德州新華大廈基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

陳松 梁偉（山東省魯北地質(zhì)工程勘察院，德州253015）作者簡(jiǎn)介：陳松（1961—），男，高級(jí)工程師，主要從事巖土工程勘查，水工環(huán)地質(zhì)勘查管理。摘要：本文在分析場(chǎng)地工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果，提出了邊坡的噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)，經(jīng)工程實(shí)踐證明，設(shè)計(jì)方案可行。關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)條件；邊坡穩(wěn)定性；噴錨支護(hù)；德州1 工程概況德州新華大廈由主樓及裙樓組成，主樓地上12層，裙樓地上三層，地下室一層，占地面積約3200m2。場(chǎng)地自然地坪絕對(duì)高程18.8m左右，基坑開挖6.5m。擬建場(chǎng)地南臨高五層的通訊大樓，基礎(chǔ)埋深2.5m，距邊坡約8m；西、北兩側(cè)為20世紀(jì)50年代建成的三層磚砌結(jié)構(gòu)居民樓，距基坑約7m；北側(cè)為文化路，距基坑邊坡約5m 有管道溝，內(nèi)有上水管道和通訊、電力電纜，基坑邊坡無安全起坡場(chǎng)地，設(shè)計(jì)采用噴錨支護(hù)法保證基坑邊坡安全?，F(xiàn)場(chǎng)平面見圖1。圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)平面圖場(chǎng)地地下水埋深1.8m，若事先不對(duì)地下水進(jìn)行處理，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)管涌、流沙等現(xiàn)象。根據(jù)場(chǎng)地的地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，設(shè)計(jì)采用井點(diǎn)降水法對(duì)地下水進(jìn)行處理。2 工程地質(zhì)條件擬建場(chǎng)區(qū)在地貌單元上屬黃河下游沖洪積平原區(qū)，經(jīng)人工改造后地面較平坦，高差在1m以內(nèi)。相關(guān)各工程地質(zhì)層參數(shù)如下：①雜填土，底板埋深0.9～2.8m，平均厚度1.5m，r＝18kN/m3，C＝0，φ＝20°；②粉土與粉質(zhì)粘土互層，底板埋深7.9～8.7m，平均厚度6.7m，以粉質(zhì)粘土為主，粉土單層0.4m左右，平均r＝18.1kN/m3，C＝29kPa，φ＝8°；③粉土，底板埋深9.2～10.6m，平均厚度1.4m，r ＝19kN/m3，k ＝1.2m/d；④粉砂，底板埋深13.8～14.9m，平均3.5m，r＝18.5kN/m3，k＝3.5m/d。3 基坑邊坡自然穩(wěn)定性3.1 邊坡主動(dòng)土壓力分布因四周放坡余地很小，按90 °邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，坡頂超載取q＝10 kPa。根據(jù)朗肯土壓力理論，主動(dòng)土壓力計(jì)算公式如下：山東省環(huán)境地質(zhì)文集按式（1）進(jìn)行計(jì)算得邊坡主動(dòng)土壓力分布見圖2。主動(dòng)土壓力大于零的邊坡均會(huì)發(fā)生傾覆失穩(wěn)，主動(dòng)破裂面為圖2中虛線。圖2 邊坡主動(dòng)土壓力分布圖3.2 邊坡抗滑動(dòng)穩(wěn)定性根據(jù)泰勒邊坡穩(wěn)定理論（重慶市建設(shè)委員會(huì)，2003），粘性土坡失穩(wěn)，將以圓弧面滑動(dòng)，按泰勒經(jīng)驗(yàn)曲線可找到邊坡最危險(xiǎn)滑動(dòng)面（圖3），按條分法計(jì)算弧面抗滑安全系數(shù)為：圖3 危險(xiǎn)滑面圖山東省環(huán)境地質(zhì)文集式中：wi為土條重力；bi為土條密度；ai為土條底邊中點(diǎn)切線仰角；ti為土條底邊長(zhǎng)度；ci、li為土條底邊所處土層抗剪弧度參數(shù)。按式（2）計(jì)算得L1弧線抗滑安全系數(shù)為：山東省環(huán)境地質(zhì)文集可見自然抗滑穩(wěn)定性不夠。