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杭州建德金马中心广场边坡治理及基坑支护工程

373 2021-01-14 14:24:52



杭州建德金马中心广场位于建德市新安江街道东区大转盘的南侧,由浙江金润置业有限公司筹建。该项目总建筑面积约12.5万m²,由3幢高层电梯公寓及大面积裙楼组成现代建筑群落,其中主楼高100m,创建德第一高度。主楼基础采用大直径钻孔灌注桩,裙房基础直接以基岩为持力层结合抗浮锚杆。基础平面为不规则四边形,北边宽约100m,南侧宽约150m,西边长约180m,东侧长约210m。单纯地下室基坑挖深约9.7m,由于场地周边地势变化比较大,西侧及南侧大部分要与临近驳坎边坡治理综合考虑,该两侧高差约13.7~18.7m。


二、工程地质条件 

1. 场地地层结构及特征


根据勘察报告,勘探深度范围内地层自上而下分为3 个大层,5 个地质亚层,分述如下∶


①;层素填土∶灰黄、黄褐等色,松散,主要成分为强风化泥岩、粉砂岩碎石块、碎石片夹粉质粘土,局部夹大量建筑垃圾,碎石含量约为30%~65%,碎石块、碎石片粒径-般为5~30cm,棱角、次棱角状,其余为粉质粘土,该素填土为近期人工填土,具有大孔隙性、尚未完成自重固结,各向异性大,呈松散状,土层性质差,该层土在大部分场区分布,厚度 1. 40~11.0m。


① 层 耕出∶灰黄、灰褐色,松散,主要成分为粘性土,含大量有机物质及少量腐殖质,土层性质较差,在场区内局部分布。


②-1层 粉质粘土∶黄、黄褐色,稍湿,呈可塑状态,干强度高,中等韧性,无摇振反应,稍有光泽∶含少量氧化锰等氧化物;局部含微量砾砂(含量约5%);该层在场区局部分布;层顶埋深 4.80~6.80m,厚度 2.0~5.7m。


②-2层含卵石粉质粘土∶黄、褐黄色,稍湿;呈可塑~硬塑状,稍密~中密,粉质粘土干强度中等,韧性一般,切面较光滑,含大量铁锰质氧化物;卵石、圆砾含量约 15%~40%,颗粒直径一般为0.20~5.0cm,少量大于5.0cm,其岩性多以砂岩为主;属于中等压缩性土。该层在场区局部分布;层顶埋深3.70~10.80m,厚度 1.0~6.6m。土层性质较好。


④-,层全风化泥岩∶灰黄、黄色,稍湿,稍密状,泥质结构,组织结构基本破坏。大部分已风化成土状,少量残余星角砾状,手捏易碎,遇水易软化;土层性质一般,该层在场区内Z56、Z57号孔附近有分布,层顶埋深1.80~2.80m,厚度1.3~1.8m。


④ s层强风化泥岩∶灰黄、黄色,泥质结构,块状构造,岩石节理裂隙发育,岩芯破碎,多数是块状、短柱状;敲击声哑且易沿节理面破碎;基岩组织结构大部分破坏,节理面有大量铁锰质氧化物渲染;层顶埋深0.00~14.70m.厚度 0.6~8.3m。


④ 层中风化泥岩∶灰黄、浅灰色,泥质结构,块状构造,岩石节理裂隙发育,岩芯较完整、多数呈块状、短柱状;敲击声脆且不易碎;基岩组织结构部分破坏,节理面有大量铁锰质氧化物渲染;本次勘察未全部揭露该层,已揭穿孔中最大厚度为20.5m.


根据勘察报告,场地各土层相关参数如表 1所示。


2. 场区水文地质特征


场区的地下水属于孔隙型潜水类型,孔隙水主要赋存于粉质粘土和含卵石粉质粘土及岩石裂隙中,本次勘察期间测得地下水位埋深在1.20~11.0m,水位变化大。地下水主要由大气降水及地表水补给,动态变化受季节影响明显,经调查,水位年变化幅度为1.5~ 3.0m,据区域水文地质资料可知,场地地下水对混凝土无结晶类和分解类腐蚀,对钢结构具弱腐蚀性。


根据建设单位提供资料和现场踏勘,周围环境如下∶


南侧距地下室基坑 12m外为待建驳坎支挡结构,驳坎外 10m左右分布几幢民居,其中一幢为人工挖孔桩且有一层地下室,其余几幢为浅基础,但基础均落于基岩上。基坑西侧为320国道,工程建设用地占用至慢车道,320国道地势由北往南逐渐抬高,320国道与场地地下室之间有一块石挡墙。北面目前为空地,东面为严州大道,地下室边线距离用地红线比较大道上分布有管线。另外,在基坑开挖前,场地中间有一彝450污水管和现浇钢筋混凝土排水渠从南侧沿地下室边线改道。


