談地下車庫基坑支護降水方案設計

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摘要：本項目位于洛陽市宜陽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，通過綜合對比分析，臨近建筑物區(qū)域采用樁錨支護方式，其余區(qū)域采用土釘墻支護方式，降水采用管井降水加明排。目前，該項目已施工回填完畢，監(jiān)測指標滿足規(guī)范要求，該設計方案安全、經(jīng)濟、合理，為以后類似環(huán)境條件的基坑支護降水提供了寶貴的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：基坑支護降水；復合土釘墻；管井降水；經(jīng)濟本項目

為兩層地下車庫，位于洛陽市宜陽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)，距離地庫邊線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)，距離地庫邊線9.0m左右，基坑東側(cè)為綠化場地。該項目自然地面標高約為-0.7m，坑底標高為-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)類似工程經(jīng)驗［1］，臨近建筑物區(qū)域采用復樁錨支護方式，其余區(qū)域采用土釘墻支護方式，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外支護地面設計荷載為20kPa，基坑周邊建筑物每層荷載按15kPa考慮[5-7]。本基坑邊坡設計使用期限為12個月。

1場地巖土工程性質(zhì)

1.1地形及地貌

擬建場地已拆遷，場地地形平坦，自然地面標高介于198.50～198.64m，最大高差為0.14m。場地地貌單元屬于洛河I級階地。

1.2地層結(jié)構(gòu)

場區(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，地表為受人類活動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。該層無搖振反應，干強度中等，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，層頂標高介于196.14～197.31m。

1.2.3卵石（Q4al+pl）。卵石（Q4al+pl）有兩類，下面逐一進行分析。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，級配一般。層厚為0.5～1.60m，層頂標高為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，級配一般。層厚約為0.90～1.8m，層頂標高為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)團塊和高嶺土條帶，強度不均勻。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，層頂標高為189.92～191.02m。各土層設計參數(shù)如表1所示。1.4地下水地下水初見水位埋深為5.6～5.8m，穩(wěn)定水位埋深為5.8～6.0m，穩(wěn)定水位標高為192.52～193.04m。該地下水類型為潛水，主要受大氣降水和河水補給，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基坑支護降水方案設計

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

2.1類型1

基坑深度為10m，采用樁錨支護。設2排錨索，錨索為3根15.2mm的鋼絞線，第一排錨索長為18m，自由段長為6m，第二排錨索長為16m，自由段長為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。在基坑開挖前打灌注樁，并做冠梁，樁長為16m，樁徑為800mm。面層混凝土強度等級為C20，厚度為80mm。

2.2類型2

基坑深度為10m，采用樁錨支護。設2排錨索，錨索為3根15.2mm的鋼絞線，第一排錨索長為20m，自由段長為6m，第二排錨索長為18m，自由段長為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。在基坑開挖前打灌注樁，并做冠梁，樁長為15m，樁徑為600mm。面層混凝土強度等級為C20，厚度為80mm。

2.3類型3

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

2.4類型4

基坑深度為10m，采用1.0∶0.5放坡，設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）。面層混凝土強度等級為C20，厚度為100mm?；咏邓疃葹?4.7m，由于室內(nèi)地坪下13.0m的位置已進入泥巖，泥巖作為不透水層，降水采用潛水完整井進行計算，滲透系數(shù)按照60m/d考慮，按照式（1）進行計算，可得基坑降水總涌水Q=6258.1m3/d。按照式（2）進行計算，可得單井理論出水量q=221.3m3/d。經(jīng)計算，本項目共布置降水井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)疏干井數(shù)量可以根據(jù)基坑開挖速度進行調(diào)整，若開挖速度快，疏干井可適當增加，若開挖速度慢，疏干井數(shù)量可適當減少［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計降深，m；R為降水影響半徑，m；r0為基坑等效半徑，m，可按r0=A/π計算，A為基坑面積，m2。式中，q為單井出水能力，m3/d；r為過濾器半徑，m；l為過濾器進水部分的長度，m；k為含水層滲透系數(shù)，m/d。

3監(jiān)測結(jié)果分析

根據(jù)基坑支護設計方案和相關(guān)規(guī)范要求，確定本基坑5項監(jiān)測內(nèi)容，分別是42個位移觀測點（水平、豎向），15個周邊建筑物沉降觀測點，18個周邊地表沉降觀測點，12個深層水平位移（測斜）觀測點，7個水位觀測點。從基坑開挖開始監(jiān)測，到基坑回填結(jié)束監(jiān)測，共計觀測時間9個月，觀測次數(shù)為75次。在觀測過程中和觀測結(jié)束觀測后，各項監(jiān)測內(nèi)容最大變形值均未超過預警值［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預警值，變形最大值和最小值之差也很小，可見在整個變形監(jiān)測期間，對基坑的監(jiān)測是有效的，而且在位移或沉降變形較大或者突變時，及時加密了監(jiān)測頻率并進行了現(xiàn)場巡視檢查，對隱患點進行報警，很好地指導了施工，整個基坑監(jiān)測達到了方案要求。另外，監(jiān)測結(jié)果表明，基坑在使用過程中整體是安全的。

4結(jié)語

監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，本項目采用的方案經(jīng)濟、安全，縮短了工期，為以后類似環(huán)境條件復雜的基坑支護降水設計積累了寶貴經(jīng)驗。

參考文獻：

［1］機械工業(yè)第四設計研究院有限公司.宜陽中醫(yī)院整體遷建三期（綠地廣場地下車庫）巖土工程勘察報告書》（詳勘）［R］.洛陽：機械工業(yè)第四設計研究院有限公司，2016.

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［10］住房和城鄉(xiāng)建設部.濕陷性黃土地區(qū)建筑基坑工程安全技術(shù)規(guī)程：JGJ167—2009［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［11］住房和城鄉(xiāng)建設部.建筑地基基礎(chǔ)設計規(guī)范：GB50007—2011［S］.北京：中國計劃出版社，2012.

作者：趙繼濤 李良成 李超杰 單位：機械工業(yè)第四設計研究院有限公司