设计、施工与监测

珠海丽景湾花园基坑支护设计、施工与监测湖北地矿建设工程承包集团有限公司华南分公司毛怡法冯诚2010.11一、工程概况珠海市丽景湾二期B区综合楼基坑支护工程位于珠海市海燕路与凤凰路交汇处东北角，属市区繁华地段。其东侧北段为7~8层住宅楼，基础型式为管桩和天然地基，东侧南段为在建的高层建筑，东侧距离海边约100米；南侧为海燕路；西侧为凤凰路，西南侧为9层明珠酒店，天然地基；北侧6米处为已建的扬名广场。该项目占地面积10000m2，建筑面积约100000m2，地下三层，地上13层，总高度近80m，框架剪力墙结构，桩基础为预应力管桩。本工程基坑开挖深度为17.2~19米，是目前珠海市最深基坑。二、基坑支护设计概况本基坑设计采用直立开挖，主体支护结构为桩锚加支撑支护，即钻孔灌注桩加预应力锚索，基坑角部采用钢筋砼支撑，其中钻孔桩桩径为1.2米，桩间距为1.4米，预应力锚索分为两种，上部砂层采用自进式预应力锚索，锚索长度一般为24m，每根锚（两索）设计抗拔力280KN；下部粘性土层中采用成孔预应力锚索，成孔直径为150mm，锚索长度为28~34米，设计抗拔力500~600KN；角部支撑系统采用钢筋砼梁加钢立柱支护，其中钢筋砼围檩截面为1200mm*700mm，支撑梁截面为800mm*700mm，立柱桩直径为0.8米。止水采用桩间二重管高压旋喷桩，旋喷桩桩径不小于600mm，桩端进入进入相对隔水层不小于1.5m，并且进入基坑开挖底面以下不小于2米。详见基坑支护设计平面图、基坑支护典型剖面图。二、基坑支护设计概况ACDEGHJLMNQTBFPS角撑700×900连梁500×500立柱桩?800腰梁600×500围檩700×1000钻孔灌注桩冠梁1200×800?1200@1400OKR出土坡道BK1BK3BK2BK4BK6BK9BK7ZK4ZK17ZK20B1角撑900×800连梁500×500角撑700×900连梁500×500角撑700×900连梁500×500基坑支护设计平面图旋喷桩Φ600@1400-28.70m安全护栏1200×800冠梁基坑支护典型剖面(6a-6a')-16.20m双管旋喷旋喷桩钻孔桩YM9成孔?1504φ15.2钢绞线L=28m@2.8mα25°自由段长6.0m设计抗拔力500KN锁定值280KN钻孔桩Φ1200@1400-20.7mYM8成孔?1504φ15.2钢绞线L=32m@1.4mα25°自由段长6.0m设计抗拔力580KN锁定值320KN600×500腰梁排水沟300×300桩间C20喷砼Φ6@200×200短锚L=3m@1.4mα15°C20喷砼80mm-0.50m截水沟300×300700×500腰梁BK4砾砂砾砂人工填土(砂)砾质粘性土-8.93m-13.93m-16.83m-18.83m淤泥质土YM1自进式锚索2φ15.2L=24m@1.4mα10°自由段长6.0m设计抗拔力280KN锁定值125KNYM3自进式锚索2φ15.2L=24m@1.4mα10°自由段长6.0m设计抗拔力280KN锁定值125KNYM2自进式锚索2φ15.2L=24m@1.4mα10°自由段长6.0m设计抗拔力280KN锁定值125KNYM5自进式锚索2φ15.2L=24m@1.4mα10°自由段长6.0m设计抗拔力280KN锁定值125KNYM4自进式锚索2φ15.2L=24m@1.4mα10°自由段长6.0m设计抗拔力280KN锁定值125KNYM7自进式锚索2φ15.2L=24m@1.4mα10°自由段长6.0m设计抗拔力280KN锁定值150KNYM6自进式锚索2φ15.2L=24m@1.4mα10°自由段长6.0m设计抗拔力280KN锁定值150KN安全护栏1200×800冠梁基坑支护典型剖面(4a-4a')-16.2m-21.0m旋喷桩钻孔桩钻孔桩Φ1200@1400-29.0~-30.0mZK19砾砂人工填土(砂)砾质粘性土-5.20m-10