四、边坡治理设计方案 

  1. 边坡治理设计

(1)边坡工程分析

对本工程分析如下∶

1)经现场踏勘,边坡周边环境如下∶


a.东南侧驳坎顶面标高 42.83~46.69m、今后场地内消防通道路面标高为 36.0m,挡墙结构应基本垂直.其与主体结构问距要确保今后消防及交通要求。驳坎长度约150m。坡顶10m以外分布有 3~5层农居,根据地质条件不同,农居有采用人工挖孔桩基础并有一层地下室,也有直接坐落于基岩上的浅基础,或部分位于基岩上部分位于填土上。驳坎支护结构在施工及使用阶段要考虑农居的安全。


b.西南侧驳坎高差约9m,驳坎顶部外侧环境较好,无重要建筑物,地质条件与东南侧类似。


c.西侧靠近 320 国道,高差约 9m,且有已建挡墙的存在。


2)驳坎距离较长,相应的质条件变化较大,局部驳坎范围内全是填土,局部填土比较薄,主要以风化泥岩为主,靠近 320 国道处有原块石挡墙存在,驳坎支护结构方案应考虑场地地质条件的变化。


3)驳坎支护结构选择、定位要满足今后景观、消防道路的基本要求,且要考虑今后排水渠及主体二层地下室开挖施工对驳坎支护结构的影响。


(2)边坡治理方案选择


根据以上分析,按照安全、经济、施工方便的原则,该边坡治理方案主要根据需要东南侧保护居民房边坡、西南侧环境稍好边坡和西侧靠近 320 国道段边坡的处理。


1)边坡东南侧距离居民房最近约 10m左右,施工空间很有限,且该段边坡高差约 9m多,高差较大,边坡对居民房的影响较大,结合现场实际情况及土质情况,对该处驳坎边坡治理采用双排人工挖孔排桩作为驳坎支挡结构,表面挂网素喷与双排桩支挡结构连接,共同形成驳坎支挡结构,详见图 2.


2)边坡西南角字部土质情况较好,且髙差约9m左右,边坡底部为性状较好的中风化泥岩,承载力较高可以作为挡墙可施的持力层 结合该侧边坡特点,决定采用锚杆肪板挡墙进行治理,能够满足边坡的安全稳定要求,见图3。



(3)截 排水设计等

1)截排水设计

驳坎上部属于公共地块,截水沟等无法布置 应在现浇钢筋混凝土面板上设置排水孔,在驳坎底设置排水沟。排水沟应结合小区排水设计。


2)坡面绿化及防护


坡面绿化及坡顶防护栏杆设置与小区整体景观要求相协调。2. 基坑支护设计对本工程分析如下∶


(I)本工程基坑开挖涉及的土层有①-,案填土、②_粉质粘土、②∶含卵石粉质粘土和④号风化泥岩。局部填上层比较厚,整体土质条件较好。


(2)基坑大面积开挖深度为9.7m,西南侧及320国道侧地势尚有较大高差,整体开挖深度比较深。


(3)基坑开挖面积较大、长约240m,平均宽约130m。


(4)除北侧外,场地周边环境比较复杂,特别需要考虑320 国道侧原块石挡墙、基坑南侧改道污水管及排水渠等因素。


(5)根据现场试开挖及抽水情况,开挖至坑底附近,有地下水汇集,水质为清水,雨季水量比较大,采用明排基本可以抽干。


根据开挖深度、场地地质条件及周围环境情况,结合基坑开挖工程实践,本着安全、经济合理的原则,原则上采用放坡土钉墙的基坑支护方案,对于局部320国道侧开挖深度比较深,放坡条件又有限制地段,采用人工挖孔桩结合锚杆支护 基坑采用明排水,坡面设置泄水孔。



五、监测数据分析

1.监测布置方案


为了确保工程施工的安全及对永久驳坎边坡进行治理后不少于1个水文年的跟踪监测,对驳坎边坡处设置了4个测斜孔,9个沉降点,4个水位孔。为保证本工程地下结构施工的顺利进行,及时获取基坑开挖过程中支护结构、周围土体、已建管渠等的受力与变形信息,以求事先掌握基坑开挖的动态变化,为地下室顺利施工提供动态信息,进行"信息化"施工。在基坑支护施工过程中设置了15个测斜孔,20 个沉降点,10 个水位孔(注∶部分孔位利用了收坎边坡治理监测点)。