按條分法經(jīng)過試算可找到k≈1的臨界滑動(dòng)面（圖3中的L2），其抗滑安全系數(shù)為：山東省環(huán)境地質(zhì)文集L2以上土體均有可能滑動(dòng)失穩(wěn)。4 坑底抗隆起穩(wěn)定性軟土邊坡超過一定高壓后，會(huì)因?yàn)檫呁馏w重力超過坑底土極限承載力而發(fā)生隆起失穩(wěn)。坑底抗隆起安全生產(chǎn)系數(shù)按下式計(jì)算：山東省環(huán)境地質(zhì)文集式中Nc為地基承載力系數(shù)，按式（3）計(jì)算：山東省環(huán)境地質(zhì)文集因此不會(huì)發(fā)生抗底隆起失穩(wěn)。5 邊坡噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)邊坡自然穩(wěn)定性分析，邊坡噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖4。共設(shè)5排錨桿，第1排處于雜填土中，采用ϕ48×3.5鋼管注漿錨桿，第2～5排錨桿為鉆孔注漿錨桿，孔徑120mm，拉筋為ϕ25螺紋鋼，采用32.5普硅水泥，0.5水灰比摻早強(qiáng)劑，水泥漿注漿，設(shè)計(jì)錨桿錨固力為12kN/m。從4m處壓一排鋼管樁，起超前支護(hù)作用。圖4 邊坡噴錨布置示意圖噴射砼使用32.5普硅水泥，骨料為粒徑5～15mm的碎石和中砂，配合比為水泥∶砂∶石子∶水＝1∶2∶2∶0.5，摻速凝劑，架設(shè)ϕ6.5＠200×200的鋼筋網(wǎng)，錨頭用ϕ16鋼筋橫向邊接。6 噴錨支護(hù)邊坡穩(wěn)定性分析6.1 抗傾覆穩(wěn)定性分析根據(jù)圖2及圖4，邊坡對(duì)坡腳的傾覆力矩為主動(dòng)土壓力對(duì)坡腳的力矩和，噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)坡腳的抗傾覆力矩為主動(dòng)破裂面以外有效錨固力對(duì)坡腳的力矩和，用圖算法可得抗傾覆安全系數(shù)為：山東省環(huán)境地質(zhì)文集因此，噴錨支護(hù)邊坡不會(huì)發(fā)生傾覆失穩(wěn)。6.2 抗滑動(dòng)穩(wěn)定性邊坡沿任一弧面滑動(dòng)時(shí)，該滑動(dòng)面以外的錨桿為有效錨固段，其有效錨固力在滑動(dòng)面上的段影之和為錨桿的抗滑力，噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗滑安全系數(shù)可按下式計(jì)算：山東省環(huán)境地質(zhì)文集式中：Fj為第j排錨桿有效錨固力；βj為第j排錨桿與滑動(dòng)面夾角。根據(jù)圖2及圖4按式（5）計(jì)算可得L1與L2滑動(dòng)面抗滑安全系數(shù)：山東省環(huán)境地質(zhì)文集山東省環(huán)境地質(zhì)文集可見噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足抗滑穩(wěn)定性要求。7 施工過程穩(wěn)定性噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)不僅要求保證施工結(jié)束后過坡的穩(wěn)定，而且必須保證施工過程中任何階段的安全。噴錨支護(hù)是先開挖后支護(hù)，當(dāng)邊坡開挖到底最下排的錨桿未施工前，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)最低，接前述方法驗(yàn)算此時(shí)邊坡的安全系數(shù)為：山東省環(huán)境地質(zhì)文集山東省環(huán)境地質(zhì)文集由此可見，噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過程中是安全的。8 應(yīng)用情況與結(jié)論8.1 應(yīng)用情況基坑回填前一天監(jiān)測(cè)結(jié)果如下表：山東省環(huán)境地質(zhì)文集8.2 結(jié)論該工程2001年4月5日開工，同年9月10日回填完畢，歷時(shí)5個(gè)月，雖經(jīng)雨季浸淋，邊坡基本穩(wěn)定，說明本工程支護(hù)方案是可行的，設(shè)計(jì)是成功的。參考文獻(xiàn)重慶市建設(shè)委員會(huì).2003.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范.中國(guó)建筑工業(yè)出版社
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。