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閱讀 9081 次 中國西部急救創傷中心醫療大廈深基坑支護設計與施工實例

摘要:本文通過對中國西部急救創傷中心醫療大廈深基坑設計與施工進行介紹,對于基坑周圍建筑物經變形監測,基坑側壁及周圍已有建筑物的變形數據均正常,未見破壞性裂縫,事實說明該基坑設計合理、施工質量可靠,為以后類似的工程提供了可靠的工程實例。...
 
中國西部急救創傷中心醫療大廈深基坑支護設計與施工實例
 
宋學慶   劉中天
(信息產業部電子綜合勘察研究院   710054   西安)
一、工程概況
      中國西部急救創傷中心醫療大廈位于西安市南關,南稍門十字東北角,南鄰友誼東路。該建筑主樓地上25層,總高度100.0m,裙樓6層,高度29.0m,框剪結構,擬采用樁筏基礎,基坑開挖深度10.30~12.70m,開挖面積約3200㎡,地下水位降深約8.0m。該基坑屬深基坑,基坑周邊建筑物多,相鄰距離小,放坡條件不充分,該基坑與周圍建筑物的位置關系詳見圖1。

                     圖1   基坑平面位置、支護形式分布及降水井平面位置圖
 
二、場地巖土工程條件
      根據勘察報告,基坑開挖深度范圍內的地層詳見表1。本場地地下水屬潛水類型,穩定水位埋深6.00~7.40m,該項目采用管井井點降水方案。
                                           表1          地層描述及參數表
地層
描述
層厚(m)
重度(kN/m3
粘聚力(kPa)
內摩擦角Φ(°)
雜填土
①-1
雜色,以建筑垃圾為主,含大量磚瓦碎塊、石子、灰渣等,混有少量粘性土,土質不均,結構松散
0.40
2.40
 
-
-
素填土①
褐色,以粘性土為主,含少量白灰、磚屑等雜質,土質不均,結構松散
0.90
5.00
16.2
16
15.0
黃土②
褐黃色,可塑,具大孔、蟲孔,含蝸牛殼,土質均勻,具有濕陷性
0.70
3.70
16.5
21
18.0
黃土③
和黃色,可塑~軟塑,具蟲孔,含蝸牛殼、少量鈣質薄膜及鈣質結核,不具濕陷性
4.70
6.40
18.3
(水下8.3)
20
13.0
古土壤④
褐紅色,可塑,團粒結構,含少量鈣質條紋及鈣質結核,層底鈣質結核層較多
2.30
5.10
19.0
(水下9.0)
16
19.0
備注:表中C、Φ值是根據勘察報告中試驗指標,結合我院研究成果綜合取值。
 
三、支護與降水設計方案
      本基坑開挖深度大,屬于深基坑,該基坑東側及北側均有建筑物、南側有主干道、西側有上下水管線等,且距離近,如支護結構破壞,土體失穩或變形過大對基坑周圍建(構)筑物地下結構影響很嚴重,屬一級安全等級,重要性系數γ0=1.10。由于本基坑需要降水,水位降深約8m,必須采取合理的降水方式,以便較好地控制基坑周邊建筑物的沉降及變形,滿足基坑和周邊建(構)筑物的安全要求。
 
      3.1支護方案
      根據基坑周圍建筑物分布情況,將基坑分為A、B、C、D、E、F共6段,不同地段采用不同的支護形式。為了便于施工,經計算,本工程的錨桿均采用:孔徑 150mm,鋼筋為1 25mm;土釘均采用:孔徑130mm,鋼筋為1 25mm。
 
      3.1.1基坑東側、北側(即F段)
      本基坑東側約2.0m處有3~4的磚混結構民房,其結構整體性差,稍有變形即會開裂,無放坡條件;同樣,基坑北側約1.5m處有4~5層老住院樓,磚混結構,承受變形能力差,無放坡條件,因此,基坑東側及北側采用鋼筋混凝土灌注樁加預應力錨桿聯合支護體系進行支護(見圖1)。灌注樁選用φ800㎜樁徑,樁長18m,樁間距1.6m,在-4.0m處施加一道預應加錨桿,其長度為20m,自由段長5.0m,錨固段15.0m(見圖2)。
 
                               圖2      基坑東側、北側樁、錨支護結構圖
      3.1.2基坑南側東段(即A段)
      基坑南側有主干道(友誼東路),距基坑開挖線約8m,有大量車輛通過,基坑南側東段選用土釘墻進行支護,此段基坑深10.30m,放坡按距離控制,放坡2.0m(放坡系數約為0.20)。考慮到填土的影響,第一排土釘布置在距地面1.5m,以下每1.3m一排土釘,共7排土釘(見圖3)。
 
      3.1.3基坑南側西段及基坑西側南段(即B段)
      基坑南側有主干道,距基坑開挖線約5m,有大量車輛通過,基坑南側東段選用土釘墻加預應力錨桿方式進行支護,此段基坑深12.20m,放坡按距離控制,放坡2.0m(放坡系數約為0.16)。考慮到填土的影響,第一排土釘布置在距地面1.5m,以下每1.3m一排土釘,共8排土釘,其中在第三排土釘位置采用預應力錨桿(見圖4),錨桿與土釘間隔布置,土釘及錨桿水平間距均為1.30m。預應力錨桿總長18.0m,錨固段長14.0m,自由段長4.0m。
 
                                       

