某商住楼深基坑支护实例探讨（精选6篇）
1 工程概况
本工程是位于某城集地下车库、商业、住宅等功能于一体的高层建筑。由于工程项目又紧邻湖泊, 因而土质情况复杂。工程采用独立基础加筏板形式, 基坑大面设计开挖深度-5.8m, 基坑西北、西南角局部开挖深度达到-8.2m, 基坑内四个电梯井部位最大开挖深度达到-9.9m, 开挖土方量超过30000m3。
2 工程地质条件
根据地质报告, 场地不良土质的素填土带厚度为-0.5~-5.3m, 分布范围广泛。素填土带下大量分布全风化泥岩、全风化泥质粉砂岩, 厚度为-0.6~-3.Om, 该土层虽土质稍好, 但泡水易软、易崩解;地质报告还显示, 地下水位较高, 平均水位-2.3m, 对土层稳定性威胁很大, 必须进行支护。深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定, 而且要满足变形控制要求, 以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。如今支护结构日臻完善, 出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法。
3 支护方案的选择
本工程设计采用土钉墙支护结构, 它是通过对原位土体加固、充分利用原位土体的自稳能力来达到支护作用, 因而能大幅降低支护造价, 一般比桩墙式支护结构节约费用30%~60%, 而且施工工期短, 支护方式具有稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好的优点, 具有显著的经济效益, 适合现场实际情况。
由于该支护的特点是边开挖边支护, 分层开挖, 分层支护, 所以要求土方开挖必须和支护施工密切配合, 严格做到开挖一层、支护一层, 严禁超挖, 土方按护坡挖土技术交底开挖并修坡, 应保证坡面平整。为保证护壁跟边坡的整体稳定性, 整个基坑边坡从上到下全部采用土钉墙锚杆护壁
综上所述, 考虑到施工场地的条件限制, 经采用同济大学的“深基坑支挡结构分析计算软件FRWS v4.0”进行计算后证实, 用土钉墙对该基坑进行支护是完全可行的, 且根据基坑四周环境及开挖深度, 需采用不同的剖面形式。放坡角度取10度, 普通水泥砂浆土钉, 直径Φ为lOOmm, 土钉倾角为l5度, 内配一根Φ18Ⅱ级钢筋, 土钉长度及竖向间距如图1所示, 水平间距1200mm, 面层混凝土板墙厚度为lOOmm, 强度等级为C20, 内配6@200钢筋网, 有土钉处沿纵横向配置2Φ14同长加强筋 (纵向配置2Φ16, L=200mm) 。
4 施工工艺
4.1 施工工艺流程
土方开挖→基坑边坡修整→放点→成孔 (钻孔) →放人锚筋及注浆管→注浆→设置泄水孔→墙面布筋→喷射混凝土→养护。
4.2 钻机定位成孔
成孔设备采用两套地质矿产部重庆探矿机械厂生产的MGJ-50型回转式钻孔机, 为了满足土钉施工倾角的需要, 进行了钻机的改造配套工作。基坑采用分层开挖的方式, 挖完第一层后设备立即进场进行土钉施工, 避免土坡暴露时间过长。
4.3 土钉锚钉的安装与孔内注浆
大部分土钉为1Φ22钢筋, 长度L=7000~9000mm。
孔内注浆采用水泥浆灌注, 胶结材料选用425号普通硅酸盐水泥, 水灰比为0.45~0.5:1, 用气压式注浆方式, 将注浆导管底端插入孔底后才开始注浆, 待空口溢出水泥时再将导管以匀速缓慢撤出, 以保证孔中气体能全部逸出, 直至全孔灌满浆液为止。
4.4 锚固端处理与喷射混凝土板墙
布置完面层钢筋网后, 先在距锚钉端头200mm处采用穿孔塞焊一块150mm×150mm×8mm的钢板, 然后在钢板外侧锚钉端部两侧沿锚钉长度方向焊上三根Φ12、L长度为150mm的通长加强钢筋互相焊接, 使所有土钉相互连接成一个整体。喷射混凝土配合比为水泥:瓜米石:中砂=1:2:2, 内掺速凝剂及早强剂, 要求混凝土强度达到C20以上。
