坡地建筑深基坑支护技术要素分析

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　　摘要：本文结合工程实例，对某基坑支护工程的坡地地形变化大、开挖深度差异大、对原山体稳定性要求高的特点，采用了自然放坡、土钉（锚杆）墙、抗滑桩+预应力锚索综合支护技术，解决了深基坑开挖对原山体边坡稳定性影响的问题，达到预期支护效果，。
　　关键词：深基坑开挖 山体稳定性 土钉（锚杆）墙抗滑桩 预应力锚索
　　一、工程概况
　　该工程位于山坡脚地段，拟建工程为6栋32层塔楼和1栋幼儿园，塔楼设四层阶梯式地下室。基坑开挖深度0～15.8m，基坑底边周长615m，底面积20149m2。基坑北侧紧邻山体边坡长253m。
　　该基坑的主要特点为：
　　1. 基坑周边环境复杂，基坑开挖边线距原山体坡脚线为4.3m～21.0m，必须考虑基坑开挖对原稳定山体支护结构的影响；
　　2. 地下室依山而建，呈阶梯状分布，场地高差大，地面标高为17.01～40.29m，基坑各边的开挖深度相差较大，最大深度为15.8m，而部分地段需填方；
　　3. 地层岩性差异较大，北侧靠近山体位置主要为中风化至微风化熔结凝灰岩，而南侧以人工填土层为主；
　　4. 地下水不丰富，地面山体雨水水量较大，防洪排水系统设置尤为重要。
　　二、场地工程地质条件［1］
　　1. 土层条件
　　根据地质勘察报告[1]揭露，场地内与基坑开挖有关的地层自上而下依次为：
　　1） 人工填土（①-1）：褐黄、褐红、灰黄色，由粘性土含30%～40%的碎石、块石以及建筑垃圾组成，结构不均，钻进困难，层厚0.5～11.5m,层底标高9.51～34.60m.
　　2) 粉质粘土（含块石）（⑦）：褐黄，褐红色，稍湿～湿，可～硬塑，局部含卵石、碎石块以及20～30mm块石，稍光滑，无摇振反应，干强度中等，韧性高中等等。层厚0.5～5.5m，层底标高7.71～31.68m。
　　3） 粉质粘土（⑧）：褐黄、褐红，灰褐色，由凝灰熔岩风化残积而成，稍湿～湿，可～硬，含10%～15%砾石，成分为石英，光滑，无摇振反应，感强的高，韧性中等，层厚1.1～15.0m，层底标高0.49～32.76m。
　　4） 全风化熔结凝灰岩（○14-1）：褐黄、褐红、灰褐色，遇水浸泡易软化，揭露层厚0.6～15.4m，层顶标高3.10～32.4m之间。
　　5） 强风化熔结凝灰岩（○14-2）：黄褐、灰褐色，揭露层厚0.6～15.4m，层顶标高在-4.01～34.9m之间。
　　6）中等风化熔结凝灰岩（○14-3）：黄褐、灰褐色，揭露层厚0.2～8.1m，层顶标高在-4.01～34.9m之间。
　　7） 微风化熔结凝灰岩（○14-4）；青灰色，裂隙稍发育，未钻穿，揭露层厚3.1～14.6m，层顶面标高在-11.32～28.36。
　　与基坑支护有关的各土层物理力学指标见表1。
　　 各土层物理力学指标表1
　　
　　
　　2. 水文地质条件
　　地下水主要赋存于第四纪土层中，属于潜水类型，水量不大，熔结凝灰岩中尚见少量裂隙水，主要靠大气降水补给，水位因季节及降雨情况而异，混合稳定水位埋深为1.50～11.30。
　　三、基坑支护方案
　　从开挖深度、周边环境和地质条件来看，该工程属于综合条件复杂的深基坑工程。在保证基坑安全和经济合理的原则下，结合本工程的特点，经计算比较后，根据开挖（回填）深度和土层岩性不同，主要采用以下几类支护结构：
　　1.自然放坡
　　主要布设在基坑南部，边坡高度小于4m，采用1:1自然放坡，表面喷射混凝土，砼强
　　度等级C20，厚度100mm，采用二次喷射工法，初喷厚度为50mm，终凝后用风水清洗砼层表面，挂φ6.5@200×200钢筋网，并用2根φ16钢筋做横向加强筋，再进行二次喷砼。
