西寧市某深基坑工程地質(zhì)條件及環(huán)境條件分析

西寧市某深基坑工程地質(zhì)條件及環(huán)境條件分析

1建設(shè)場(chǎng)地水地下水的主要物理力學(xué)性質(zhì)井深設(shè)計(jì)位于西寧。場(chǎng)地形狀為南高北低，相對(duì)高度為1.02m。地層主要分為5層:雜填土、黃土狀土、卵石、第三紀(jì)強(qiáng)風(fēng)化泥巖、第三紀(jì)中風(fēng)化泥巖,各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)見表1。場(chǎng)地地下水屬潛水型,含水層主要由強(qiáng)透水的卵石層(局部為圓礫)組成,地下水的主要補(bǔ)給來源為側(cè)向徑流補(bǔ)給,其次為大氣降水,場(chǎng)地地下水埋深為-6.2~-7.1m左右,地下水變化幅度為正負(fù)0.5m。擬建建筑物為高層住宅樓,地下1層,地上30層,基坑開挖深度為8.2m。由于該基坑西側(cè)為既有5層住宅樓,外墻距離開挖線2.5m,住宅樓下有一廢棄防空洞,防空洞外墻距開挖線4.5m,因此,該基坑開挖時(shí)極易引起基坑西側(cè)既有建筑物產(chǎn)生變形。2邊坡排樁支護(hù)方案擬建工程基坑,在西側(cè)存在既有建筑物,既有建筑物基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ),樁端持力層為卵石層,既有建筑物下方有一南北向貫穿的廢棄防空洞,基坑周圍環(huán)境較復(fù)雜。根據(jù)邊坡圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定性分析結(jié)果,邊坡穩(wěn)定系數(shù)較低,極易失穩(wěn),須進(jìn)行支護(hù)處理。由于距基坑開挖線2.5m處有一既有建筑物,位于邊坡滑動(dòng)區(qū)范圍內(nèi),如在開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響較嚴(yán)重,根據(jù)GB50330—2002《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》第3.2.1條、JGJ120—99《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》第3.1.3條,邊坡安全等級(jí)取為一級(jí),其余邊坡工程各段可取為二級(jí)。根據(jù)實(shí)際情況,為了控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建筑物產(chǎn)生過大變形,擬采用多支點(diǎn)排樁結(jié)構(gòu)形式對(duì)基坑側(cè)壁進(jìn)行圍護(hù),并在施工過程中對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移及周圍建筑物變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。地下水控制措施采用集水明排法,基坑側(cè)壁設(shè)排水孔,基坑底部設(shè)排水溝和排水井。3灌注樁錨固支護(hù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用單排灌注樁,樁徑1.0m,樁距2.0m,樁位布置見圖1。由于地下土層有卵石層及泥巖,根據(jù)JGJ94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》,最終采用人工挖孔灌注樁。要求全長(zhǎng)設(shè)置護(hù)筒,水位以下施工時(shí)注意抽排水措施。并采用兩道錨桿的樁錨體系,分別距樁頂2.4,4.9m,同時(shí)在樁頂澆筑冠梁,錨桿處設(shè)置腰梁,將所有灌注樁連在一起,并將錨固拉結(jié)力傳遞到每根圍護(hù)樁上,錨桿布置見圖2。由于錨桿的構(gòu)造要求自由段長(zhǎng)度不宜小于5m,而基坑側(cè)壁距防空洞僅有4.5m,且無錨固長(zhǎng)度,決定將錨桿的一端錨固在防空洞的側(cè)壁上。4分層開挖結(jié)構(gòu)內(nèi)力及支撐體系由于基坑邊緣2.5m處有住宅樓,需考慮固定超載,而且第(1)層土體為雜填土,可將其等效為堆載,住宅樓荷載按每層18kN/m2計(jì)算,則該基坑在地面以下1.4m處的超載q為:基坑開挖順序?yàn)?第一階段開挖3.6m;第二階段開挖6.0m,并在2.4m處設(shè)第1道錨桿;第三階段開挖至坑底8.2m處,在4.9m處設(shè)第2道錨桿,各開挖階段土壓力分布見圖3。