.9m粘性土旋喷桩Φ600@1400钻孔桩钢立柱钢立柱-22.0m中风化面围檩植筋4?25@1.4m双管旋喷?900钻孔桩钢立柱排水沟300×300短锚L=3m@1.4mα15°C20喷砼80mm-0.50m截水沟300×300-17.9m1:1-14.50m-6.50m-10.50m第二道砼角撑700×800第三道砼角撑900×800第四道砼角撑900×800桩间C20喷砼Φ6@200×200围檩吊筋2?25@1.0m吊筋2?25@1.0m吊筋?25@1.0m-2.0m第一道砼角撑700×800C30素砼500厚回填砂土回填砂土回填砂土换撑传力带C30素砼400厚C30素砼400厚±0.0m换撑传力带换撑传力带三、基坑支护工程施工本工程钻孔桩施工除局部遇花岗岩孤石改为冲孔桩施工工艺外，其余均为常规工艺施工。但钻孔桩施工对于本工程来讲定位要求非常严格，要求尽量做到零偏差，为后续止水工程施工创造有利条件。因此在钻孔桩施工前，将所有桩位除预留埋设护筒位置外的周边全部采用素砼硬化地面，以达到准确定位效果。其钻孔桩定位图如下:1、钻孔桩施工钻孔桩护筒模板素混凝土板2500×2002、旋喷桩施工本工程采用二重管高压旋喷施工工艺，为确保基坑止水效果，在高压旋喷施工中，一定要严格控制两项重要施工指标，即注浆压力和提升速度。在旋喷桩施工前，先进行施工参数对比试验，试验采用了三组比较适当的施工参数进行试喷，待成桩后开挖出桩体，测量桩体直径，检验情况如下表：序号注浆压力（Mpa）提升数度（㎜/min）成桩桩径（㎜）126150500230100750333701000根据试验结果，决定采用第2序号参数作为施工控制参数。3、预应力锚索施工本场地基坑深度内有较厚透水性良好的中粗砂层，根据以往深基坑施工的经验，砂层锚索成孔难度大,很容易出现塌孔，锚索难于安放，其次，成孔后地下水从孔口涌出，携带泥砂使桩后土体形成空洞，进而地面下沉下陷，对于此种情况，上部砂层中，采用非成孔的自进式锚索取代成孔锚索；基坑下部粘性土采用传统成孔预应力锚索。3.1自进式预应力锚索施工自进式预应力锚索，无需钻进成孔，无需使用循环液。它利用钢管（φ48×3.0）端部制成锥形，沿钢管四周间隔一定距离开设注浆孔（自由段部位不开孔），钢绞线制作完成后将其固定于钢管端部，用振冲器将钢管及钢绞线一起振入易坍塌地层中，钢管不再拔出，清洗钢管内进入的泥砂后封堵钢管壁于防渗墙之间的间隙，然后在钢管内压浆，压浆采用灌浆压力及压浆量来控制，以保证锚索质量。其锚杆结构如下图：张拉段自由段锚固段φ6溢浆孔钢绞线端部与钢管焊接梅花状布置φ48钢管2φ15.2钢绞线自进式锚索结构图该工艺存在如下优缺点：1）虽材料成本中增加了钢管费用，但无需成孔，其机械和人工成本大大降低，综合施工成本降幅大。2）施工效率大大提高，同样的作业班组，施工速度是常规工艺的2倍以上。3）由于设备简单，可几十根锚索同时施工，大大缩短工期。4）无需进行泥浆护壁，对周边环境影响小。5）锚索与土体结合紧密，同样条件下锚索抗拔力相对较高。6）由于挤土施工阻力，锚索长度受到限制，且目前同一根锚索钢绞线未超过3束，因此锚索总抗拔力受到限制。3.2普通预应力锚索施工本工程成孔预应力锚索采用无锡产MDL-120D1型履带钻机替代一般的地质钻机成孔施工，该钻机使用全套管跟管钻进，清水循环，无需泥浆护壁，跟管至预定深度后，即在管内进行锚索安放，然后进行管内填充注浆，待管内浆体注满后，拔出套管，进行孔内填充注浆，待孔口溢出较浓水泥浆时停止压浆，立即严密封堵防渗墙之间的空隙，直至孔口无浆体溢出为止。待孔内水泥浆完成初凝后（一般为4小时左右），进行二次高压注浆，压力控制在2～3.0Mpa。MDL-120D1型履带钻机使用上述工艺成孔存在如下优缺点：1）施工效率有很大的提高，同样的作业班组，施工速度是常规工艺的2倍以上。2）遇到复杂地质状况一般工艺难以解决时（如遇较大孤石），使用该工艺能较快解决难题。