1.1工程概况

 

　　某城市广场位于洛阳市西工区定鼎南路西侧，是一个集办公、商住、公寓为一体的综合性建筑。所有建筑均设2次地下室，楼间为2层地下车库，基础部分进行整体开挖支护。基坑南北各一个突出一个40m×18m的住宅楼，其余建筑与地下车库组成一个180m×60m的与住宅楼连通的长方形基坑，槽底标高为-8.6m。本工程位于市中心繁华地段，现场东、北两侧为马路，由于属于老城改造，地下3m范围内分布有上下水管线、雨污水管道等，并且在支护边坡附近和施工现场内发布于错综复杂的人防工事。现场东侧为新扩建的定鼎南路，距离边坡6m的位置埋设有电信管网，管沟深度为地平面往下3.5m，西侧为已经建成的与本工程基坑深度相近的两栋商住楼。该工程采用上部挡土墙，下部桩锚支护的形式。

 

　　1.2工程特点

 

　　本工程现场周边场地狭小，考虑到结构施工期间材料堆放等使用场地，边坡的放坡坡度只能控制在1∶0.05～1∶0.08之间，接近于直坡，并且在荷载上还要考虑四周暂设的搭设、建筑材料的堆放及施工车辆的通行停放，因此，本工程按照均布荷载40kPa设计计算。

 

　　1.3支护方式的选择

 

　　在设计过程中，根据工程岩土地质条件结构周边的情况，采用多种软件对桩锚、上部土钉墙(挡土墙)、下部桩锚、复合土钉墙(土钉结合预应力锚杆)等多种支护方式进行了设计计算比较，并用有限元进行分析计算，估计边坡位移、沉降，以指导施工过程中的监测控制。

 

　　经计算，虽然采用复合土钉墙的智慧方式水平位移值偏大，但能够满足安全支护、使用的要求。本工程采用复合土钉墙的支护方式进行边坡支护。

 

 

　　2.1地层情况

 

　　工程场地位于古河道，在勘探深度50cm范围内的地层，按其沉积年代、成因类型可分为人工堆积层和一般第四纪沉积层两大类，按地层岩性及工程特性进一步可分为7个大层，其中在支护设计中涉及到地层有：杂填土；重粉质粘土、粉质粘土；黏质粉土、粉质粘土；砂质粉土；细土；圆砾。

 

　　2.2水位情况

 

　　在勘探50m深度范围内仅发现一层地下潜水，静止水位标高22.12m～21.31m(埋深14.9m～15.6m)，该层水主要赋存于卵石层及砂层中，对于工程施工无影响。

 

 

　　3.1基坑围护平面

 

　　先进行场平处理，然后根据结构施工图放结构边线，在结构边线的基础上考虑结构施工期间的施工施工面，分段结合槽底和自然地坪标高进行放坡量计算，放出基坑开挖边线，对基坑开挖边线的角点部位做桩进行固定，在固定角点时考虑以下因素进行定位的调整。

 

　　(1)由于基坑周边分布有4个塔吊的基础，并且塔吊基础要求的尺寸较小，故在较短的范围内会出现两个阳角，对阳角进行处理，按照5m～6m的直边长度将阳角在开挖时修整成45°角度斜边，一方面避免了阳角的力集中，另一方面也保证了阳角部位有一定的水平距离进行对应层次的土钉(预应力锚杆)施工和钢腰梁施工的整体连续性。

 

　　⑵根据结构外形，局部可以不开挖的部位，按照支护设计方案和结构施工工作面、放坡量等因素，在不能满足支护安全的情况下，按照整体开挖处理。

 

　　3.2基坑支护设计及施工调整

 

　　根据多种计算软件复核，按照以下的设计能够满足支护的安全。

 

　　(1)基坑支护设计。

 