2. 驳坎边坡深层土体水平位移观测结果


监测结果显示,本工程驳坎边坡深层土体水平位移具有如下特征∶


1)经过约1个水文年的监测,深层土体水平位移在0~8mm之间,土体及支挡结构 


2)由于基本为悬臂支护结构,最大位移发生的深度接近地表;


3)最大位移发生时间基本在驳坎边坡治理施工期间,在基坑开挖期间,由于驳坎边坡已经得到治理,且下部土体较好,土体深层水平位移基本没有发展。


1)深层土体水平位移在 0~15mm之间,基坑开挖期间临时边坡及支护结构稳定; 


2)基坑支护结构以土钉墙为主,最大位移发生的深度接近地表;


3)最大位移发生时间基本在开挖至基础底时间,挖土停止后,位移基本稳定。 


4)实际监测情况与计算时预计位移发展规律基本相符。4.地下水位观测结果

本工程场地属低山丘陵的小山丘及山前坡残积相沉积地貌,周围地势变化大.填土厚度不均且相差很大,填土最厚处达1m。监测结果显示,地下水位与地势、填土厚度及雨水补充关联较大.并随着基坑开挖的加深,地下水位逐渐变深,这与基坑开挖后地下水通过泄水孔向坑内排泄有关。最终地下水位基本稳定在填土底部附近。


基坑开挖期间.基坑边坡均有不同程度渗水现象,通过泄水孔处理,其中320 国道侧局部填土厚处水量较大,估计为地下水通道,由于所流为清水,通过引流处理后未对基坑边坡稳定造成影响。


5. 沉降及裂缝观测结果


在工程施工开挖过程中,每天安排专人对驳坎边坡坡顶、基坑边坡坡顶、已建管渠及支护结构进行沉降及裂缝观测。观测结果表明,施工期间剂面1A处有一位置坡顶有裂缝出现、原因是土方开挖时施工坡率为负,后尽快施工锚杆后稳定。2-2剖面处有一位置坡顶有裂缝出现,原因是土方开挖后未及时施工土钉及锚杆,后尽快施工锚杆并适当增加一排锚杆后稳定。5-5及6-6剖面交接处外面为一车行道路,施工期间未能封闭,且坡脚加挖一塔吊基础,重车行走导致路面有轮印沉陷,该处加强观测并增加预应力锚杆后,边坡始终保持稳定。除以上各点外,其余驳坎边坡坡顶、基坑边坡坡顶、已建管渠及支护结构均未发生沉降及开裂。


六、总结


本工程2008年6月开始进行驳坎边坡治理,至2008年12月基本完成基坑支护工程.土方开挖完毕,监测持续到 2009年8月,期间未发生任何重大事故和险情。总体而言本工程设计顺利的通过施工实践的考验,达到了预期设计目的。通过本工程的设计施工与实践,以及从施工监测资料的分析,有如下几点结论和建议∶

1.本工程开挖面积大且深度较深、涉及永久性驳坎边坡治理及临时基坑支护两项内容,设计时应充分考虑两者的相互关系和交叉影响,并采取相应的安全度。 

2. 驳坎边坡治理采用双排人工挖孔桩、锚杆挡墙、钢筋混凝土结构等措施,充分体现了因地制宜的思想∶双排人工挖孔桩处填土厚度大。坡顶又有民房,因此采用双排人工挖孔桩治理,锚杆挡墙处填土比较少,基岩出露浅,采用锚杆挡墙大大减少了常规块石挡墙的爆破开挖量。钢筋混凝土挡土结构既有永久性挡土功能,又为场地停车回车提供空间。

3.本工程基坑支护采用土钉、锚杆、预应力锚杆等措施,基坑开挖作业面宽敞.施工速度快,施工工期短。由于基坑内无支撑等障碍物、基坑开挖时能全面铺开作业,大型施工挖土机具、运输车辆均能直接下坑作业。支护结构施工与基坑挖土同时进行,交叉作业、边开挖边支护。施工期间根据现场监测及开挖情况,将5-5剖面、6-6剖面的人工挖孔桩结合预应力锚杆支护调整为预应力锚杆支护(见图11、图12),在保证安全的基础上.方便 了施工安排,加快了施工进度。


4.本工程场地地下水位与地势、填土厚度及雨水补充关联较大,采用坡面设置泄水孔结合明排水可解决场地的排水问题,施工过程中抽排地下水均为清水,确保对边坡稳定基本无影响。

5.本工程场地条件下,除必要的测斜、水位、沉降监测外,定期现场巡查非常重要,是对前者的必要补充。



感谢供稿作者:

岑仰润、缪永刚、孔剑华、张一志

(杭州市勘测设计研究院/金马控股集团有限公司)