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摘要:本文结合工程案例,采用简易降水措施后的土钉墙方案,即完成了整个深基坑工程的围护施工,取得了良好的社会效益。以供同行借鉴。
关键词:渗透性砂砾石;浅基岩;深基坑;土钉墙
Abstract: combining with the project example, the simple measures of precipitation after the soil nailed wall method that has completed the enclosure of deep foundation pit engineering construction, and achieved good social benefits. For peer reference.
Keywords: permeability grit stone; Shallow bedrock; Deep foundation pit; The soil nailed wall
衡阳华菱鋼管有限公司二连轧工程拟建场地位于湖南省衡阳市,境内为丘陵地貌。建筑地面积约9.7万m2,主厂房为全钢排架结构,其中沉渣池为钢筋混凝土结构,位于主厂房西北角,即沉渣池东面和南面为主厂房,西面为水处理系统,北面为水塔,周边的可使用场地很有限。工程±0.000相当于绝对标高73.000m,场地周围经平整的自然地面平均相对标高为-0.400m。沉渣池基坑设计底标高-12.200m。
1工程地质条件
根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告,拟建场地属丘陵地貌,整个场地已推填平整,场地地基土可分为7个工程地质层。沉渣池基坑开挖影响深度内各土层描述如下:①杂填土全场分布,杂色,松散状,成分为粉砂岩块石、碎石、粉质粘土及建筑与生活垃圾,分布不均,块石及碎石含量约占30%,层厚0.50~2.50m;②1粉土大范围分布,土黄色,稍密,湿,可塑状,干强度低、韧性低,层厚0.30~5.80m;②2细砂基本全场分布,灰褐色、青灰色,饱和,稍密,粒径级配为:砾石0.9%~1.5%、砂粒66.3%~76.6%、粉粒22.5%~32.5%,层厚0.70~6.00m;②3圆(角)砾全场分布,土黄色,饱和,稍密,粒径级配为:砾石51.2%一55.9%砂粒39. 8%一43.2%粉粒4. 0%一5. 6%，层厚0. 30～ S. 50m;③强风化岩全场分布，紫红色，粉砂状结构，风化强烈，岩芯呈泥状及碎石状，层厚0. 30一0. 90m;③中风化岩全场分布，层厚1.303. 10m,紫红色，粉砂状结构，泥(钙)质胶结，中厚层状构造，风化裂隙频率2～ 5条/m，岩芯呈短柱状、长柱状，局部碎块状，采芯率72%一88% , RQD为62%～82%，岩体完整性程度总体属较破碎一较完整，软质岩类，基本质量等级认级;③微风化岩全场分布，层顶埋深8. 7～ 10. 9m,紫红色，岩性为泥(钙)质粉砂岩，粉砂状结构，中厚层状构造，钙质胶结，风化裂隙1～ 3条/m，岩芯呈长柱状，局部短柱状，岩体完整性程度总体属较完整，采芯率80%一95% , RQD为70%一90%，软质岩，基本质量等级认级，未钻穿。
场地地下水按赋存条件分为上层滞水、第四系孔隙水及基岩裂隙水，勘察期间稳定水位标高67. 400m,埋深约5. 6m。场地地下水主要为②2细砂层及②3圆(角)砾层中的孔隙水，渗透系数分别为5m/d及50m/d左右;基岩风化裂隙内含少量裂隙水，单井涌水量<50t/ d;地h水水位受季节变化控制。
2基坑围护设计方案的选择
根据以往的经验，本地区的基坑围护对于较浅基坑(4m左右)、且周边环境理想的条件下常采用喷锚网方式，但对于较深而周边环境不理想的基坑条件下则常采用稀桩排列的人工挖孔桩围护方式，人工挖孔桩的埋深均进入基岩。因基坑开挖深度范围内都有渗透性较大的含水层，故一般情况下均应结合深井降水，以保证基坑的稳定。但本基坑的特点是:设计开挖深度特别大(12.20m);同时周边环境较为复杂，对基坑的变形要求甚高。同时在基坑开挖深度的中部基岩层上为高透水性的砂砾石，场地西侧有河流补给的情况下出水量很大，在基坑放坡系数较大的情况下容易产生流砂等突发性事故，对基坑的安全造成很大威胁。特别是在碰到暴雨季节及周边建筑较近的边坡，存在严重安全隐患。而砂砾石层下则是风化基岩，工程性质较好，对基坑工程的围护很有利。
