福田图书馆基坑支护工程的设计与施工

尹立新：福田图书馆基坑支护工程的设计与施工　１０１　福田图书馆基坑支护工程的设计与施工　尹立新　．　（哈尔滨－ｒ￣ｌ，大学。哈尔滨１５００９０）　【摘要】根据工程实例着重阐述了基坑土钉支护在设计、施工中存在的问题并提出自己的观点。　【关键词】基坑支护；土钉；信息化施工　【中图分类号】ＴＵ４７２　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】１００１—６８６４｛２００６｝０４—０１０１—０２　ＤＥ：　ＡＮＤ　Ｃ　Ｎ．　ＵＣＩＩｏＮ　０Ｆ　酊　旺ＮＧ　ＡＮＤ　Ｐ】　）ｑ　Ｇ　ＦｏＲ咖ＦＤＵ１　１ｏＮ　Ｗ．０ＲＫ　ＯＦ　ＦＩ】．Ｉ１ＡＮ　Ｕ田ＲＡＲＹ　Ｌｉ—ｘｉｎ　（Ｈａｒｂｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００９０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｌｃｅ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ａ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｄｕｒｉｎｇ　ａ￣ｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｎ￣Ｕｎｇ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｆｏｒ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｈｉｓ　ＯＷｎ．　ｏｐｉｎｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｐｉｔ；ｓｏｉｌ　ｎａｉｌｉｎｇ；ｉｎｆｏｎｎａｆｉｏｎａｌｉｚｅｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　福田区图书馆位于深圳市福田区景田路与商报路交汇　钢筋土钉（孔径８０—１０ｏｒｅ），采用水泥净浆，用量３０１，ｇ／ｍ。　处，建筑用地面积９２１８．４　，总建筑面积４４４０１．４　；地上１３　锚索：锚索长度分别为１８、１５ｍ，自由端为５ｍ。设计拉力为　层、地下２层，框架剪力墙结构。基坑坑底标高为６．１４ｍ，场　２８０、２００ｋＮ（南侧第２排为２８０ｋＮ），预拉力为２００、１５０ｋＮ（南侧　地平均标高约为１６．０ｍ。基础底板外边缘距红线距离：东侧　第２排为２００ｋＮ）；锚索采用２×７　钢绞线，钻孔倾角１Ｏ一　２．８ｍ，南侧１．８５ｍ，西侧最近处１２．７ｍ，北侧距红线８ｍ。场地　２０￣，孔径１３０ｍｍ，注浆采用水泥净浆。　东侧红线位置有一条直径２００ｒａｍ供水管，埋深约１．５ｍ，红线　２基坑支护施工　外３．８ｍ，另外一条供水管（钢管）。场地南侧红线外Ｏ．５ｍ处　２．１帷幕施工　为ＰＶＣ通讯管，红线外２．５ｍ处为钢筋混凝土污水管，管底　采用Ｉ，｜卜—５ｏ型深层搅拌机连续施工，保证搭接质量及　埋深约为３．５ｍ。基坑深度范围内地层自上而下分别为：①　成桩垂直度。摆喷帷幕间隔施工。为确定第二排搅拌桩桩　人工填土层：层厚２．７—５．９ｍ；②粉质粘土层：层厚１．３　顶高程，拟在帷幕轴线Ｅ　１０—１５ｍ布置一钻孔，以便探清砂　５．２ｍ；③粉砂：层厚０．６—３．０ｍ；④粗砂：层厚１．６０　５．２０ｍ；　层位置。在施工前进行搅拌桩成桩试验，检验工艺和设计参　⑤砂质粉质粘性土：层厚３．１—１４．８ｍ。　数是否可以满足设计要求，并确定水泥用量、搅拌提升速度。　１基坑支护设计方案　２．２土方开挖　１．１截水帷幕　土方开挖遵循分层分段开挖的原则，先周边后中间，先　选用连锁状深层搅拌桩连续墙作为截水帷幕，同时也起　东后西。