深基坑支護設計與巖土勘探技術

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1軟質巖石基坑工程的勘察要點

1．1勘察工作的布工原則

對于軟質巖石基坑工程，勘察深度顯然不能以原來的條款作為依據．筆者認為：勘察深度應以滿足基坑側壁穩定性評價、穩定性計算及支護設計為前提，一般情況下，勘察深度可按開挖深度的，1．5~2倍考慮；若勘察范圍受到場地狹小限制，那么勘探點的布里宜采取盡可能利用場地條件的原則，并輔以開挖邊界以外的調查研究和資料搜集工作。勘察手段以鉆探為主，并應輔以工程地質調查及室內土工試驗等工作。

1．2巖土工程條件分析

應提供地層結構及分布特征、地質剖面、地基土物理力學性質指標、水文地質條件、場地水及巖土的腐蝕性等方面的資科，并應進行適當分析。因為它們是進行支護方案選型及基坑穩定性分析、內力變形計算不可缺少的資料，所以這些資料必須完整、可靠。

1．3周圍環境分析

該項工作是選擇基坑支護方案、確定圍護結構位移、基坑穩定安全系數控制標準等工作的重要依據。應從以下幾方面展開調查：①鄰近建(構)筑物情況，主要包括其分布情況、結構形式及荷重、基礎類型及埋深、建筑紅線位置等；②周圍道路情況，主要包括其分布及距離、動荷載情況；③周圍管線、溝道情況，主要包括地下管道及電纜線、溝道等的構造、埋深、位，及使用情況；④淺層地下障礙物情況。

1．4基坑邊坡穩定性評價

評價工作宜從巖土工程內因和工程環境外因兩方面考慮，一般情況下，兩方面缺一不可。巖土工程內因的評價內容主要包括地層結構及分布特征、水文地質條件、基坑側壁巖石風化及軟化程度、巖石節理裂隙發育程度及其產狀要素、危險滑動面的分布及其產狀要素、軟弱夾層的產狀要素和厚度、巖石開挖暴露與浸水時的抗風化及抗軟化能力等方面；工程環境外因的評價內容主要包括周圍環境的不利因子分析、潛在動荷載及外來水體的誘發邊坡失穩分析等。

2工程實例

2．1工程概況

某項目為擴建改造工程，場地狹小，尤其是翻車機室～2#轉運站之間更為突出，如圖1所示，該段輸煤系統平面布置形態呈L型，設計采用現澆混凝土箱型基礎，場地零米標高為83．1rn，基礎埋深一16．4—17．0m，翻車機室1#轉運站總長近90m，寬近25m，1#轉運站～2#轉運站總長近40m，寬近17m。另外，擬建場地分布的巖石陡坎項部高程一般在89．00～93．00m之間，坎下地面標高一般在83．00m左右，由于地面起伏較大，基坑開挖將形成高達16～26m的基坑邊坡。

2．2巖土工程條件

擬建場地地層結構簡單，地表淺部分布有①雜填土層厚為0．4～2．0m，其下主要由第三系新統潞王墳組上段的⑦層泥灰巖和潞王墳組下段的⑨層砂質泥巖、泥質砂巖、泥巖等軟質巖石組成。⑦層為強風化泥灰巖，層理不明顯、節理裂除不甚發育，抗軟化、抗風化能力較差，層底標離81．0～85．0m；⑨層上部為強風化的⑨亞層，長期受水漫泡，強度明顯降低，用手可輕易折斷、捏碎、用力可捏成團，間夾較硬的細砂巖，呈現軟硬交錯狀，層厚4．5～10．0m，層底標高73．8～79．3m；⑨亞層向下漸變為中等風化層，巖層產狀近于水平，膠結較差，裂隙、孔隙不發育，在外露時易風化，浸水時易軟化，其巖性類別交錯變化頻繁，局部夾較硬的細砂巖、礫巖夾層或透鏡體，揭露厚度大于26m地下水為基巖裂隙水，水位起伏較大，其項面標高一般在77．8～81．4m之間，而某工程圍墻外的地下水位頂面標高在85．0m左右，地下水位表現出西高東低的特點。⑨層及⑨一亞層主要物理力學性質指標見表1。

2．3⑨層及⑨亞層地基土的工程特性評價

根據其巖性特點，依據《巖土工程勘察規范》GBS0021～2001附錄A，可將易⑨層上部的⑨I¨亞層定性判定為極軟巖，遭層可定性判定為軟巖。同時，由巖石試驗報告可知，⑨層的軟化系數多在0．41～0．47之間，飽和抗壓強度多在522～828MPa之間；⑨一，亞層的軟化系數多在038～0．42之間，飽和抗壓強度多在421～5．57MPa之間，因此，按《巖土工程勘察規范》GB50021～2001第31212第31214條款，可將⑨層定盆評價為軟巖，遭⑨一，亞層則為極軟巖。因此，綜合定性、定最評價成果，將⑨層綜合判定為軟巖，⑨亞層綜合判定為極軟巖。

2．4誘發甚坑邊坡失穩因素分析

(1)巖土工程方面的不利因素主要有：⑦層頂部有2～3m厚的泥灰巖，其巖性較脆，節理、裂隙發育，被切割的巖塊在重力作用下易失穩滾落或塌滑；⑦層底部巖層和⑨層、⑨一亞層的抗軟化、抗風化能力較差，尤其是⑨亞層結構不甚致密，其中還夾有較松軟的土狀軟弱薄夾層，加之富含基巖裂隙水，⑨一亞層已被長期浸泡軟化，成為基坑邊坡潛在的危險滑動面；設計初定基礎埋深大于地下水位埋深，基巖裂隙水成為基坑邊坡失穩的誘滑因素，將加劇基坑邊坡失穩，甚至發生突發性滑坡。

