浅谈某办公楼的基坑支护设计与施工

浅谈某办公楼的基坑支护设计与施工

【摘 要】文章通过某办公楼基坑工程实例，根据场地的特殊条件，分析基坑支护方案的设计，即桩锚支护和预应力锚索槽钢格构梁支护方案，并通过基坑位移监测结果表明该基坑支护设计与施工技术的合理性。

【关健词】办公楼；基坑工程；支护设计；施工与监测

1 工程概况及地质概况

1.1 工程概况

某单位新建办公楼位于某高新开发区，主楼为22层建筑物，裙房为3层建筑物，3层地下室，基坑平面基本呈矩形，开挖最深处约16.0 m，其平面布置如图1所示。

根据施工布置，基坑北侧为施工临舍和钢筋加工及材料堆放区域，基坑东侧和南侧均为新建城市道路，距地下室外墙线均在25 m之外，基坑西侧为空旷场地。

该场地原为坡状起伏及凹坑，近年来该处有大量碎石、渣土及建筑垃圾回填，杂填土较厚部位主要位于基坑北侧BC段和基坑东侧DE段，最深处为14.2 m。因此，确定合理的基坑支护设计和施工方案，以控制基坑边坡变形，成为3层地下室施工安全的重要保障。

1.2 工程地质概况

根据该场地工程勘察报告，场地地层自上而下分布如下。

1.2.1 杂填土：杂色，稍湿，松散～稍密，成分以碎石为主，混多量粘性土及砖屑，本层厚度为1.20～14.20m。

1.2.2 粉质粘土：黄褐色，可塑-硬塑，局部坚硬，含少量氧化物，干强度及韧性中等，稍具光泽反应，无摇振反应，厚度为0.60～4.00m。

1.2.3 中风化石灰岩：青灰色，坚硬，岩芯较破碎，岩溶不发育，呈块状、柱状及长柱状，采取率60%～80%，RQD=30～60，属较硬岩，较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ级，该层未揭穿，最厚度为14.70 m，最深度为26.00m。该场地在勘察范围内未见地下水。

2 基坑支护设计方案

根据基坑周边环境情况，从安全、技术、经济和施工进度等方面进行比较［1］，

对该基坑两处杂填土较厚部位分别进行了如下支护设计。

2.1 基坑北侧BC段

基坑BC段开挖深度为15.8 m，杂填土最深处为14.2 m，将基坑侧壁安全等级定为一级[1]。由于工程场地空间，基坑北侧放坡余地较小，拟采用人工挖孔灌注桩联合预应力锚杆进行支护，该处支护剖面见图2所示。

为减小灌注桩工程量，以提高经济性，该方案对上部3.9m 杂填土按1∶1进行放坡，击入花管后注浆并挂网喷护；灌注桩进入基坑底部3.0 m，或进入中风化石灰岩不小于2.0m，灌注桩桩径800mm，间距为1.5m；自上而下共布置两排预应力锚杆，锚杆水平间距均为1.5 m。对该支护方案进行计算分析，整体稳定性安全系数为1.745，满足规范要求。

为加强杂填土层的整体性和杆土摩阻力，预应力锚杆在初次注浆完成后进行二次高压注浆，锚杆剖面构造如图3所示。预应力锚杆由4根7覫5钢绞线（抗拉强度1860 MPa）组成，自由段采用塑料套管；二次注浆管采用覫25钢管，并加工为花管，在初次注浆24 h后将采用纯水泥浆进行二次高压注浆，注浆压力为0.5～0.8 MPa。

2.2 基坑东侧DE段

基坑东侧具备放坡空间，考虑经济指标，故不再采用桩锚支护方案。土钉墙支护施工工期短、造价低，被广泛应用，但基坑东侧开挖最深14.6m，杂填土厚度为5.0～10.2m，基坑侧壁安全等级为一级[1]，由于土钉墙支护宜适用于二、三级和深度不超过12 m的基坑[1]，故此段不适用土钉墙支护方案。

预应力锚索格构梁复合结构[2]是一种近年来广泛用于边坡支挡和滑坡治理等方面的主动防护体系，适合土质边坡、松散堆积体滑坡的治理，该处杂填土场地支护与松散土质边坡工程治理类似，因此，借鉴边坡治理中经常采用的格构梁预应力锚索方案，并且针对基坑边坡这一临时性工程，对原方案进行简化改进：

2.2.1 将现浇钢筋混凝土框架格构梁改为小型槽钢梁；

2.2.2 锚索张拉采用钢垫板和锚具， 锚固后一般无须对锚头进行封锚处理。

该处剖面具体设计如下：上部12.4 m 按1∶0.75 进行放坡，下部2.2 m 按1∶0.35 进行放坡，然后自上而下布置5排预应力锚索和槽钢格构梁进行支护，此处预应力锚索采用2根7覫5钢绞线组成，同样进行二次高压注浆，其水平和竖向间距均为2.0 m，支护剖面如图4所示，格构梁采用20 b槽钢，支护正立面如图5所示。对该方案进行计算分析，整体稳定性安全系数为1.522，满足规范要求。