喷射前, 先在边壁面上垂直打入短钢筋段作为标志, 以保证施工时喷射混凝土厚度达到规定值。lOOmm厚的板墙分两次喷射, 每次厚道控制在50~60mm;120mm厚的板墙分3次喷射, 每次厚度控制在40~50mm。在继续下步喷射混凝土工作时, 要求工人仔细清除预留施工缝结合面上的浮浆层和松散碎屑, 并喷水使之潮湿, 待混凝土终凝后2小时, 立即开始连续喷水养护5~7天。
4.5 排水系统的设置
在基坑上边构筑排水沟, 流至西南面的沉沙井后排入市政管网。并将施工场地做硬化处理。然后于土钉注浆完成后, 在基坑侧面插入长度为500mm, 直径为60mm的UPVC排水管, 使其外端伸出支护混凝土板墙外50~60mm, 管内填碎石做滤水层以利混凝土板墙后的积水排出。
5 质量控制
⑴认真讨论支护技术方案, 做好向施工人员技术交底工作, 使其明确施工工艺、技术要领和质量标准。
⑵对锚杆的安装、注浆、喷混凝土、焊结等关键工序实行工程技术人员跟班作业, 确保质量符合设计要求。
⑶实行全面质量管理, 对每一道工序严把质量关, 符合以下质量标准:
(1) 基坑必须分层分段开挖, 考虑可能的连续雨天, 每层开挖深度限制在锚杆排距加30cm, 逐层开挖逐层支护, 开挖深度要根据图纸设计要求进行复核。
(2) 凿孔:钻孔前采用经纬仪、水准仪、钢卷尺等进行土钉放线确定钻孔位置, 土钉布孔距离允许偏差为±50mm, 成孔采用锚杆钻机, 成孔中严格按操作规程钻进, 孔径允许误差±lOmm, 钻孔偏斜度不大于30%, 孔深允许偏差为±50mm。终孔后, 应及时安设土钉, 以防止塌孔。
(3) 挂钢筋网:网格允许误差±20mm, 纵横搭接点用扎丝扎牢。
(4) 土钉制作:严格按设计选准材径、长度下料, 误差允许值为±20mm, 稳中架每个间距1.5m, 焊牢, 整个过程必须严格依照图纸施工。
(5) 土钉安装:安装之前进行锚杆长度复核、验收, 安放时, 应避免杆体扭压、弯曲, 注浆管与土钉锚杆一起放入孔内, 注浆管应插至距孔底250~500mm, 为保证注浆饱满, 在孔口部位设置浆塞及排气管, D48钢花管土钉直接注浆。
(6) 搅拌浆液:严格按设计要求O.45~0.55的水灰比配料, 搅拌均匀。
(7) 注浆作业:按照设计要求, 注浆采用水灰比为0.45~0.55的纯水泥浆, 水泥采用425普通硅酸盐水泥。压浆控制在0.3~0.8MPa之间, 并根据试验锚杆由设计单位确定注浆技术质量要求。注浆前, 将孔内残留及松动的废土清理干净, 注浆开始或中途停止不能超过30分钟, 达到孔口稍有溢流现象时, 即行堵口封死。
(8) 喷混凝土:严格按设计要求比例配料搅拌均匀, 喷混凝土时喷浆手要垂直层面喷, 喷射作业应按分段分片依次进行, 同一分段喷射顺序应自下而上, 注意观察料的水量 (不得有干料现象) 和回弹情况, 及时调整喷浆水量和距离, 抽取混凝土试块。严格掌握喷层厚度, 表面平整度要求±30mm。喷混凝土前, 埋设好喷射混凝土厚度的标志, 由专人负责检查土钉制作、注浆、挂网等质量是否符合设计要求, 下达喷混凝土指令后才能开始喷混凝土。
(9) 降雨量过大引起基坑坍塌的预防措施:基坑的周边砌筑20cm高的止水台, 作为通常情况下的挡水设施;配备足够数量的草包, 紧急时对基坑周围做围堰, 防止地面水大量流入坑内。施工现场仓库配备足够数量的潜水泵、泥浆泵。及时获取天气信息, 预先做好准备工作。加大排水系统的能力, 并加强管理保持其畅通。
(10) 基坑开挖过程中的监测及监控要求:为了保证本工程能安全顺利完成, 必须对边坡支护结构进行系统监测, 采用信息化施工, 并及时掌握其变化和稳定状况。监测前编制系统的监测实施方案并在施工中严格按监测方案进行监测。要求边坡顶每隔15~20m设置一个观测点, 在施工期间, 每一天测一次, 雨水过后测一次, 施工完毕且监测数据稳定后每一周测一次。本工程监测由具有专业资质的施工队伍施工, 监测点由现场决定。