　　第三层预应力锚杆布置在黏质粉土、粉质黏土层，第六层预应力锚杆布置在细砂层。第三层预应力锚杆设计拉力值为240kN/根，非锚固段长12m，预应力值180kN/根，使用20#槽钢做钢腰梁。第六层预应力锚杆设计拉力值为180kN/根，非锚固段长4m，锚固段长12m，预应力值120kN/根，使用350mm×350mm×20mm的钢板作为垫板。

 

　　(2)基坑围护的施工。

 

　　本工程地下存在纵横交错的人防工程和大量的管线、管沟，在施工前无法了解各种地下障碍的详细深度和至边坡的水平距离，故在施工方案中只编制了调整原则，实际调整由现场技术负责人根据该原则进行具体的调整，具体原则如下。

 

　　①角度优化：即在调整角度能满足避让障碍的情况下不调整土钉钉位置。

 

　　②能近不远：即在调整土钉垂直间距变小时解决的情况尽量采用近调的位置。

 

　　③需远则长：即在调整土钉垂直间距才能解决管线等障碍时要加长土钉的设计长度，具体加长的长度由现场技术负责人根据调整后的间距进行确定。

 

　　④调远则密：在土钉垂直间距调大的情况下，应该在调整后的间距内加设摩擦型土钉，并适当加密下排土钉的水平距离。

 

　　4.1水平位移观测点的布置及要求

 

　　采用沿基坑周边布置观测点，布点原则是在通长的基坑边每隔20m～30m设置一个观测点，在变形最大、受力最大及局部地质条件最为不利的地段调整观测点的间距，加密设置观测点，具体布置要求如下：

 

　　(1)基准点应布置在变形影响范围以外，靠近观测目标，便于长期保持和联测的稳位置。

 

　　(2)监测点应设置在变形量大的地段，应能确切反映变形量和变形特征的位置，可以从基准点对其进行监测。

 

　　(3)监测点、基准点应在土方开挖前布置完毕，监测点的间距应为30m，每边至少有一个监测点。

 

　　(4)施工时要对观测路线提供有效的保证，所有点位不得被碾压、扰动及遮挡。

 

　　(5)监测点、基准点应有明显的标识。

 

　　4.2位移变形计算

 

　　根据满足安全要求的设计计算，对边坡进行了位移变形的有限元计算，根据有限元计算结果，基坑边坡上口最大水平位移18mm，介于基坑深度的1‰～2‰之间，完全满足基坑支护规范的要求。

 

　　4.3实测位移值及分析

 

　　(1)实测位移在位移观测方案中，共布置16个观测点，布置中在长直边坡段适当加大观测点间距，在受力比较集中的部位适当加密，观测时间连续4个月，其中后两个月是完工后。最终位移值。

 

　　(2)位移分析。

 

　　①最大位移值30mm，最小位移值16mm，在基坑深度为8.60m的基坑中，由于施工等各方面因素的影响，实测位移要大于理论计算位移，但位移基本能控制在基坑深度的1‰～2‰之间。

 

　　②通过水平位移曲线，第二层、第六层预应力的施加能有效地控制该深度范围的水平位移，通过每天都当期位移统计能分析出，预应力的施加不仅能够控制对应深度范围水平位移，并且对边坡整体位移(特别是上口)也有一定的控制作用。

 

　　③边坡的位移与受力有直接的关系，通过对位移累计值大的点进行分析，大于27mm累计位移的观测点基本在边坡的阳角部位，故在施工中对阳角部位的加固及相应的处理措施很有必要，也是保证边坡安全的关键部位。

 

 

　　在地下水较低的中原地区，该工程所采用的支护形式是一种代表性的做法，适度放坡0.1∶1～0.3∶1，边开挖边做土钉支护，为了减少土钉支护对周边管线、建筑物的影响，将其中一至二排土钉改为土层锚杆，锚杆的自由段穿过土钉加固区域，锚杆锚固段在可能的滑裂面以外，锚杆施加预应力以限制土钉支护的位移量。同时施加大预应力对于边坡整体的稳定性也是有利的。本工程证明，采用土层锚杆加预应力的方法确实有利于土钉支护边坡的稳定，有利于减少支护的位移量。