　　2.土钉（锚杆）墙
　　土钉（锚杆）墙支护结构主要布设在基坑其余位置以及地下室分界段，开挖边坡高度大于4m。土钉（锚杆）孔径为100mm，水平和垂直间距1500mm，梅花状布置，土钉（锚杆）杆体为φ25HRB335钢筋，长度为3.0～12.0m。注浆体采用P.O42.5纯水泥浆，水灰比0.45，注浆体强度M25，边坡表面喷射砼，砼强度C20，在基坑北侧靠近山体侧边坡喷射砼厚度为150mm，其余为100mm，横向加强筋与土钉（锚杆）连接。
　　3．抗滑桩+预应力锚索
　　根据土质条件、基坑深度及基坑顶边线与山体排水沟距离，在基坑北侧的山体设计采用抗滑方桩+预应力锚索支护结构。而幼儿园南侧为市政道路，室外活动场地为回填区，回填高度2～8m，在回填高度大于4m段采用桩板墙挡土+预应力锚索支护结构
　　1）北侧山体抗滑桩为1000×1500mm方桩，间距2000mm，桩间采用喷射砼挡板，厚200mm，配筋为φ12@200×200，砼强度等级为C25，抗滑桩要求桩端进入中风化2m；
　　2）幼儿园回填区挖孔桩桩尺寸为1200×1000mm，中心间距2200mm，桩端进入市政道路底面不小于7m，挖孔桩上接柱，柱尺寸同桩，柱间采用钢筋砼挡板，厚200mm，双向配筋φ14@200×200，砼强度均为C25；
　　3）根据山坡开挖深度的不同分别设1排至3排预应力锚索，孔径为150mm，横向间距2000mm，纵向间距2500mm，下倾角为15度，锚索索体为6φ15.2mm钢绞线，长度为21～25m，轴线拉力设计值为600kN。注浆采用二次压力注浆工艺，注浆材料采用P.O42.5水泥纯浆，水灰比为0.5，浆体强度等级M30，二次注浆压力2.5～5.0Mpa；
　　4）幼儿园回填区设置1排预应力锚索，下倾角为25度，横向间距2200mm，长度38m，其余技术参数同上。
　　4.重力式挡土墙
　　在幼儿园回填区回填高度小于4m段，采用重力式挡土墙支护结构，挡土墙采用毛石混凝土材料，砼等级为C25，毛石掺入量不大于总体积的25%，毛石强度等级不低于MU30。
　　沿山体边坡坡脚典型支护结构剖面见图2
　　
　　
　　四、基坑现场监测结果［2］
　　
　　本工程地质条件及周边环境复杂，工程特点突出，开挖和回填高度大，基坑施工过程中进行了第三方的现场监测，监测内容包括基坑四周土体水平位移观测、基坑四周建筑物、道路及地下管线的沉降等。
　　基坑开挖施工期间周围建筑物和地表的沉降和位移逐渐增大，最大沉降和位移均发生在基坑北侧的D4点，其累计沉降量为6.45mm，累计水平位移量为22.2mm，D4点位移较大的原因为：该段开挖深度大，实际地质条件和地层变化大，与勘察报告中所揭露的有较大出入。其余观测点的水平位移为1.0mm～17.7mm，随着开挖至基坑底，位移已趋于稳定，满足了规范要求。
　　
　　
　　五、结论
　　
　　1．坡地建筑深基坑开挖具有地形变化大、岩性复杂、基坑开挖深度差异性大等特点。在保证基坑开挖稳定性的同时，必须考虑基坑开挖对原山体边坡稳定性的影响。
　　2. 采用本文所述抗滑桩板墙+预应力锚索、土钉（锚杆）墙、自然放坡综合支护技术形式，可以减少山体对基坑稳定性的影响，满足了业主对于投资经济性和施工安全性的要求。
　　3. 本基坑支护工程成功的经验，可为国内同类型基坑支护提供借鉴和参考。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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