                    圖3基坑南側東段土釘墻支護結構圖                                 圖4 基坑南側西段土釘墻加預應力錨桿支護結構圖
      3.1.4基坑西側中段(即C段)
      基坑西側距離基坑開挖線3.0m外為一條小巷(僅容汽車單幅通過),基坑開挖線以外約1.0m處分布有電纜溝、上下水管線,必須采用合理可靠的支護措施,以確保其安全性。該段基坑深12.70m,放坡按距離控制,放坡1.50m(放坡系數約為0.12)。此段共布設8排土釘加1排錨桿,考慮到地下管線的分布,第一排土釘布置在距地面1.8m,以下每1.3m一排土釘,共8排土釘,其中在第三排土釘位置采用預應力錨桿(見圖5),錨桿與土釘間隔布置,土釘及錨桿水平間距均為1.30m。預應力錨桿總長18.0m,錨固段長14.0m,自由段長4.0m。
 
                  
      圖5基坑南側西段土釘墻加預應力錨桿支護結構圖                       圖6 基坑西側北段土釘墻支護結構圖
 
      3.1.5基坑西側北段(即D段、E段)
      D段基坑深度10.80m,E段基坑深10.50m,放坡按距離控制,放坡1.50m(放坡系數約為0.14),共布設7排土釘(見圖6),土釘豎向間距及橫向間距同C段。
 
      3.2降水方案
      根據勘察報告,本場地地下水位埋深約為6.00~7.40m,考慮到毛細水對施工作業面的影響,基坑內水位需降到-14.0m,因此水位降水深約8.0m,經計算并結合地區經驗,選用井點降水方案。在基坑周邊共布置16個降水井(詳見圖1),井深均為28m,井管選用φ500mm的砼濾管,為防止降水產生附加的不均勻沉降,降水初期嚴格控制出水量,并使其逐漸加大,從而控制水位使之逐漸加深,并達到了預期的效果。
 
四、施工要點及設計優化
      本項目基坑深度為10.30~12.70m,周邊情況復雜,根據基坑周圍建筑物、管線、道路的分布情況,分段采取不同的支護方案。基坑東側、北側采用鋼筋混凝土灌注樁加預應力錨桿聯合支護體系,基坑南側東段及基坑西側中段均采用放坡結合土釘加預應力錨桿支護,基坑南側西段及基坑西側均采用放坡結合土釘墻支護體系。土錨墻的施工質量直接關系到基坑北側、東側建筑物及南側道路的安全,由于土、錨結構受到的側向壓力較大,因此必須保證土釘墻加預應力錨桿的各道施工工序嚴格設計要求施工,確保施工質量,必要時及時調整土、錨結構的施工組織設計和施工安排,及時優化支護方案,如基坑西側施工到第6排土釘時,當鉆孔進到6m時,遇地下水從孔口溢出 ,經計算及時決定加大西側降水井的出水量,使降深增加,同時調整該排土釘的傾角及長度,及時調整了第三排錨桿預應力施加值,使施工順利完成,保證了基坑南、北兩側建筑物的安全。
 
      基坑東側、北側兩側施工中,主要以控制排樁、冠梁錨桿的施工質量、預應力錨桿的張拉鎖定值為控制重點。基坑西側的基坑深度大,嚴把施工質量,保證了基坑周邊的穩定和安全。
 
五、基坑施工變形監測
      為確保基坑支護體系,在基坑開挖及基礎施工期間的安全與穩定,保證周邊建(構)筑物,地下管線的安全,對該深基坑變形和臨近建筑物進行了全程監測,因故本工程基坑在開挖至-5.0m時停工3年,在復工之后進行的基坑支護進行了基坑側壁及周圍建筑物的變形監測,所觀測到的數據均正常,未見異常變形數據(受篇幅影響影響,變形監測數據及曲線圖略),自該基坑開挖完成、建筑物地面以下結構施工完成,直至基坑回填完畢,周圍建筑物、道路、管線等均未見裂縫或破壞跡象,事實表明該基坑的設計是安全合理的,施工質量是可靠的。
 
六、結論  
      6.1本工程基坑開挖度-10.30~12.70mm,基坑周邊建筑物、道路、地下管線分布較多,距離基坑近,對變形要求較高根據場地的具體情況,在確保安全的前提下,兼顧經濟,技術合理可行的原則,本基坑東側、北側兩側采用鉆孔灌注樁加一道預應力錨桿,其它地段根據周圍建筑物、道路、管線及基坑深度等分別選用土釘墻加一道預應力錨桿支護體系或土釘墻支護結構。當基坑開挖完、地面以下結構施工完、直至基坑回填完成,經變形監測,基坑及周邊建筑物變形數據正常,建筑物未見裂縫或破壞跡象,事實證明了該方案是可行的,有效地控制了基坑變形,達到了預期的效果。
 
      6.2為了確保臨時近建筑物、道路,地下管線的安全,對本深基坑的支護結構,周邊建筑物進行了全程監測,并根據降水,開挖及監測數據的變化情況,及時對原設計進行了優化調整,結果證明該基坑支護降水設計方案選型合理、可行。
 
依據標準及參考文獻
[1]行業標準《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-99),中國建筑工業出版社
[2]劉建航,侯學淵《基坑工程手冊》中國建筑工業出版社,1997
[3]國家標準《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330-2002),中國建筑工業出版社
[4]國家標準《建筑樁基技術規范》(JGJ94-94),中國建筑工業出版社
 
(本文來源:陜西省土木建筑學會  文徑網絡:文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)
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