综合以上特点，决定采用土钉墙围护方案，能满足基坑设计的经济和方便性原则。基岩而以上部分采用常规的钢管土钉，基岩而以下则由于裂隙较易发育，仍打设部分短锚杆。在施工过程中对地下水进行单独控制，基坑降水采用在土钉墙而施做引水孔的方式，以替代深井降水，可大大降低降水成本。详细的典型设计剖而如图2所示。在基岩层以上的土层采用直径为48mm、长度为9～12m的钢管土钉，水平间距1～1.2m,垂直间距为1.3～1.5m。基岩中则用直径为25mm ,长度为3m的钢筋土钉，水平和垂直间距同钢管土钉。放坡系数控制在1: 0.25～ 1: 0.4。后在施工过程中因结构设计的改变及场地的限制作了适当调整。
图2基坑围护典型剖而
3基坑的开挖及围护施工
土钉墙围护是随着基坑挖土的进行而逐步实施的。土钉墙施工与挖土作业交叉进行，一者的配合至关重要，直接关系到基坑的安全和施工工期。土方开挖应分层分段进行，每层开挖深度宜控制在相应排土钉0. 5m以内，每层分段开挖长度控制在20m左右，并采用跳段开挖。严禁超挖或在上一层未加固或支护时间不充分的情况下进行下一层的开挖。
本基坑施工的重点在于开挖进入地下水位深度以下砂砾石层至基岩层第1层锚杆的施工，特别是基坑西侧靠近小溪处的边坡。由于施工场地的限制，此段基坑边坡的实际放坡系数已达1:0.1，近乎垂直，且距边坡lm之外即为2层的临时办公建筑，荷载较大。此处边坡的水位监测孔测得的地下水位均在地而以下深度约5. 6m，水位上下不稳定的砂性土层厚度均达1. 5m左右。坑底砂性土层若处理不当容易受水流冲刷作用出现涌砂，直接造成边坡的失稳，容易引发重大安全事故,故在实际开挖过程中，当进入地下水位以下埋深围护施工时进行了特殊的处理，主要包括:①咸小每层的开挖深度到0. 8m，特别是接近基岩而部分，尽量减小开挖深度，并且保留50cm的砂砾石层同其下基岩一并开挖;②分段开挖完成后即进行初喷厚5。左右的棍凝土而层，及时设置引水孔，再进行土钉的施作及一次棍凝土而层的喷射;C适当减小土钉的打入倾角，尽量避免土钉碰到基岩面而缩短实际施工长度。当无法避免减少土钉长度时，每隔一定距离加密土钉的水平间距;逐基岩层开挖先保留离开坡底3～ 4m范围内的岩石，隔一定间距设置排水沟，将坡面的水引到基坑里用水泵抽出，最后开挖原来保留的坡底岩石，以保证土钉墙施工过程中基岩而上砂砾层的稳定，效果明显。
5结语
1)高渗透性砂砾石下浅基岩地基深基坑工程采用土钉墙的围护方案完全是可行的，可以节约大量的围护工程成本。
2)本类地层中的土钉抗拔力能达到设计及保证基坑整体稳定的要求。基坑施工对周边环境的影响也较小，地而基本没有发生较大的开裂和沉降。同时基坑周边的深层土体位移也主要发生在基坑顶部，总体表现出位移随深度而基本呈线性递减的趋势。基坑的最大放坡系数可达到近乎垂直的倾角。
3)此类地层应重点关注高渗透性砂砾石层土钉墙施工过程中，地下水的作用对整个基坑工程的安全性影响。开挖过程中处理不当容易产生流砂现象，在基坑周边环境复杂以及其他如大气等不利因素多重影响下，对基坑的安全存在严重的隐患。
4)采用有意识地在坡底预留一定宽度的基岩层后开挖技术，是解决此类地层较有效的处理手段。采用此项开挖技术的本工程，即使部分边坡坡度接近垂直，由于高渗透性砂砾石层的过水断面积较小，在施工过程中也未发生明显的流砂现象，保证了基坑的施工安全。
5)类似地质条件下的基坑工程在勘察和开挖过程中还需注意边坡岩石的节理裂隙发育状态，对存在顺层节理的部位，则应对岩石锚杆进行加强，其有效长度必须超过岩石的节理面，以保证基坑的整体稳定。
参考文献:
[1]姚天强，石振华.基坑降水手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2006
[2]龚晓南.基坑工程实例[M].北京:中国建筑工业出版社，2006
[3]刘建航，侯学渊.基坑工程[M]北京:中国建筑工业出版社，1997
[4]中国建筑科学研究院.JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社，1999.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:渗透性砂砾石;浅基岩;深基坑;土钉墙
Abstract: combining with the project example, the simple measures of precipitation after the soil nailed wall method that has completed the enclosure of deep foundation pit engineering construction, and achieved good social benefits. For peer reference.