6 支护结构的监测
为保护基坑支护结构在开挖及基础施工期间的安全与稳定, 施工14d后进行拔出破坏试验。另外, 在基坑开挖前, 就做出了详细的施工监测方案, 对基坑进行支护位移的量测 (地表开裂状态、位置、缝宽) 的观察, 做好施工记录, 以备参考利用。
7 结论
深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否, 直接影响到工程本身的质量与进度, 并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。本工程自2008年8月初开始施工, 9月底完成。10月中旬经业主、监理、质监站等多方共同抽样检测, 各项质量符合设计要求, 工程被评为优良。深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学, 它还有待于理论上的完善, 如何选取一种在经济、技术上都合理的支护类型, 还必须充分考虑施工现场的环境、工程地质条件以及具体的工程要求。
摘要：本文结合某商住楼工程地质条件, 对某商住楼基坑选择了相应的支护方案, 并详细介绍了其施工技术和质量控制措施, 取得了良好的社会经济效益。
关键词：商住楼,深基坑,支护方案,施工工艺,质量控制
参考文献
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[3]编辑委员会.基坑工程手册[M].北京:中国建材工业出版社, l997.
摘要：以芜湖外经广场地下车库深基坑支护工程为例，结合工程所在区域的地质条件、场地情况和周边环境，重点分析说明了保护穿越场地的箱涵、临近基坑的保留建筑及高压入地检查井所采用的特殊设计方案：对锚支护结构、双排桩支护结构等桩锚支护体系中的特殊结构。监测数据显示基坑开挖对所保护建构筑物的影响微小，表明该工程设计方案合理，技术措施有效，可为芜湖地区同类工程提供参考。
关键词：深基坑；支护设计；桩锚体系；钻孔灌注桩；止水帷幕
中图分类号：TU433文献标志码：A
文章编号：1672-1098（2015）01-0039-06
近年来，随着城市发展脚步的加快，人们对土地的利用率不断提高。高层乃至超高层建筑鳞次栉比，各种市政道路管线纵横交错，同时城市地下空间的开发也随之逐步向更深处发展。然而，深基坑开挖过程中难免会遇到周边场地狭窄，场区环境复杂等工程难题。由此可见，在越来越复杂的城市环境中，深基坑支护技术正面临新的挑战。
桩锚支护是将护坡桩与土层锚杆相结合的一种支护方法，它是在岩石锚杆理论研究比较成熟的基础上发展起来的一种挡土结构，安全经济的特点使它广泛应用于边坡和深基坑支护工程中[1]。芜湖市地处长江南岸，位于长江与青弋江的交汇处，境内整体地势呈东南高、西北低之势，虽属长江冲击平原地形，但由于受地貌单元的控制，其地质条件比较复杂[2]。在芜湖地区，桩锚支护体系已发展得较为成熟。本文以芜湖市外经广场地下车库的深基坑支护工程为例，探讨了较复杂场地条件下，针对不同支护面，桩锚体系的具体应用情况。
1工程概述
11工程概况
安徽外经建设有限公司拟在芜湖市利民路与弋江中路交口西北侧兴建亿万多商业街工程。主楼地上20层，裙房4层，地下室2层，建筑总高度约80 m，框架结构。±000相当于绝对标高945 m， 场地平均相对标高在00～-10 m左右，基坑开挖深度以地面至外墙下筏板底高差为准， 即计算基坑开挖深度为895～905 m。主楼及裙房局部为钻孔桩筏板基础， 裙房大部为抗浮锚杆筏板基础。 基坑以场近西侧一市政箱涵为界分为商业A和商业B二车库， 外围方形状不规则， 商业A基坑围护周长约为290 m， 商业B基坑围护周长约为6366 m。
