欒國棟

(山東省第三地質礦產勘查院，山東 煙臺 264011)

1 項目概況

擬建的煙臺市某商業(yè)廣場一期工程位于煙臺市芝罘區(qū)。擬建建筑北側為地下兩層，±0.00為黃海高程6.50 m，基坑底標高約-4.5 m，北側地表標高約為5.0 m，基坑深度9.5 m；南側為地下一層，基坑底標高約為-1.0 m。地表標高5.5～8.5 m，基坑深度6.5～9.5 m。外圍基坑支護長度約1065 m，一二層地下室之間支護長度272.3 m。

2 地質環(huán)境

2.1 基坑周邊環(huán)境

(1)基坑東南側有1棟6層住宅樓(天然地基，基礎埋深2.0 m)，距離地下室外墻最近距離約21.16 m。

(2)基坑南側放坡頂部有一擋墻，距離放坡頂邊線最近距離4.66 m。

(3)基坑西側有1棟4層樓房(天然地基，基礎埋深2.0 m)，距離地下室外墻最近距離23.72 m。

(4)基坑北側為芝罘屯路，距離地下室外墻最近距離約29.88 m。

(5)基坑距離周邊地下管線較遠，無影響。

2.2 場地地質條件

經鉆探揭露，擬建場區(qū)內地層主要發(fā)育第四系沖洪積的粉質黏土、海陸交互相沉積的細砂，海相沉積的細砂，濱海瀉湖相沉積的淤泥、淤泥質細砂，沖洪積的礫砂，基底為下元古界粉子山群崗崳組云母片巖及燕山期花崗巖，現(xiàn)分述如下：

① 雜填土(Q4ml)，該層呈黃褐色、灰褐色，成分為黏性土含大量磚塊、灰渣及砂礫石。該層成分混雜，性質不均，不應做為天然地基持力層。

② 粉質黏土(Q4al+pl)，該層呈黃褐色，褐黃色，軟塑～可塑狀態(tài)，切面稍光滑，干強度中等，韌性中等，黏粒含量不均，局部相變?yōu)榉弁?，含少量鐵、錳質結核，局部夾薄層粉細砂(0.1～0.4 m)。

③ 細砂(Q4mc)，該層呈褐黃至灰黃色，飽和，松散～稍密狀態(tài)，主要礦物成分為石英、云母及少量暗色礦物，分選性及磨圓度良好，局部夾粉質黏土薄層。

④ 細砂(Q4m)，呈灰黃色、褐黃色，飽和，稍密～密實狀態(tài)，主要礦物成分為石英、云母及少量暗色礦物，分選性良好，磨圓度一般，局部相變?yōu)橹猩啊?/p>

④-1淤泥(Q4m+h)，呈灰黑色，軟塑～流塑狀態(tài)，切面光滑，干強度中等，具有觸變和流變性，黏粉粒含量不均，局部相變?yōu)橛倌噘|黏土或淤泥質粉質黏土混細砂，可見大量海生貝殼殘骸及腐殖質，具有淤臭味。該層為場區(qū)新近沉積的軟弱下臥層。

④-2含淤泥質細砂(Q4m+h)，呈灰褐色，灰黑色，松散狀態(tài)，飽和。主要礦物成分為石英、含云母片及黏性土，含大量海生貝殼殘骸，分選性一般，磨圓度較差，局部為含淤泥質粉砂混黏性土。

⑤礫砂(Q4al+pl)，呈淺黃至褐黃色，中密～密實狀態(tài)，飽和，主要礦物成分石英、長石及暗色礦物，分選性差，磨圓度中等，局部含礫碎石，粒徑一般10～20 mm，成分以石英質為主。

⑥全風化云母片巖(Pt1fg)，灰黃色～黃綠色，巖心呈砂土狀，手易捏碎，具滑膩感，主要礦物成分為次生黏土礦物及云母，原巖組織、結構已基本上破壞，為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，呈散體狀結構，巖體基本質量等級為Ⅴ級，該層風化程度極不均，易泥化、軟化。

⑦強風化云母片巖(Pt1fg)，灰黃色～灰褐色，巖心呈碎片狀、碎塊狀，手可捏碎，具滑膩感，主要礦物成分為云母及次生黏土礦物，原巖組織、結構已大部分破壞，鱗片變晶結構，片狀構造，為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，呈散體狀結構，巖體基本質量等級為Ⅴ級，易軟化。該層局部被后期花崗偉晶巖巖脈侵入，強度差異較大。

⑦-1強風化花崗巖(γ2)，呈褐黃色、黃灰色， 巖心呈碎塊狀，主要礦物成分為石英、長石及次生礦物，原巖組織、結構已大部分破壞，粗粒花崗結構，塊狀構造，為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級，巖石的風化程度隨著深度的加深而逐漸減弱，節(jié)理裂隙極發(fā)育。