Keywords: permeability grit stone; Shallow bedrock; Deep foundation pit; The soil nailed wall
衡阳华菱鋼管有限公司二连轧工程拟建场地位于湖南省衡阳市,境内为丘陵地貌。建筑地面积约9.7万m2,主厂房为全钢排架结构,其中沉渣池为钢筋混凝土结构,位于主厂房西北角,即沉渣池东面和南面为主厂房,西面为水处理系统,北面为水塔,周边的可使用场地很有限。工程±0.000相当于绝对标高73.000m,场地周围经平整的自然地面平均相对标高为-0.400m。沉渣池基坑设计底标高-12.200m。
1工程地质条件
根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告,拟建场地属丘陵地貌,整个场地已推填平整,场地地基土可分为7个工程地质层。沉渣池基坑开挖影响深度内各土层描述如下:①杂填土全场分布,杂色,松散状,成分为粉砂岩块石、碎石、粉质粘土及建筑与生活垃圾,分布不均,块石及碎石含量约占30%,层厚0.50~2.50m;②1粉土大范围分布,土黄色,稍密,湿,可塑状,干强度低、韧性低,层厚0.30~5.80m;②2细砂基本全场分布,灰褐色、青灰色,饱和,稍密,粒径级配为:砾石0.9%~1.5%、砂粒66.3%~76.6%、粉粒22.5%~32.5%,层厚0.70~6.00m;②3圆(角)砾全场分布,土黄色,饱和,稍密,粒径级配为:砾石51.2%一55.9%砂粒39. 8%一43.2%粉粒4. 0%一5. 6%，层厚0. 30～ S. 50m;③强风化岩全场分布，紫红色，粉砂状结构，风化强烈，岩芯呈泥状及碎石状，层厚0. 30一0. 90m;③中风化岩全场分布，层厚1.303. 10m,紫红色，粉砂状结构，泥(钙)质胶结，中厚层状构造，风化裂隙频率2～ 5条/m，岩芯呈短柱状、长柱状，局部碎块状，采芯率72%一88% , RQD为62%～82%，岩体完整性程度总体属较破碎一较完整，软质岩类，基本质量等级认级;③微风化岩全场分布，层顶埋深8. 7～ 10. 9m,紫红色，岩性为泥(钙)质粉砂岩，粉砂状结构，中厚层状构造，钙质胶结，风化裂隙1～ 3条/m，岩芯呈长柱状，局部短柱状，岩体完整性程度总体属较完整，采芯率80%一95% , RQD为70%一90%，软质岩，基本质量等级认级，未钻穿。
场地地下水按赋存条件分为上层滞水、第四系孔隙水及基岩裂隙水，勘察期间稳定水位标高67. 400m,埋深约5. 6m。场地地下水主要为②2细砂层及②3圆(角)砾层中的孔隙水，渗透系数分别为5m/d及50m/d左右;基岩风化裂隙内含少量裂隙水，单井涌水量<50t/ d;地h水水位受季节变化控制。
2基坑围护设计方案的选择
根据以往的经验，本地区的基坑围护对于较浅基坑(4m左右)、且周边环境理想的条件下常采用喷锚网方式，但对于较深而周边环境不理想的基坑条件下则常采用稀桩排列的人工挖孔桩围护方式，人工挖孔桩的埋深均进入基岩。因基坑开挖深度范围内都有渗透性较大的含水层，故一般情况下均应结合深井降水，以保证基坑的稳定。但本基坑的特点是:设计开挖深度特别大(12.20m);同时周边环境较为复杂，对基坑的变形要求甚高。同时在基坑开挖深度的中部基岩层上为高透水性的砂砾石，场地西侧有河流补给的情况下出水量很大，在基坑放坡系数较大的情况下容易产生流砂等突发性事故，对基坑的安全造成很大威胁。特别是在碰到暴雨季节及周边建筑较近的边坡，存在严重安全隐患。而砂砾石层下则是风化基岩，工程性质较好，对基坑工程的围护很有利。
