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厦门某银行大厦基坑围护工程实录

285 2021-11-24 09:27:14

一、工程概况

拟建的银行大厦位于厦门市主干路之一的厦禾路和拟建的市府大道交叉处西北角。该大厦地上42层,地下3层;该大厦基坑面积约70m×66m,拟建大厦土0.00标高为黄海标高5.60m,基坑底设计标高为黄海-6.35m,四周的地面标高为;东侧+8.50m ~+9.70m,南侧约+5.20m,西侧+5.20~+6.20m,北侧约+8.20m;基坑开挖深度11.55~16.05m。

该基坑与周边环境的关系如下;

(1)东侧紧靠花鸟市场,该市场为单层临时建筑物,局部侵占用地红线0.5m,人员往来频繁。

(2)南侧临厦禾路,有雨水、污水、自来水、通讯、电力、煤气等管线与基坑平行,其中煤气管(尚未通气)距基坑边沿最近约2.5m。

(3)西侧南端有两栋平房(袁厝印刷厂),距基坑边沿仅0.6m。20.0m外有一栋6层住宅楼(天然地基)。

(4)北侧与数栋1~3层民宅(条石基础)相临。且有电杆电线。该场地地层自上而下分布有∶

(1)杂填土。主要由建筑垃圾及少量生活垃圾组成,分布在西南侧,最厚2.1m。

(2)冲积砂质粘土。可塑,仅发育在西南侧,最厚5.0m。

(3)花岗岩残积土。可塑—硬塑,系中粗粒花岗岩风化残积而成,厚度变化较大,一般为2~7m,最厚达10m。

(4)强风化花岗岩。厚度变化大,一般为0.5~5m,最厚6.40m,遇水易软化、崩解。

(5)中风化花岗岩。节理裂隙尚发育,厚度变化大,一般大于5m,其顶板标高埋深大多高于基坑底。见图1。

各土层的物理力学性质指标见表1。

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该场地地下水稳定水位在黄海高程+3.20~+4.00m,属上层滞水、孔隙水型,由大气降水补给;并有大量的基岩裂隙水。

二、方案选择

从上述四周的情况来看。该工程围护方案选择。除了考虑基坑围护本身稳定之外,尚须严格控制变形,以免危及四周房屋及厦禾路的地下管线。1997年 10月,厦门市建委组织的基坑围护专家组、建设、设计单位和施工单位对桩—锚围护和喷锚网围护两个方案进行了讨论、比较,一致选中喷锚网围护方案。其理由为;

(1)场地工程地质条件较好。

(2)喷锚网围护方案因可随挖随支。施工工期基本上等于土石方开挖时间,可节约工期至少4个月。

(3)喷锚网施工简便。

(4)喷锚网围护可节省工程投资约 30万元。

(5)喷锚网围护可通过增打土锚控制或降低基坑边坡变形。三、设计简况1.设计参数取值

(1)地面附加荷载g取值;

1)因北侧有三层民房,南侧可能有大型车辆进出,西侧的房子破旧承受外部影响的能力差,故取 go =20kPa。

2)东侧取g0 =10kPa。

(2岩土层设计参数。各土层的天然重度、粘聚力和内摩擦角。中风化岩与水泥浆的粘结强度按表1取值,但有些参数是根据经验确定的;

杂填土的粘聚力 C=15kPa,内摩擦角φ=15";

强风化岩的重度为 22kN/m³,其与水泥浆的粘结强度为 350kPa,并设其主动土压力为零;

中风化岩的重度为25kN/m3。

(3)土体与水泥浆体的粘结强度的确定。该工程喷锚网围护方案的成功与否的关键是取决于土体与水泥浆的粘结强度的取值。1997年 11月,施打了三根土锚做抗拔试验以验证设计取值。试验锚杆长8m。锚孔直径 80mm。采用水灰比0.45的水泥浆进行注浆,注浆压力为 0.2MPa;试验结果为∶土体与水泥浆的平均粘结强度极限值为 98.5~103.5kPa,取安全系数1.2,则说明设计值至少可取 82kPa,大于设计取值 80kPa。说明设计取值是可靠的。

