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深圳某项目基坑支护设计及险情处理措施

400 2021-01-15 13:04:37


一、工程概况


深圳市项目为旧改项目,占地面积约 20.8万m²,设置 3~5 层地下室,局部一层,基坑最大开挖深度约 30m,分四期开挖。一期基坑大部分开挖深度10.1~20.9m,局部6.5~8.7m。本文只介绍一期基坑北半部分的北、东两侧情况。基坑北侧外为某扣车场,扣车场与基坑之间沿基坑走向有一条电力管道;东侧外为施工道路,无市政管线。基坑周边无建筑物。


二、地质概况


场地原始地貌为残丘、坡(洪)积台地,后经人工整平。场地处于残丘向山间凹地过渡地带,整体呈北东高南西低的趋势。场地内基坑开挖影响范围内的地层有人工填土层、第四系全新统坡洪积粉质粘土层、第四系残积砾质粉质粘土层及风化粗粒花岗岩。


① 素填土∶褐红、褐黄、灰白等杂色,主要由粘性土堆填而成,堆填时间约8~10年,稍湿,松散~稍密状态,局部夹少量碎石或碎砼块,层厚 4.10~15.30m;


② 坡洪积粉质粘土∶褐红色,含约 10%~15%砾质组分,可塑~硬塑状态,层厚 1.60~12. 80m;


③ 残积砾质粉质粘土∶ 褐灰、灰黄色,由粗粒花岗岩风化残积而成,含约10%砂质组分,可塑状态。


人工填土层中存在上层滞水,该层透水性相对较强,在雨季时可形成短期富含水状态。其余为弱透水层。场地内地下水主要接受大气降水渗入补给及地下径流的侧向补给,径流方向大体由北东向南西。地质钻孔稳定水位埋深 4.80~10.20m。

三、基坑支护设计

基坑北半部分平面如图1所示。原设计基坑北侧西段安全等级二级,采用土钉墙支护,如图2中剖面1所示;北侧中东段基坑安全等级一级,采用上半部分土钉墙、下半部分桩锚支护,如图3、图4 中剖面 2-2(2'-2')及剖面3-3 所示;基坑东侧安全等级二级,剖面4-4 及剖面 4'4'(剖面4'-4'略低)采用预应力锚索复合土钉墙支护,如图 5 所示;勘察报告钻孔揭示剖面5-5 基坑开挖范围内主要土层为坡洪积粉质粘土,设计采用上钉墙支护,如图 6 所示。

四、剖面 5-5 出现险情及处理过程


基坑东侧每层土方开挖、土钉施作时,按剖面4-4、5-5、4'-4'顺序依次进行,按设计要求开挖一层土方施打一层土钉、没有超挖。场地内地下水较贫瘠,开挖过程中地下水渗漏量较少。开挖到图5、图6中虚线所示标高时,剖面4-4开始施打倒数第二排土钉,剖面5-5、剖面4'-4'准备修坡后施打倒数第二排土钉。剖面5-5修坡时,技术人员忽然在剖面55区域发现了灰色土层,成分以石粉渣混砂为主,夹有粘性土、少量植物根系及个别生活垃圾,厚度1m多,有地下水渗出,但量并不大。修坡期间,剖面5-5 坡面、坡顶开始出现裂缝,位置如平面图所示,坡顶裂缝与边坡走向大致平行,与坡顶距离约5m,长度约为剖面5-5 全部范围,约40m;剖面5-5 与剖面4-4、4-4'相交处坡面上裂缝为斜竖向张拉裂缝,与剖面4-4 相接处裂缝较大,有零星喷射混凝土面层碎块撕裂、脱落。坡顶及坡面上裂缝发展很快,坡顶上裂缝从被发现到发展到约50mm宽仅用了几个小时。现场立即停止修坡,对基坑进行填土反压,反压高度 1m多,宽2m多,裂缝发展得到控制。


显然,勘察报告出现了重大失误。勘察报告在剖面4-4 及剖面4'-4'位置处地质钻孔均显示有较厚的填土,如图5 所示,故设计采用预应力锚索复合土钉端支护。勘察报告在剖面55位置处地质钻孔显示填土层较薄,以粉质粘土为土,如图6中左侧地质钻孔图所示,故设计采用普通土钉墙支护;而实际上,石粉渣以上土层都是素填上,如图6中右侧地质钻孔图所示。因其成分为与其他区域一样的粉质粘土,只是经过了人工搬运,非勘察专业人员很难判别,在出现石粉渣层之前,并没有引起怀疑。也就是说,整个剖面5-5 区域基坑开挖范围内的土层与剖面4-4、4'4′一样,主要为素填土,而勘察报告误当作了原状土。


开发商对工期要求非常紧,没有时间对剖面5进行加固。剖面 4-4、5-5、4'-4'坡顶外为施工临时道路,磋商后,临时道路改线,坡顶卸载,削去高度约 4m,坡面裂缝处用喷射混凝土修补一下,坡顶禁止行车及堆载,不再采取其他加固措施。


五、设计复核及基坑监测情况


勘察报告提供各土层物理力学性能指标及设计取值如表1所示。

土钉墙及复合土钉端整体稳定性验算按《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB 50739-2011中相关公式。预应力锚索组合作用折减系数取0.7;土钉外径取 80mm;钉土粘结强度填土、耕植层中取 25kPa,粉质粘土中取 45kPa,不计地面超载,整体稳定验算结果表2所示。基坑开挖到底3个月后各剖面变形情况(最大值)如表2所示,其中剖面5-5 位移及沉降均为削坡后新增加量。

从表2可看出,剖面5-5 原设计是按原状土考虑的,整体稳定安全系数较大;而实际土层主要为填土,安全系数偏低,所以出现了险情。其余剖面情况正常。

桩锚支护桩顶位移如图1所示,各剖面位移最大值如表2所示。原勘察报告揭示,剖面3区域填土较薄,全风化及强风化岩面较高,与剖面2-2及2'-2'呈快速渐变关系,设计支护强度较剖面 2-2 及 2'-2'弱一些,位移相对大一些。


剖面2-2、2'-2'及3-3各选取1个断面对锚索应力进行了监测。应力增长13%~25%,平均 18%,基坑开挖到底 1个月内基本稳定。


六、结束语


本工程场地特点是填土深厚,但土质较好,填土时间较为久远,已大致完成自重固结。如何选取填土的抗剪强度指标一直是工程设计中的难点与重点,本工程从支护效果来看,指标的选取还是较为合理的。各剖面的位移沉降状态大体均衡,说明设计强度大体均衡,支护结构选型是合理的。遗憾的是勘察失误造成局部区域出现险情。险情也再次提醒了从业者∶勘察是设计的基础,须在各种地质条件下把握住勘察质量。




感谢供稿作者:

付文光、李鑫权、周凯

(中国京冶工程技术有限公司深圳分公司)