综合以上特点，决定采用土钉墙围护方案，能满足基坑设计的经济和方便性原则。基岩而以上部分采用常规的钢管土钉，基岩而以下则由于裂隙较易发育，仍打设部分短锚杆。在施工过程中对地下水进行单独控制，基坑降水采用在土钉墙而施做引水孔的方式，以替代深井降水，可大大降低降水成本。详细的典型设计剖而如图2所示。在基岩层以上的土层采用直径为48mm、长度为9～12m的钢管土钉，水平间距1～1.2m,垂直间距为1.3～1.5m。基岩中则用直径为25mm ,长度为3m的钢筋土钉，水平和垂直间距同钢管土钉。放坡系数控制在1: 0.25～ 1: 0.4。后在施工过程中因结构设计的改变及场地的限制作了适当调整。
图2基坑围护典型剖而
3基坑的开挖及围护施工
土钉墙围护是随着基坑挖土的进行而逐步实施的。土钉墙施工与挖土作业交叉进行，一者的配合至关重要，直接关系到基坑的安全和施工工期。土方开挖应分层分段进行，每层开挖深度宜控制在相应排土钉0. 5m以内，每层分段开挖长度控制在20m左右，并采用跳段开挖。严禁超挖或在上一层未加固或支护时间不充分的情况下进行下一层的开挖。
本基坑施工的重点在于开挖进入地下水位深度以下砂砾石层至基岩层第1层锚杆的施工，特别是基坑西侧靠近小溪处的边坡。由于施工场地的限制，此段基坑边坡的实际放坡系数已达1:0.1，近乎垂直，且距边坡lm之外即为2层的临时办公建筑，荷载较大。此处边坡的水位监测孔测得的地下水位均在地而以下深度约5. 6m，水位上下不稳定的砂性土层厚度均达1. 5m左右。坑底砂性土层若处理不当容易受水流冲刷作用出现涌砂，直接造成边坡的失稳，容易引发重大安全事故,故在实际开挖过程中，当进入地下水位以下埋深围护施工时进行了特殊的处理，主要包括:①咸小每层的开挖深度到0. 8m，特别是接近基岩而部分，尽量减小开挖深度，并且保留50cm的砂砾石层同其下基岩一并开挖;②分段开挖完成后即进行初喷厚5。左右的棍凝土而层，及时设置引水孔，再进行土钉的施作及一次棍凝土而层的喷射;C适当减小土钉的打入倾角，尽量避免土钉碰到基岩面而缩短实际施工长度。当无法避免减少土钉长度时，每隔一定距离加密土钉的水平间距;逐基岩层开挖先保留离开坡底3～ 4m范围内的岩石，隔一定间距设置排水沟，将坡面的水引到基坑里用水泵抽出，最后开挖原来保留的坡底岩石，以保证土钉墙施工过程中基岩而上砂砾层的稳定，效果明显。
5结语
1)高渗透性砂砾石下浅基岩地基深基坑工程采用土钉墙的围护方案完全是可行的，可以节约大量的围护工程成本。
2)本类地层中的土钉抗拔力能达到设计及保证基坑整体稳定的要求。基坑施工对周边环境的影响也较小，地而基本没有发生较大的开裂和沉降。同时基坑周边的深层土体位移也主要发生在基坑顶部，总体表现出位移随深度而基本呈线性递减的趋势。基坑的最大放坡系数可达到近乎垂直的倾角。
3)此类地层应重点关注高渗透性砂砾石层土钉墙施工过程中，地下水的作用对整个基坑工程的安全性影响。开挖过程中处理不当容易产生流砂现象，在基坑周边环境复杂以及其他如大气等不利因素多重影响下，对基坑的安全存在严重的隐患。
4)采用有意识地在坡底预留一定宽度的基岩层后开挖技术，是解决此类地层较有效的处理手段。采用此项开挖技术的本工程，即使部分边坡坡度接近垂直，由于高渗透性砂砾石层的过水断面积较小，在施工过程中也未发生明显的流砂现象，保证了基坑的施工安全。
5)类似地质条件下的基坑工程在勘察和开挖过程中还需注意边坡岩石的节理裂隙发育状态，对存在顺层节理的部位，则应对岩石锚杆进行加强，其有效长度必须超过岩石的节理面，以保证基坑的整体稳定。
参考文献:
[1]姚天强，石振华.基坑降水手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2006
[2]龚晓南.基坑工程实例[M].北京:中国建筑工业出版社，2006
[3]刘建航，侯学渊.基坑工程[M]北京:中国建筑工业出版社，1997
[4]中国建筑科学研究院.JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社，1999.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。