陡倾斜基岩面条件下的基坑工程

潘德来,陈 跃

1 工程概况

浙江中捷公司投资建设的锦绣华庭商住楼工程位于浙江省玉环县陈屿镇,兴港路与九峰路交叉口西北侧地块内,工程由望海楼 (楼高 29层)、观潮轩(楼高 27层)和听涛阁 (楼高 4层)组成,设一层连体地下室,总建筑面积 37985 m2,其中地下建筑面积 4538 m2,基础采用 Ø700～1400 mm钻孔灌注桩。

基坑形状近似长方形,宽约 55 m、长约 110 m;基坑开挖深度 5.23～6.23 m,电梯井区挖深 7.98 m。

2 场地条件

基坑南侧距兴港路约 6 m,西侧距九峰路 5～15 m;北侧和东侧距居民住宅楼 1.8～6.5 m,居民楼 4层、砖混结构、浅基础。

场地属山前海积平原地貌,第四系海相沉积物厚度 0～30 m,场地土层结构自上而下依次为:

①杂填土,杂色,松散状,由块石、碎砖等建筑垃圾组成,层厚 0.5～4.1 m;

②2淤泥,青灰色,流塑,饱和,高压缩性,容重γ=16.4 kN/m3,含水量 w=63%,孔隙比 e=1.749,粘聚力 c=9 kPa,内摩擦角φ=2.4°(固快),层厚 0～26.5 m;

③1含粘土角砾,灰色,松散,碎石和角砾含量30%～70%,层厚 0～3.8 m;

④1～④3强～微风化晶屑熔结凝灰岩,灰黄色、紫灰色、青灰色。

基坑西侧基岩 (火山凝灰岩)已出露,而东侧则为深厚的软土层。从基坑自西向东横切剖面图 (图1)可以看出,基岩面倾斜角达 30°。南北两侧随基岩面标高变化呈过渡状态。

图1 工程地质典型剖面图

3 基坑特点

(1)基坑北侧和东侧邻近居民住宅楼,且居民楼均为浅基础,结构较弱。

(2)基坑东侧坑底土层主要为淤泥 (原为海涂区),厚度近 30 m,土质极差,若坑底隆起等问题处理不好,将对外侧居民楼造成危害。而基坑西侧直接出露基岩,无法施工支护桩,同时对水平支撑梁和压顶梁的布置都带来一定的难度。南北两侧地段基岩面大角度倾斜,支护桩长度随之变化。

(3)基坑东西两侧支护结构受到的主动土压力相差悬殊 (见图 2),对内支撑体系布置有较高要求。

图2 基坑西侧典型剖面计算结果

4 基坑支护设计和施工要求

(1)基坑北、东、南三边采用单排钻孔灌注桩加内支撑型式支护,水泥搅拌桩止水和被动区墩式加固,坑内坑外明沟加集水井排水;基坑西侧基岩已出露,将压顶梁等直接放置在人工凿平的基岩面上。

(2)支护桩采用 Ø800@1100～1200钻孔灌注桩,桩长 6～25 m,桩身混凝土设计强度为 C25。

(3)压顶梁和水平支撑梁:采用现浇钢筋混凝土结构,混凝土设计强度为 C30。压顶梁顶面标高在自然地坪下 1.5 m,即标高 -2.20处,高度 700 mm,宽度 1000 mm。水平支撑梁 800 mm ×700 mm、700 mm×700 mm和 600 mm×700 mm三种规格。

(4)水泥搅拌桩:水泥搅拌桩规格 Ø700@500。水泥掺入量 15%,采用“两下两上、两次喷浆”复搅工艺。

(5)支撑立柱桩:竖向立柱上部采用井字形钢构架,下部为直径 800 mm的钻孔灌注桩,钢架顶部伸入支撑 500 mm,下部插入钻孔灌注桩内 2000 mm。基坑西部的部分钢立柱桩因基岩浅无法施工,设计方案采取了托换的解决办法:先将短钢格构支承在支撑梁交汇节点下,再随基坑开挖进度,在其左侧或右侧支承较长的钢格构,直至最终支承在比基础底面标高低 0.3 m的基岩面上。

(6)基岩面较高、桩长小于 6 m地段的处理:采用预挖土,凿平基岩面,砌砖柱 (支墩)的办法,托住压顶梁,见图 3。

图3 压顶梁下补砖砌支墩

5 主要监测结果及分析[2,3]

本基坑工程土质条件和周围环境差,开挖深度较大,在施工期间中进行了全过程监测,监测内容包括基坑四周深层土体位移、内支撑轴力、周边建筑物和道路沉降等。

5.1 深层土体水平位移

从监测数据统计分析情况看,随着基坑挖土深度的增加,总体上坑外土体的侧向位移变化速率都比较正常,挖土影响深度为 13 m左右。测斜孔实测最大累计位移量 28.56 mm(见图 4、位于基坑东侧),与计算值 24.5 mm较为接近,没有超过 35 mm的设计警戒值。

5.2 支撑轴力

随着基坑挖深的增加,支护结构的水平支撑轴力迅速递增。轴力变化与土体侧向位移的变化呈阶段性同步趋势,其变化范围都属正常。实测轴力最大值为 1577 kN,与设计计算值 1536 kN很接近,没有超过设计预警值 3000 kN。

图4 基坑东侧 CX4测斜管土体位移实测曲线图

5.3 坡顶水平、垂直位移

水平位移累计值最大值 19.7 mm,垂直位移累计值最大值 9 mm,属于正常范围。

5.4 周边建筑物沉降

基坑周边建筑物沉降观测点共设置了 22个,基坑开挖没有对基坑周围建筑物、道路等造成太大的沉降,其最终沉降一般在 5～12 mm之间,日变化正常,远小于地基变形规范允许值。

5.5 开挖情况

本基坑开挖过程中未出现重大险情或异常情况,也未对附近民房造成任何影响,对周边环境影响甚小,社会效果良好,说明在此类特殊地质和环境条件下采用本支护设计方案是安全、可靠的。

6 结语

对于锦绣华庭一侧出露基岩而另一侧为深厚软土层、基岩面陡倾斜且邻近有浅基础居民楼条件下的基坑支护,基坑支护难点主要表现为东西两侧支护结构受到的主动土压力相差悬殊,设计采用钻孔灌注排桩加内支撑支护型式,基岩出露地段直接将压顶梁放置在基岩上或在基岩面上补砌砖支墩,减少灌注桩施工,节约了投资,经济效益显著。

本基坑工程采用钻孔灌注桩和基岩壁组合加内支撑支护,成功克服了该工程开挖深度较大、土质差、距民房近等困难,对今后类似基坑工程具有一定的参考价值。

[1] 浙江省浙南综合工程勘察院.中捷锦绣华庭岩土工程勘察报告 (详勘 )[Z].2007.

[2] 浙江省工程勘察院.中捷锦绣华庭基坑支护现场监测总结报告[Z].2009.

[3] JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].