3）同条件下，施工的锚索抗拔力有大大提高。4）其机械施工成本有相应提高。4、角撑施工角撑施工部分按照钢筋混凝土施工规范进行。角撑四、基坑监测本工程施工采用信息法施工，在施工期间对基坑变形做了全面的监测工作,详见基坑支护设计监测平面图。基坑边线S16S1S2S3S4S5S6S9S10S11S12S13S14S15S17S18S19S21S20C1C2C3C4C8C5C6C7C9C13C14C17C15C16C18C19C20C21C22C23C24C25C26W1W4W5W6W8W9W2N5N1N3N6N4F1F4F5F7F8F9H1H2H5H6H7H8F3N2F2N8N10N7C28C29C30C27F6N9W7N11N12基坑支护设计监测平面图图例:S1-S21水平位移监测点C1-C30沉降监测点W1-W9测斜管F1-F9锚索应力计N1-N12桩钢筋及支撑应力计H1-H8水位监测及回灌井其监测内容为以下几点。a)沉降及水平位移监测：主要是观测钻孔桩顶、支撑、周边3H（H为基坑深度）范围内的地下管线及建筑物的水平位移和沉降。b)深层位移监测：监测基坑开挖过程中围护结构本身及深层土体位移，埋设在基坑四周支护桩体及土体内。1）支护桩内力：选择有代表性的支护桩，在挡土侧和开挖侧分别安装钢筋应力计，钢筋长度方向每隔3m一个，用于监测基坑开挖期间支护桩的受力情况；2）锚索内力：对于预应力锚索，在锚头处安装测力计，对锚索的受力情况进行监测；3）角撑内力：在支撑内水平钢筋上安装钢筋应力计，通过钢筋受力计算出支撑受力而进行监测。c)内力测试：d)地下水位观测：在坑外布置地下水位观测井，监测地下水位随基坑开挖的变动情况。如果地下水位下降引起地面和坑外设施沉降超过限值，应及时回灌。由于本基坑监测范围较大，统计数据较多且繁杂，本文只对局部危险地段及监测出现异常部位进行数据统计分析、并提出合理的处理意见。分析结果如下：1、6a剖面段桩顶位移及深层位移监测6a剖面基坑边距离扬名广场主楼仅6米远，且该剖面段存在一阳角。该段桩顶位移最大点为阳角处的s18号点，对该点监测数据统计如下图。s18号监测点位移曲线图0510152025303540454-265-105-246-76-217-57-198-28-168-309-139-2710-1110-2511-8监测日期累计位移量（mm）从曲线图可以看出，总体上该点位移一直处于上升趋势，直到11月份才接近平稳，但最大位移量即将达到报警值（桩顶位移报警值为40mm）。短时间范围内位移量存在波动现象。经分析认为，该处桩顶位移偏大，原因为旁扬名广场摩擦基础桩对基坑边土体存在侧压力，而设计时该压力未考虑。为确保基坑安全，建议在该剖面段补充锚杆，抑制位移量继续增大。2、明珠酒店竖沉降监测距基坑4b剖面14米的明珠酒店大楼四周均布置有竖向位移点，其中大楼南侧沉降量较小，北侧沉降量较大，对北侧两角监测点c16、c17数据统计如下图：c16号监测点沉降曲线图-10-505101520253035404-295-135-276-106-247-87-228-58-199-29-169-3010-1410-2811-11监测时间累计沉降量（mm）c17号监测点沉降曲线图0102030405060704-295-135-276-106-247-87-228-58-199-29-169-3010-1410-2811-11监测日期累计沉降量（mm）从曲线图可以看出，明珠酒店大楼北侧一直处于不均匀沉降状态，东侧角比西侧角下沉量较大，从下沉数据可算出大楼倾斜度达到1.7%0，且东侧角下沉速率有增大趋势。经分析认为，明珠酒店下沉，前期由于开挖基坑，锚索施工造成水土流失以及基坑位移引起。现沉降尚未稳定，可能由于建筑物本身排水系统管道破裂，引起水流冲刷基础造成。现仍需加强监测，若继续沉降，拟对房屋周边进行压浆并进行地下水回灌。3、4a剖面角撑梁内应力监测根据设计监测方案，角撑梁上均布有内应力检测装备。4a剖面N