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(2)土锚与水平的夹角为15°。

(3)在标高+0.20m处设一宽0.5m的平台。

(4)土锚最长为15.5m,一般长 9~13m,最短4.0m。

(5)土锚孔径80mm,灌注水灰比为0.45的水泥浆,注浆压力大于0.2MPa,水泥浆体强度大于20MPa。

(6)坡面布设φ6@200mm×200mm 钢筋网,喷射C20厚10cm细石混凝土。

(7)布设泄水孔。孔距为 2000mm×2000mm。

(8)加强监测。内容有;坡顶坑沿设沉降和水平位移点;周边建筑物设沉降观测点。要求施工期间每天监测3次,若边壁变形较大,须 2h测1次。

(9)基坑中部的土石方可相对任意开挖,距基坑边 10m 内,必须严格按分区、分段、分层开挖的要求进行,即每段开挖长度小于 20m,每层开挖深度为上、下排土锚的距离;做到随挖随支。喷锚支护滞后于开挖不得超过12h∶待边壁变形稳定 3d 后方可开挖下一皮土方。

(10)第一排土锚标高为+5.00m。地下室外墙沿与基坑边壁净距为10cm,地下室防水主要采用结构自身防水,辅以外防水(逆作法),以减少土石方量;其上土坡采用M2.5水泥砂浆抹面,厚30mm。

四、施工实况

该喷锚网方案于 1997年 12 月开始实施。至1998年4月1日上午11∶10,当开挖至-3.1m标高时,南侧东段突然发生塌方,,围墙倒塌,市政管槽破坏;事故的原因是地质勘察报告与实际不符,如图1所示,该段地面下约3m即为微风化基岩;如图3所示,所谓的"微风化基岩"实际上是厚达6.5m 的孤石,致使有关单位无思想准备。

4月12日,东、北两侧也发现孤石,但未有险情,因为及时采取了如下措施∶增打穿过孤石并进入土层一定深度的锚杆,把孤石牢牢地钉在边壁上。

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为了减小大量石方爆破(达2万m3)对边坡稳定和周边建筑物产生影响。采用浅眼多段微差松动爆破和微分装药法,炸药为 2号岩石硝铵炸药和乳化炸药,单耗控制在0.35~0.45kg/m³;尽管如此。爆破振动还是产生了一定的影响。5月5日,当开挖至标高-4.00m时,发现西南侧变形较快,从5月5~9日坑边下沉了25mm;为了安全起见,在西南侧增打了两排土锚。

整个喷锚网围护干1998年9月完成,基坑内基本无水;监测资料表明;边壁是安全稳定的,并经受了1998年10月26日至 10月 27日9810号台风(雨量达 250mm)的考验。如图1示,虽西南侧最大沉降量达 97mm,但沉降差异率小,见图4,故对周边影响较小。

五、体会

(1)现场监控测量是基坑围护的主要内容之一,对喷锚网支护型式尤为重要。通过监测,随时掌握边壁的稳定状态、安全程度,为设计和施工提供信息,以便随时修改设计和施工方案,做到信息化,达到设计和施工最优化。

(2)地质勘察报告是基坑支护设计的极其重要的基本资料,其准确与否对基坑支护结构稳定、安全影响很大。必须给予足够的重视。

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(3)从图1可知,基坑顶的水平位移和竖向沉降与岩土层的工程地质性质和厚度密切相关,土层性质较好、厚度较薄,其位移和沉降则较小;反之土层性质较差、厚度较大,则位移和沉降也相应较大。

(4)如图4示,在水平距离距坑沿12.5m处的地面沉降与2.5m处的沉降量是基本一样的,说明喷锚网支护的边坡变形及基坑开挖降水影响的水平范围大于基坑深度。

(5)图5中的曲线为似台阶形,每挖深一层,基坑沿沉降量就增大,一段时间后就趋于稳定,说明沉降量与基坑开挖深度加深而增大;

(6)差异沉降率是评价基坑开挖沉降对周边构筑物影响的重要指标。