每一開挖階段分別按等值梁法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力及支點(diǎn)力,得排樁截面彎矩設(shè)計(jì)值為M=283.2kN·m,截面剪力設(shè)計(jì)值V=319.7kN,樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30,計(jì)算排樁縱向配筋14ue78820,箍筋ue7888@150,加勁筋ue78818@2000;第1層支點(diǎn)力設(shè)計(jì)值Td1=131.8kN,取1ue78825鋼筋;第2層支點(diǎn)力設(shè)計(jì)值Td2=116.3kN,配1ue78822鋼筋。排樁嵌固深度根據(jù)JGJ120—99附錄A圓弧簡(jiǎn)單條分法計(jì)算得hd=2.6m,因此排樁樁長(zhǎng)為11m。5件承載力的計(jì)算由于距基坑開挖面4.5m處有一防空洞,錨桿錨固段嚴(yán)重不足,考慮可將錨桿錨固在防空洞側(cè)壁上,因此需計(jì)算錨頭壓板的尺寸。GB50003—2001根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中受剪構(gòu)件計(jì)算,沿通縫或沿階梯形截面破壞時(shí)受剪構(gòu)件承載力按式(2)計(jì)算:式中:V為截面剪力設(shè)計(jì)值,kN;fv為砌體抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,MPa;α為修正系數(shù);μ為剪壓復(fù)合受力影響系數(shù);σ0為永久荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的水平截面平均壓應(yīng)力,MPa;A為水平截面面積,m2。防空洞為砌體結(jié)構(gòu),壁厚370mm,砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M10,磚強(qiáng)度等級(jí)為MU25,可知fv=0.19MPa,砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=2.98MPa,取σ0=0.1f,γG取1.35,查表得αμ=0.14,V=Td1=131.8kN,可得:由式(3)可知,所需灰縫長(zhǎng)度L=0.568/0.37=1.53m,經(jīng)計(jì)算(300×300)mm2的壓板可滿足要求,且考慮到防空洞側(cè)壁外土體也可承擔(dān)部分錨桿拉力,可將其視為安全儲(chǔ)備,因此,該方案是安全的。6基本穩(wěn)定性試驗(yàn)6.1基坑極限承載力參照太沙基(Terzaghi)及普朗德爾(Prandtl)的地基承載力公式,將樁底面的平面作為求極限承載力的基準(zhǔn)面,其滑動(dòng)線形狀如圖4所示,安全系數(shù)Ks為:式中:D為排樁插入深度,m;H為基坑開挖深度,m;q為地面超載,kPa;γ1為基坑外地表至樁底各土層的加權(quán)平均重度,kN/m3;γ2為基坑內(nèi)開挖面以下至樁底各土層的加權(quán)平均重度,kN/m3;Nq、Nc為地基極限承載力計(jì)算系數(shù)。按照太沙基公式:按照普朗德爾公式:由表1,計(jì)算γ1=18.9kN/m3;γ2=20.0kN/m3;q=115.2kPa,見式(1);根據(jù)太沙基公式得Nq=10.8,Nc=22.5;代入式(4)可得Ks=6.48≥1.2;根據(jù)普朗德爾公式得Nq=9.3,Nc=18.9,代入式(4)可得Ks=5.48≥1.2,均滿足安全要求。從計(jì)算看出,樁底以下的風(fēng)化泥巖,其力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)較大,對(duì)基坑隆起起到極大抑制作用,抗隆起安全系數(shù)較大。6.2穩(wěn)定性驗(yàn)算為防止該基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)繞樁底發(fā)生傾覆破壞,還需進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。由圖3c知,水平抗力及支點(diǎn)力對(duì)樁底抗傾覆力矩Mp=2272kN·m/m,水平荷載對(duì)樁底傾覆力矩Ma=1803kN·m/m,則抗傾覆安全系數(shù)Kq為:7錨固體系的設(shè)計(jì)根據(jù)深基坑工程相關(guān)規(guī)范,對(duì)西寧市某基坑的加固方案進(jìn)行了論證,確定采用人工挖孔灌注樁,樁徑1.0m,樁距2