周边土方开挖，其宽度开挖均应为９ｍ，以方便锚索　着超前支护的作用。因管线对搅拌桩施工造成影响，基坑东　施工。基坑土的开挖配合土钉墙的层段施工，挖一层周边土　侧改为摆喷帷幕。西、南、北３面布置（封闭式）双排搅拌桩：　方，土钉施工一层，每层开挖底面位于各层土钉下３００—　第１排布置于坑壁处；第２排上部为空桩，砂层段为实桩；桩　４００ｒａｍ处，严禁超挖。每段开挖边长为２４ｍ或３６ｍ，并隔段　间距为￣０ｍｍ（靠近基坑一侧的为４５０ｒａｍ），排距为３５０ｍｍ，　跳挖，保留土体待邻段支护完成２４ｈ后开挖。机械开挖时留　梅花状布置。基坑东侧帷幕采用三重管摆喷帷幕，桩间距　置１００ｍｍ厚土方由人工修整，严禁机械碰撞支护结构。基　１２００ｍｍ，摆喷角度３ｏ一３５。，桩顶高程１２．５ｍ，桩长１ｌｍ。　坑内设集水坑或集水井采用水泵抽水以确保坑底施工。　１．２土钉（锚索加强）支护设计　２．３土钉及锚索施工　（１）布置。均为直立开挖，北侧设７排土钉，西侧设８　土钉与土方开挖同时作业，平均每５ｄ一个施工流水层。　排土钉。东侧、南侧：土钉结合预应力锚索联合支护：东侧设７　钢筋土钉采用洛阳铲成孔，花管采用自制滑轨锤打入。　排土钉，１排预应力锚索，与第３排土钉问隔打入；南侧设７排　锚索成孔采取地质钻机成孔，泥浆护壁的方法。　土钉，２排预应力锚索，分别与第２，４排土钉问隔打入。　３施工中出现的问题分析及处理　（２）设计参数。土钉长度８　１０ｍ，倾角５。　１０￣，填土、　在东侧边坡第五排土钉、混凝土面层完成，挖完第六层　砂层采用打入式６４８ｍｍ，８＝３ｍｍ钢花管土钉，粘性土层用２５　土并完成钢花管打入时，靠南侧约３Ｏ１１１长度范围内第２排土　维普资讯 http://www.cqvip.com

ｌ０２　低温建筑技术　２００６年第４期（总第１１２期）　钉以上土体发生了滑动，由于护壁及腰梁的约束，土体未滑　入基坑内，混凝土护壁折断，腰梁混凝土开裂，基坑上部砖围　墙倒塌，现场及时组织回填护坡。　践证明在有地下管线的基坑边采取局部放坡是很有效的方　案，有利于地下管线的保护。在施工遇到障碍物时，土钉长　度不足时，设计方认为可以继续施工。地质报告中说明“分　通过现场实测表明，基坑腰梁及其下部喷射混凝土护面　发生了侧向（向基坑内）移动。实际测量腰梁水平最大位移　为３２０ｍｍ，第五排土钉护面混凝土最大位移为７２０ｍｍ，取水　平位移平均值计算，基坑侧向土方在１０＃锚索到２２＃锚索　间３１．２ｍ范围内超出原表面ｌ７．７　。竖向位移及水平位移　均较大的部位在１７＃锚索至２０＃锚索间，查施工记录及施　工联系单，第一排土钉在施工中遇障碍物，打入深度不满足　布于场地表层的人工填土层厚度变化较大，成分复杂，均匀　性差，工程地质性质很差……”另外多数研究表明，土钉设计　中第一排土钉虽然受力不大，但对土体的变形起至关重　要的作用，而土体的变形又是基坑土方失稳的重要因素。　４．３施工监测　设计要求：“基坑的设计与施工是一个信息化的过程，而　与基坑相关的监测是信息化的基础。此项工程是保障基坑　要求，此区间第一排土钉长度１．５ｍ长的３根，２ｍ长的２根，　３．３ｍ、８ｍ各一根，原设计长ｌＯｍ，土钉长度严重不足。在基　坑上部围墙根部，到基坑侧壁第二排土钉下面约３００ｒａｍ处，　形成一个滑移面，与水平方向夹角约为５０￣，与地质资料提供　的内摩擦角计算出的土体滑动面相符。此部分第一、二排土　钉大部分失去作用。　另外一个原因是地下管线削弱了土的摩擦力：６根直径　１Ｎ）ｎｍａ的地下光缆在１５＃锚索处由东北方进入围墙与基坑　间，斜向西南方在ｌ７～２２＃锚索间正位于滑移面上。第一排　土钉打入遇煤汽管，经过实际测量与理论计算，发现煤汽管、　光缆、摆喷桩的停浆面恰好均在此滑动面上。