3 基坑施工方案

3.1 基坑北侧BC段

3.1.1 施工顺序

该段剖面进行桩锚支护，其施工按照如下顺序进行：上部放坡支护→人工挖孔灌注桩施工→冠梁施工→设置变形观测点→基坑分层开挖→预应力锚杆施工→桩间土体处理。

3.1.2 施工注意事项

（1）护坡桩的施工要采取可靠的护壁措施，不得塌孔。护坡桩要采取隔桩施工，防止窜孔。在桩顶冠梁浇筑混凝土前，应将护坡桩桩顶凿至露出新鲜混凝土并清理干净，桩顶标高比冠梁底标高高出50 mm，即护坡桩与冠梁应连接牢固。

（2）在桩身混凝土强度达到强度设计值的80％时，可开挖土方至第一道锚杆标高处，施工第一道锚杆；桩顶冠梁及护坡桩混凝土的强度达到强度设计值时，可挖土至槽底。

（3）锚杆施工采用回转式地质钻机，须采用不塌孔的成孔工艺，必要时采用护筒套管跟进措施，实行一边钻进同步跟进套管，保护好开孔段的孔壁。

（4）锚杆进行预应力张拉时，先将锚杆张拉至设计荷载，保持锚杆拉力不变停留10 min，测读锚头位移3次，如果锚头位移相对稳定，则按设计要求的锚固荷载进行锚固。如果锚头位移不稳定，则延长观测时间，如锚头位移始终不收敛，则视该锚杆为不合格，应采取补救措施。

（5）桩间土护面须紧随土方开挖进行，防止桩间土暴露时间过长引起塌方、滑落，桩间土护面措施如下：1）桩间土清理顺序由上而下，清理最大深度为1/2桩径；2）清土后，挂铺钢丝网片，以插筋固定，并用射钉将网片与桩体锚定；3） 桩间土护壁采用喷射细石混凝土，混凝土强度等级C20，锚喷厚度为5～7cm。

3.2 基坑东侧DE段

3.2.1 施工顺序

该段剖面施工时首先按照设计坡度进行分层开挖，清坡后首先进行挂网喷护，避免松散土体滑落，然后进行预应力锚索的施工：成孔→放置锚索→注浆→设置纵向槽钢→设置水平槽钢→张拉锚固。

3.2.2 施工注意事项

该段剖面支护施工时预应力锚索的施工要求与北侧BC段相同，其余施工时应注意的事项如下。

（1）开挖应分层分段进行，根据槽钢长度（6.0 m），第一层土方开挖深度为6.5 m，分段长度为6.0～8.0 m，待完成本段锚杆张拉后再进行下段开挖。

（2）喷射混凝土分两次完成，每次喷射混凝土厚度为50 mm，喷射混凝土终凝2 h后，应进行喷水养护。

（3）初喷后进行挂网，挂网时采用长度为1.0 m的短钢筋击入土层，短钢筋间距为2.0m×2.0 m，钢筋网应与短钢筋紧密连接。

（4）锚索注浆完成后进行槽钢格构梁施工，先后铺设纵向和水平向槽钢，设置垫板和锚具，达到强度要求后进行张拉。

（5）张拉完成后，各段槽钢梁宜连接在一起，并在槽钢底用混凝土充填，使槽钢与面层紧密接触。

4 基坑施工监测

本基坑工程采用信息化施工，确保基坑开挖过程中的安全，对基坑边坡位移进行了监测[3]，监测要求如下。

4.1 沿基坑顶部或冠梁顶部每隔20 m布置1个移动观测点，并在阳角位置适当加密；在基坑四周布置3个稳固可靠的点作为基准点。

4.2 基坑开挖每一步都应做基坑变形观测，观测时间间隔为1 d一次，必要时连续观测，基坑开挖完7 d后，可由1 d一次减少到3 d一次，15 d后每周观测一次。

4.3 每次变形观测结束后，应及时检查外业观测记录，符合规定要求进行平差处理。通过计算出各观测点的本期变形量和累计变形量，用于判断和预测基坑边坡的稳定性和发展趋势，为及早采取防治措施提供监控信息。本次在基坑北侧BC段和东侧DE段共布置了9个位移观测点，至基坑支护完毕15 d，BC段最大水平位移为12.5 mm，DE段最大水平位移为21.6mm，均满足一级基坑水平位移报警值的要求[3]。

5 结语

本文通过工程实例介绍了该类场地上的两种支护施工方案，即桩锚支护和预应力锚索槽钢格构梁支护，分别用于垂直开挖和放坡开挖的情况。通过基坑开挖支护和后期地下工程施工期间的位移监测，基坑边坡整体变形均满足规范要求，

说明以上两种支护方案在深厚杂填土基坑工程中是切实可行的，可为位于深厚杂填土场地的基坑支护工程提供借鉴。

参考文献

[1]JGJ 120-1999，建筑基坑支护技术规程[S].

[2]徐小华. 格构梁与锚索注浆复合结构在加固边坡工程中的应用研究[J]. 探矿工程（岩土钻掘工程）, 2009, 36（5）: 77-79.

[3] GB 50497-2009, 建筑基坑工程监测技术规范[S].

[4] 李启民，林莉，李秋华. 杂填土场地基坑支护综合技术[J]. 建筑技术,2009,40（2）:116-119.

[5] 杨国立.钢管锚钉在基坑支护中的应用探讨[J]. 建筑技术,2010,41（10）：885-887。

詹建海，男，1976年10月出生，助理工程师，现主要从事土建工程技术管理工作。