⑧中風化云母片巖(Pt1fg)，呈灰褐色，灰綠色，鱗片變晶結構，片狀構造，主要礦物成分云母、長石、石英，裂隙面上可見次生礦物，原巖結構部分破壞，該層局部侵入薄層(0.10～0.40 m)花崗偉晶巖巖脈。巖石堅硬程度為軟巖，巖體完整程度屬破碎、較破碎，呈裂隙塊狀結構，巖體基本質量等級為Ⅴ級，巖心多呈短柱狀、柱狀，RQD=27～64。

⑧-1中風化花崗巖(γ2)，呈淺黃色，黃灰色，粗?；◢徑Y構，塊狀構造，主要礦物成分石英、長石、少量云母，裂隙面上可見次生黏土礦物，原巖結構部分破壞，巖石堅硬程度為軟巖，巖體完整程度屬較破碎、較完整，呈塊狀結構，巖體基本質量等級為Ⅳ級。巖心多呈短柱狀、柱狀，RQD=34～75。

2.3 水文地質條件

根據本次勘察并結合場地東側金長城大廈及經緯廣場工程的水文地質資料，本場區(qū)水文地質條件不復雜，地下水屬第四系孔隙潛水及基巖裂隙水。場區(qū)內第四系孔隙潛水，主要含水層為細砂及礫砂?；鶐r裂隙水賦存在全風化云母片巖、強風化云母片巖及強風化花崗巖的風化及構造裂隙中，具有富水量極不均勻性，雖然整體富水性較差，但云母片巖中常夾有石英巖脈、花崗巖等硬質巖，侵入接觸帶極易形成基巖富水帶，致使局部涌水量大，場地西南側緊鄰垛山(海拔高度約200 m)，垛山有大面積匯水區(qū)，匯集雨水，經基巖裂隙滲透，補給場區(qū)。第四系孔隙潛水及基巖裂隙水相互連通、水力聯(lián)系良好，二者隨季節(jié)變化相互補給。

為準確確定各鉆孔初見水位，在鉆孔施工時對地下水位以上土層進行干鉆，測得各鉆孔初見水位；穩(wěn)定水位在鉆探施工結束24 h后進行量測?？辈焓┕て陂g對地下水位進行觀測，發(fā)現(xiàn)地下水位日變化幅度小于50 mm，說明地下水位穩(wěn)定。勘察期間實測地下水位標高平均值3.4 m。

據區(qū)域水文地質資料，場區(qū)地下水動態(tài)變化主要受季節(jié)影響，年最大變幅約為2.0 m。由場地的位置及地形地貌特征可見，擬建場區(qū)地下水主要以大氣降水及場地南、西部丘陵、山區(qū)地下水側向徑流補給；主要排泄方向由西南向東北，排泄方式是地下逕流及人工開采。

2.4 基坑設計相關參數(shù)

基坑設計相關參數(shù)見表1。

表1 基坑設計相關參數(shù)

3 設計方案

根據建設單位要求及現(xiàn)場實際情況并結合勘察報告所提供的地質情況，可采用的支護方案：①鋼筋混凝土排樁+錨索；②SMW工法+錨索；③放坡土釘墻。從安全、經濟、可行、使用等多方面考慮，基坑支護采用樁錨支護和放坡掛網噴砼支護；降排水方案的選擇采用高壓旋噴止水帷幕、降水井和明排。

3.1 支護樁

根據基坑周邊的不同條件及地質情況，將支護樁按2種情況設計，詳見表2。

支護樁采用長螺旋鉆孔工藝，泵送砼采用超流態(tài)細石砼，塌落度控制在180～220 mm，保護層厚度50 mm，砼灌注完畢后立即下入鋼筋籠，謹防砼灌注時間過長導致下入鋼筋籠困難，影響成樁質量。支護樁采用低應變動測法檢測樁身完整性，檢測數(shù)量不少于總樁數(shù)的20%，且不得少于5根；當根據低應變動測法判定的樁身缺陷可能影響樁的水平承載力時，應采用鉆芯法補充檢測，檢測數(shù)量不少于總樁數(shù)的2%，且不得少于5根。

工藝流程：定位放線→鉆機就位→鉆機成孔→泵送砼、提鉆→移機→下鋼筋籠→成樁。

3.2 錨索

各種樁型相匹配的錨索詳見附表3。

施工使用專業(yè)錨桿鉆機套管跟進成孔，確?？妆诓惶?。注漿采用二次注漿法，材料為P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，首次注入純水泥漿，水灰比為0.45，注漿壓力<0.5 MPa，二次注入純水泥漿，水灰比為0.55，注漿壓力控制在2.5～5.0 MPa，兩次注漿間隔時間控制在10～20 h，以增大錨索的錨固力。錨索的檢測數(shù)量應取各類型錨索數(shù)量的5%，且各類型錨索檢測數(shù)量不得少于3根。