可以假想整个　过程分为两个阶段：第一阶段，上部土方的主动土压力和围　墙的自重克服了土的粘聚力和部分土钉的摩擦力，突然向基　坑内滑动，因有锚索腰梁及护壁混凝土的拦挡，使滑动的土　方和倒坍的围墙没有进入基坑，使该处钢筋混凝土面折断，　并向内倾斜，此现象与现场所见相同。第二阶段：土方滑动　后，呈三角形的滑动土体接近基坑边部，约４８ｋＮ／ｍ荷载及本　身产生的巨大冲力使基坑边部下沉，同时竖向压力的作用把　腰梁下部护面挤向基坑一侧。　３．１事故处理方案　设计方出具了加固方案：土体滑动段从围墙根部向腰梁　顶２００ｒａｍ放坡，采用长６００ｍｍ￣１６钢筋间距２ｍ挂钢丝网，１：　２．５水泥砂浆罩面Ｎ）ｎｍａ护坡；在坡面与帷幕间打入　钢　花管，长度６ｍ，间距５００ｒａｍ，跳打并注入纯水泥浆掺早强剂；　加固腰梁，重新锚定锚索，锚索索定拉力１５Ｔ，若达不到要求　重补锚索。　４设计及施工中存在的问题　４．１地质资料方面　本工程地质报告中给出的地下管线资料不详，基坑东侧　在土方滑动后发现基坑边有煤气管道和通讯管道。广东省　标准ＤＢＪｆｒｌ５—２０—９７（建筑基坑支护工程技术规程》中规　定：“在Ｉ区（水平方向为基坑边向外Ｈ范围）内有重要地下　管线，包括煤气管道、通讯电缆、高压电缆等，基坑的安全等　级为一级。”本工程设计中未说明基坑的安全等级，但从给出　的基坑变形控制报警值推算，东侧和南侧的基坑安全等级未　达到二级标准。　４．２设计方面　本工程在设计中存在不足之处：一是设计变更较随意：　原设计为基坑东西两侧上部局部放坡，因施工场地狭小变更　为直立开挖，自上而下的第１、２排土钉长度增加至１０ｍ，实　安全、施工顺利的重要环节。有关方面应提高对基坑监测的　重视程度，各方面大力配合……”工程基坑设计中明确了应　观测的水平及沉降观测点，并规定“监测工作由专业人员进　行，对监测结果及时进行反馈，发现异常情况及时通知施工　方和设计人员，以便采取对策；监测频率为每一层土方监测　２次，开挖至坑底后每周监测１次，底板完成后每２周监测１　次，直至土方回填。　本工程施工监测由业主发包给专业公司，总共进行了　３ｏ次观测。在ｌ２月２０日及ｌ２月２５日进行了两次测量，未　见有大的异常。在２ＯＯ４年１月１日事件发生后进行的测量　表明：发生土体坍塌的外围所设计的观测点沉降较大，达　６．３３ｒａｍ。在１月５日进行的测量中又未见有大的异常。　施工监测存在的问题：在分层分段开挖阶段，测量频率　未达到设计的要求，水平位移报警值亦未有详细说明，在有　重要管线部位应有更严格的变形控制，也可看出监测方未完　全理解设计意图。监测方应密切配合设计、施工方，根据工　程的进度进行有针对性的测量，重点部位加密测量，及时对　基坑的稳定性进行分析，如有变化可及时采取措施。　４．４基坑支护的施工　随着城市建设的发展，地下空间越来越小，地下管线也　越来越复杂，限于地下管线施工的精度、勘察时取点的不同、　档案资料不详等因素，对于地质报告中提供的地下管线水平　及竖向坐标数据，只能供参考，对于较浅的应在现场采取人　工探测具体位置，并及时通知设计及勘察部门。施工方在基　坑支护具有较丰富的施工经验，但多数人员在理论上理解不　深。基坑支护工程的成败与优劣在很大程度上有赖于技术　人员的知识水平与工程经验。　５结语　我国在基坑土钉支护的应用实践上也取得了很大成绩，　与国外相比，对土钉还缺乏深入系统的研究，施工技术和水　平较低，许多工程技术人员对这一技术还不了解，在信息化　施工方面尤为落后。基坑支护在设计、施工、监测上存在不　同程度的脱节，为从根本上改善这种状况，笔者建议基坑支　护工程的施工在管理上推广总承包的模式，同时详细准确的　地质资料是设计的基础，具有一定的理论知识和丰富的实践　经验的工程技术人员是施工顺利进行的保证。　［收稿日期】２０Ｏ６—０４—２５　［作者简介】尹立新０９６９一），男，黑龙江海伦人，硕士研究生，　从事建筑结构工程专业。