量黏性土。卵石分選性一般，級(jí)配一般。層厚為0.5～1.60m，層頂標(biāo)高為191.10～194.32m。二是呈雜色，飽和，稍密。巖性成分以石英砂巖、石英巖及少量火成巖、灰?guī)r為主，顆粒呈亞圓形或次棱角狀，一般粒徑為2～5cm，卵石含量約為55%，充填物多為圓礫、中粗砂及少量黏性土。卵石分選性一般，級(jí)配一般。層厚約為0.90～1.8m，層頂標(biāo)高為192.30～192.92m。

1.2.4泥巖（N）。其以灰褐色為主，局部為棕紅色，下部多為灰～灰綠色，呈泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、厚層構(gòu)造，屬軟質(zhì)巖。其以黏粒、粉粒為主，局部含有較多砂質(zhì)顆粒，富含鐵錳質(zhì)鈣質(zhì)膠結(jié)團(tuán)塊和高嶺土條帶，強(qiáng)度不均勻。該層上部成巖作用一般，呈硬黏土狀。下部成巖作用較好，巖芯呈柱狀。該層遇水易軟化，失水崩解。該層揭露最大層厚為12.6m，層頂標(biāo)高為189.92～191.02m。各土層設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。1.4地下水地下水初見(jiàn)水位埋深為5.6～5.8m，穩(wěn)定水位埋深為5.8～6.0m，穩(wěn)定水位標(biāo)高為192.52～193.04m。該地下水類(lèi)型為潛水，主要受大氣降水和河水補(bǔ)給，含水層主要為Q42al+pl層粉質(zhì)黏土、Q4al+pl層卵石及其亞層，地下水位的年變化幅度保持在2.0m左右?，F(xiàn)在為枯水位期，近五年最高水位約為195.00m，歷史最高水位約為196.00m，水位高度受洛河河水影響大。

2基坑支護(hù)降水方案設(shè)計(jì)

根據(jù)基坑周邊地層情況，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，臨近建筑物及消防水池區(qū)域采用樁錨支護(hù)，其余區(qū)域采用土釘墻支護(hù)，共分為四個(gè)類(lèi)型。

2.1類(lèi)型1

基坑深度為10m，采用樁錨支護(hù)。設(shè)2排錨索，錨索為3根15.2mm的鋼絞線(xiàn)，第一排錨索長(zhǎng)為18m，自由段長(zhǎng)為6m，第二排錨索長(zhǎng)為16m，自由段長(zhǎng)為5m。第一排距坡頂3.0m，第二排距第一排3.5m，水平間距為1.6m。在基坑開(kāi)挖前打灌注樁，并做冠梁，樁長(zhǎng)為16m，樁徑為800mm。面層混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，厚度為80mm。

2.2類(lèi)型2

基坑深度為10m，采用樁錨支護(hù)。設(shè)2排錨索，錨索為3根15.2mm的鋼絞線(xiàn)，第一排錨索長(zhǎng)為20m，自由段長(zhǎng)為6m，第二排錨索長(zhǎng)為18m，自由段長(zhǎng)為5m。第一排距坡頂3.0m，第二排距第一排3.5m，水平間距為2.4m。在基坑開(kāi)挖前打灌注樁，并做冠梁，樁長(zhǎng)為15m，樁徑為600mm。面層混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，厚度為80mm。

2.3類(lèi)型3

基坑深度為10m，采用1.0∶0.3放坡，設(shè)6排土釘，土釘豎向距離為1.5m，水平間距為1.5m。土釘長(zhǎng)分別為9.0、14.0、9.0、6.0、6.0、4.5m，其中第二排土釘為2根15.2mm的預(yù)應(yīng)力錨索。在基坑開(kāi)挖前打微型樁，并做冠梁，樁長(zhǎng)為14m，樁徑為150mm，間距為1.5m。面層混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，厚度為100mm。

2.4類(lèi)型4

基坑深度為10m，采用1.0∶0.5放坡，設(shè)6排土釘，土釘豎向距離為1.4、1.5、1.5、1.5、1.5、1.5m，水平間距為1.5m。土釘長(zhǎng)分別為7.5、9.0、6.0、6.0、5.0、3.0m，其中第四、五排土釘為打入式Q235鋼管（管徑48mm，壁厚3.0mm，注漿壓力不小于1.0MPa）。面層混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，厚度為100mm?；咏邓疃葹?4.7m，由于室內(nèi)地坪下13.0m的位置已進(jìn)入泥巖，泥巖作為不透水層，降水采用潛水完整井進(jìn)行計(jì)算，滲透系數(shù)按照60m/d考慮，按照式（1）進(jìn)行計(jì)算，可得基坑降水總涌水Q=6258.1m3/d。按照式（2）進(jìn)行計(jì)算，可得單井理論出水量q=221.3m3/d。經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目共布置降水井37眼，其中基坑四周布置28眼，基坑內(nèi)布置9眼疏干井，基坑內(nèi)疏干井?dāng)?shù)量可以根據(jù)基坑開(kāi)挖速度進(jìn)行調(diào)整，若開(kāi)挖速度快，疏干井可適當(dāng)增加，若開(kāi)挖速度慢，疏干井?dāng)?shù)量可適當(dāng)減少［8-9］。式中，Q為基坑降水總涌水量，m3/d；k為滲透系數(shù)，m/d；H為潛水含水層厚度，m；sd為基坑地下水位的設(shè)計(jì)降深，m；R為降水影響半徑，m；r0為基坑等效半徑，m，可按r0=A/π計(jì)算，A為基坑面積，m2。式中，q為單井出水能力，m3/d；r為過(guò)濾器半徑，m；l為過(guò)濾器進(jìn)水部分的長(zhǎng)度，m；k為含水層滲透系數(shù)，m/d。

3監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案和相關(guān)規(guī)范要求，確定本基坑5項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容，分別是42個(gè)位移觀測(cè)點(diǎn)（水平、豎向），15個(gè)周邊建筑物沉降觀測(cè)點(diǎn)，18個(gè)周邊地表沉降觀測(cè)點(diǎn)，12個(gè)深層水平位移（測(cè)斜）觀測(cè)點(diǎn)，7個(gè)水位觀測(cè)點(diǎn)。從基坑開(kāi)挖開(kāi)始監(jiān)測(cè)，到基坑回填結(jié)束監(jiān)測(cè)，共計(jì)觀測(cè)時(shí)間9個(gè)月，觀測(cè)次數(shù)為75次。在觀測(cè)過(guò)程中和觀測(cè)結(jié)束觀測(cè)后，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容最大變形值均未超過(guò)預(yù)警值［10-11］，具體如表2所示。由表2分析可知，變形最大值均未超過(guò)預(yù)警值，變形最大值和最小值之差也很小，可見(jiàn)在整個(gè)變形監(jiān)測(cè)期間，對(duì)基坑的監(jiān)測(cè)是有效的，而且在位移或沉降變形較大或者突變時(shí)，及時(shí)加密了監(jiān)測(cè)頻率并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查，對(duì)隱患點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警，很好地指導(dǎo)了施工，整個(gè)基坑監(jiān)測(cè)達(dá)到了方案要求。另外，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，基坑在使用過(guò)程中整體是安全的。

4結(jié)語(yǔ)

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，本項(xiàng)目采用的方案經(jīng)濟(jì)、安全，縮短了工期，為以后類(lèi)似環(huán)境條件復(fù)雜的基坑支護(hù)降水設(shè)計(jì)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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作者：趙繼濤 李良成 李超杰 單位：機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院有限公司