工藝流程：定位放線→鉆機就位→入射角定位→鉆機套管跟進成孔→清孔→孔內注漿→放鋼絞線→提出套管→補漿→二次注漿→錨索施工完畢。

表3 錨索明細表

3.3 冠梁

樁頂設置冠梁，斷面400×(600)800，主筋6Φ16，4Φ14，箍筋Φ8 mm@200 mm，砼為C25。冠梁側面應設置錨索施工預留孔，以備錨索施工。施工要求清理樁頭扶正樁的鋼筋，按施工規(guī)程要求支模板，綁扎鋼筋，澆筑混凝土，并搗實，然后進行成品養(yǎng)護。

3.4 止水帷幕

3.4.1 施工控制

在支護樁間采用高壓旋噴止水帷幕封堵樁間空隙，止水帷幕采用三管高壓噴射注漿工藝。施工時噴射點設在兩支護樁外切線中點，擺噴角設置180°，向基坑內噴射呈半圓狀噴射。在斷面3、4坡頂外3.0 m，自坡頂下1.0 m采用高壓擺噴止水帷幕。鉆孔間距1.3 m，止水帷幕采用三管高壓噴射注漿工藝。止水帷幕明細見表4。

3.4.2 高壓旋噴止水帷幕的主要施工參數(shù)

水泥采用32.5R水泥，帷幕搭接長度>200 mm，提升速度(擺噴)100～120 mm/min，注漿密度1.5～1.6 g/cm3，回漿密度≥1.20 g/cm3。

表4 止水帷幕明細表

3.4.3 工藝流程

定位放線→鉆機就位→鉆機引孔→高壓擺噴設備就位→調整垂直度→噴水鉆進→制備水泥漿→達到預定深度→高壓噴漿→提鉆、噴漿→成樁(墻)。

3.5 腰梁

3.5.1 使用材料

在支護樁內側錨索標高處設置1根150 mm×150 mm“H”型鋼焊接鋼腰梁，腰梁填充砼為C25，承壓板為150 mm×150 mm×10 mm鋼板。

3.5.2 施工控制

安裝腰梁，將腰梁先用鋼楔固定然后用C25砼填充密實，砼強度達到50%后，按設計要求的拉力值張拉鎖定。

3.5.3 工藝流程

制作腰梁→平整地坪→修整支護樁→放置腰梁→調整傾角→填充砼→固定腰梁→安裝錨具→按要求應力張拉鎖定。

3.6 放坡掛網噴砼

斷面3、斷面6采用1∶1.25放坡掛網噴砼，支護深度9.5 m；斷面4、斷面5采用1∶1.25放坡掛網噴砼，支護深度6.5 m。坡面不設置土釘，面層采用細石噴射砼，強度為C20，厚度為60 mm，內設鋼板網規(guī)格HEM50100/3030，上下段鋼筋網搭接長度300 mm。坡頂向外延伸1.0 m，并在坡面和最外緣設長1.0 mΦ14鋼筋釘入地面水平豎直間距2.0 m。坡面設置Φ50 mm泄水孔，縱橫水平間距2.0 m。

斷面1、2樁錨支護上采用1∶1放坡掛網噴砼，高度1.0 m，平臺1.0 m。

工藝流程：坡面開挖→清理坡面→掛鋼板網→自上而下噴射砼→養(yǎng)護。

3.7 放坡土釘墻

斷面7基坑深度3.5 m，采用放坡1∶1放坡土釘墻支護，設置1層土釘，土釘長度4.5 m，孔徑110 mm，內插一道4.5 mΦ18鋼筋，面層采用細石噴射砼，強度為C20，厚度80 mm，內設Φ6 mm@200 mm鋼筋網，上下段鋼筋網搭接長度300 mm。坡頂向外延伸1.0 m，并在最外緣設一道長1.0 mΦ14鋼筋釘入地面水平間距2.0 m。坡面設置Φ50 mm 泄水孔，縱橫水平間距3.0 m。

錨桿注漿材料采用普硅42.5 R純水泥漿，水灰比0.45，注漿時要保證孔內漿液飽滿，待孔口漿液外溢后方可停止注漿，如漿液回落要及時補漿。錨桿與橫向肋筋焊接連接，肋筋采用2Φ16鋼筋焊接組成。

工藝流程：坡面開挖→(錨桿施工)→清理坡面→掛鋼筋網→自上而下噴射砼→養(yǎng)護。

3.8 疏干井

在斷面5、6坡面上、出土坡道及基坑內部設置44眼疏干井，井徑400/700 mm，井深12.0 m。南側水井間距12 m，東側水井間距30 m。在靠近北側樓房和東南側樓房場地內布設7眼回灌井，同時做觀測井使用，井徑400/700 mm，井深12.0 m。