(2)工程環境方面的不利因素主要有：新建翻車機室基礎埋深比老廠翻車機室基底深3．7m，兩個翻車機室基礎之間的水平距離僅5m，加之老廠翻車機室的基坑回填土密實性較差，這對基坑東側邊坡的穩定性將造成不利影響；擬建翻車機室～1#轉運站西側10．0～30．0m范圍內，分布有一條公路、老廠排水渠、水泥廠鐵路專運線和貨場，潛在動荷載及老廠排水渠的滲漏因素將加劇基坑西側邊坡的失穩；擬建1社轉運站～2#轉運站北側約15m處建有老廠二級灰渣泵房和濃縮池，這對基坑東側邊坡的穩定性將造成不利影響。

2．5基坑支護方案選型

根據工程特征、場地周圍環境特點及巖土工程勘察報告，基坑A、B、C、D、H邊坡需采取適宜的支護措施，而E、F、G、l邊坡附近場地較開闊，具備放坡條件，可按巖體邊坡容許坡度值(高寬比)放坡開挖：坡高在8m以內宜按1：0．75～1：1．00考慮，坡高8-15m宜按，：1．00～1：1．25考慮，坡高15～30m宜按1：1．25～1：1．75考慮。該項目具有工程環跪要求較高、開挖深度大、基坑邊坡高度達l6～26m等特點，按照類似工程經驗及各支護結構形式的適用條件分析，本工程可采用錨噴網、土釘墻、護坡灌注樁等支護結構形式，但考慮到基坑A、B、c、D、H邊坡的放坡條件有限、對周圍建(構)筑物的保護必須萬無一失，以及D邊坡上部巖土體較破碎等因素，同時還結合計算類比和技術經濟綜合比較，最后確定A、B、C、H邊坡采用錨噴網支護；D邊坡采用排樁一錨噴網聯合支護，其上部邊坡采用錨噴網支護，下部邊坡采用鉆孔灌注護坡樁并結合樁問預應力錨桿聯合支護，樁頂設置鋼筋混凝士圈梁(也稱冠梁)。基坑支護平面布置示意圖見圖1。

2．6基坑支護設計

2．6．1基坑D段邊坡排樁——錨噴網聯合支護設計

(1)上部邊坡錨噴網支護。錨桿參數：錨桿孔用人工或機械成孔，孔徑100ram，水平傾角為8～16。，依實際情況和需要調整，采用梅花型布置。錨桿材料采用+22螺紋鋼筋，水平間距1．2m，垂直間距1．2m，長度9m。水泥漿：錨桿孔內壓力注漿，水泥采用P．0．32．5級水泥，水灰比O．45～0．6，注漿壓力0．4～0．6MPa；加強筋：材料采用中12鋼筋，菱形布置在錨桿上；鋼筋網：材料采用由6．5鋼筋，間距250mmx250mm；噴射混凝土：水泥采用P．0．32．5級水泥，強度C20，厚度100mm。

(2)樁問預應力錨桿。錨桿參數：錨桿孔用人工或機械成孔，孔徑，150mm，水平傾角為l5。，采用矩形布置。錨桿材料采用2+25螺紋鋼筋，水平間距1．5m，垂直間距3．0m，長度18m；水泥漿：錨桿孔內壓力注漿，水泥采用P．0．32．5級水泥，水灰比0．45…06注槳壓力0．4～0．6MPa；錨桿與樁連接采用枯鋼腰梁和高強度螺栓；當漿體強度達到70％后可施加預應力，施加預應力均為100kN；要求樁問預應力錨桿極限抗拔力為300kN，設計抗拔力200kN，正式施工前先做一組(3根)試驗錨桿。

2．6．2施工過程應注意事項

(1)施工前應詳細調查、分析場地周圍環境狀況，避免盲目施工引發不安全事故；

(2)基坑開挖、支護順序合理，一般宜先施工護坡樁，后按分層放坡開挖、分步支護要求，安排合理的挖土、支護工序，保證支護作業及時跟進土方開挖，避免隨意超挖、欠挖，以及坡面暴露時間過長現象發生：

(3)基坑開挖時，應考慮適宜的施工降、排水措施，并且在施工期間，應在基坑上部及內部修建截、排水溝，禁止雨水流入基坑，對滲入的水體必須及時排出；

(4)開挖土體必須及時運走，坑周嚴禁堆載；

(5)在正式施工前，錨桿的現場抗拔試驗必不可少，一般情況下，每組試驗錨桿應保證3根，施加的最大荷載宜為錨桿工作狀態設計拉力的1．2～1．3倍；

(6)在施工護坡樁、冠梁、錨噴網及預應力錨桿等支護結構時，施工工序、技術及質量要求、安全措施和工程驗收等方面必須按設計和施工組織文件要求執行；

(7)機械開挖到離基底標高300mm后改用人工開挖，確保基底原狀地基土不被擾動；

(8)基坑開挖、支護及后續地下工程施工、基坑回填過程中，宜進行必要的監測，并采取必要的監控報普措施，發現坡體及周邊建筑物出現異常變形時，必須立即停止施工，查清原岡并采取有效措施后方可繼續施工。

3結論

在軟質巖石基坑工程勘察前，必須初步了解場地周圍環境條件，搜集足夠的區域地質資料，然后根據已掌握的信息，按照軟質巖石基坑工程的勘察要點布置工作量，但不能只在劃定的建筑物輪廓線以內開展勘探工作，還應對周邊環境進行詳細的調查了解。支護方案確定后，應在施工前編制詳細的施工組織計劃，務必使基坑開挖和支護順序安排合理，還需對施工中應注意事項進行重點分析，避免突發性不安全事故發生。