采用水井鉆機在事先布設好的孔位處成孔，成孔后將包好1層40目紗網的砼管下入孔中，砼管連接處用竹片固定捆牢，注意井管下入時一定要置于鉆孔中心位置(連接部位不許錯臺)，確保濾水層間隙>100 mm。在砼管與孔壁間均勻填充≤5 mm瓜子石，井底充填礫石濾水層壓井，井口處填500 m黏土，并夯實，以防地表水滲入。成井后立即采用6 m3空壓機洗井，直至水清無砂為止。

3.9 坑內明排

基底邊緣均勻布置16口集水井(500 mm×500 mm×800 mm)，并由排水盲溝(500 mm×500 mm)相連，盲溝內填充20～40 mm石子。

3.10 排水明溝

在基坑頂邊緣設置500 mm×500 mm磚砌排水明溝。

4 基坑土方開挖方案

土方開挖要密切配合支護施工，土方開挖時應根據每層錨索設計標高超挖500 mm，待該層錨索施工張拉鎖定完畢后，進行下層土方開挖，直到土方開挖至基底。另外，應根據現(xiàn)場情況，由土方單位、支護施工單位、監(jiān)理單位、建設單位共同商定出土坡道的設置與變更，使挖土、出土、支護施工緊密結合，提高基坑支護整體施工效率。

5 基坑及周邊變形觀測

(1)基坑開挖前應由有資質的監(jiān)測單位編制基坑監(jiān)測方案，監(jiān)測項目應包含：支護結構水平位移、周圍建筑物及地下管線變形、地下水位、支護樁內力、錨桿拉力、支護樁變形、土體分層豎向位移。

(2)在施工過程中應嚴格監(jiān)測基坑變形，在土方開挖前應布設好變形監(jiān)測點，并測量記錄基準數(shù)據。

(3)在場區(qū)兩側施工區(qū)域外圍30～50 m處設置3個基準點，通過基準點向場區(qū)周邊布設水平位移、沉降監(jiān)測點。

(4)水平位移監(jiān)測點每直線邊不少于3個，且間距不大于15 m。

(5)基坑監(jiān)測等級按二級監(jiān)測。支護結構頂部水平位移報警值≤50 mm，變形速率≤6 mm/d；支護結構頂部豎向位移報警值≤30 mm，變形速率≤4 mm/d；支護結構深層水平位移報警值≤75 mm，變形速率≤6 mm/d；基坑周邊地表豎向

位移報警值為≤60 mm，變形速率為≤6 mm/d。地下水位變化報警值≤1000 mm，變化速率≤500 mm/d；臨近建筑位移報警值≤30 mm，變化速率≤3 mm/d。

(6)基坑監(jiān)測自基坑開挖前進行初始觀測，基坑回填完成后終止觀測，基坑開挖期間監(jiān)測頻率為1次/2～3 d，變形速率過快或變形量過大時應提高監(jiān)測頻率，并將監(jiān)測結果報告相關單位。

6 應急預案

(1)支護工程施工過程中出現(xiàn)險情時應做好支護結構和周邊環(huán)境異常情況收集、整理及匯編等工作，并及時修正設計方案。

(2)施工過程中當出現(xiàn)變形過大、變形速率過快，周邊出現(xiàn)沉降、開裂等險情時應立即停止施工。根據險情原因，選用適當有效的應急措施：①土方開挖時，應先開挖基坑支護工作面處，如有變形或漏水，可立即用附近土方回填，增加被動土壓力；②按程序控制卸減坡頂主動荷載；③采取內撐、注漿、增加錨索的方法對支護結構加固；④對險情段加強監(jiān)測密度；⑤將現(xiàn)場情況盡快通知設計人員，對設計進行復審。

(3)如基坑外側由于不均勻沉降引起地面開裂，在開裂部位采用打孔注漿封堵方法，注漿時選用高標號速凝水泥，摻入早強劑。

(4)遇強臺風暴雨天氣禁止露天作業(yè)，機電設備要用塑料布嚴密覆蓋，安裝接地及避雷針等防雷安全裝置。在基坑周圍設小護堤，并挖好排水溝，以防雨水大量流入基坑內?；觾仍鲈O槽溝和集水井，備好大泵量水泵，及時排除基坑內積水。施工現(xiàn)場應備用各種搶險物資及各種機具。

7 應用效果

基坑支護方案設計合理，既充分考慮了地層、水文地質條件和周邊的建筑物等環(huán)境條件，又兼顧了降低施工成本。工程施工中，項目人員嚴格按設計規(guī)范監(jiān)管施工，基坑開挖過程中沒出現(xiàn)任何安全問題，受到了業(yè)主和監(jiān)理方的好評。