场地及环境概况：中部穿越场地的排水箱涵，此箱涵亦为商业A和商业B两个地下室的分界线；西侧红线外为居民小区场地；北侧为二幢现有保留商业建筑（桩基础）；东侧整体上距用地红线的距离较小，红线外20 m左右为弋江中路高架，红线内外有数个高压入地检查井，场地环境整体较为复杂（见图1）。
12工程地质及水文地质条件
由于该基坑深度较大，场地环境较复杂， 因此在施工前进行了详细的地质勘察。 通过对本工程
岩土工程勘察报告分析，得到该场地土层物理力学性质指标（见表1）。
图1基坑总平面图
表1土层物理力学性质指标
层厚/m重度/（kN·m-3）粘聚力C/kPa内摩擦角Ф/（°）岩土状态
①杂填土080～610188/150软塑
②1粉质粘土050～27019525090软塑～可塑
②2粘土（粉质粘土）030～180195400100可塑
③粘土160～820199693112硬塑
④粘土与粉质粘土互层740～1740197599107硬可塑～硬塑
⑤粉质粘土混卵砾石320～820///硬塑
⑥强风化泥质砂岩090～310///密实主要为长石
⑦中风化泥质砂岩未揭穿///致密坚硬
拟建场地上部填土分布不匀，②1层、②2层局部分布，工程性质一般；③层粘土分布稍有起伏，工程性质良好，④层粘土与粉质粘土互层均匀性一般。故整体判定地基土均匀性一般。
根据本次钻探揭露， 拟建场地①层杂填土中、 ②1层粉质粘土和②2层粘土（粉质粘土）表部埋藏有上层滞水， 一般无稳定的自由水面， 主要受大气降水和地表水渗入补给，地下水位埋深07～19 m；⑤层中埋藏有少量层间水，与青弋江联系密切；⑥层及以下埋藏有少量裂隙水，水量一般。根据环境水文地质条件分析，地下水及土对混凝土及混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。
2基坑支护设计
21工程分析
1） 场地地质条件除上部回填土部位较差外，下部土质为硬质粘土，土质条件较好。
2） 拟建场地①层杂填土埋藏有上层滞水型地下水，由大气降水和地表水渗入补给，地下水位埋深07～19 m，因而在开挖前无需降水，对于局部上层滞水可采取明沟排水及坡面引流的方法将其疏干。
3） 围护体系选用钻孔灌注桩。原因在于钻孔灌注桩施工工艺比较成熟，作为围护桩其围护刚度略低于地下连续墙、强于SMW工法，但其造价要比地下连续墙低得多。另外由于施工场地大、有利于钻孔灌注桩在施工过程中的泥浆处理，可大大减少污染[3]。场地第二层各亚层土，粉性较严重。广泛分布在基坑开挖深度范围内，故需要采取可靠的止水帷幕措施。如果处理不当，基坑开挖时极易产生塌方、流砂等现象，故设计考虑在钻孔灌注桩外侧采用双轴水泥土搅拌桩作为止水帷幕，同时可增加围护体的整体挡土效果。
4） 本基坑外部环境较复杂，周边场地较狭窄。基于这种情况，要首选能够有效控制支护结构和坑外土体变形的支护方式。桩锚支护体系的优点是支护结构和支撑体系共同组成一空间结构体系，来承担坑外侧土压力与地面超载作用，排桩将各自独立的支护桩通过桩顶冠梁连结成一个整体，二者再与支撑构成一个空间受力体系，使各构件的受力更合理[4]。因此，整体采用桩锚支护体系，再针对保护排水箱涵、北侧自建保留建筑和东侧市政道路做出具体的设计方案endprint
22关键部位的设计方案
221中部穿越场地的排水箱涵
此处箱涵亦为商业A和商业B两个地下室分界线。根据建设单位规划，本剖面商业B先行施工，故设计安排如下：
1）先施工N1并锁定；2）商业B地下室施工至地面
后，首先在商业B支护桩及墙间填充灰土（夯实）至箱涵顶，填土面铺100 mm厚C10防水混凝土，然后再进行商业A的开挖及N2预应力锚杆的施工。
箱涵左侧24 m处为AB段钻孔桩，右侧34 m处为CD段钻孔桩。钻孔桩参数：Φ800间距1 600；桩身混凝土C30；桩身长L=1150 m；主筋为16根Φ18的HRB335，均匀通长布筋；桩顶预留筋长度660 mm；加强筋为Φ16的HRB335间距2 000；箍筋为Φ8的HPB235间距200；保护层厚度50 mm；桩底端位于土质较好的④土层。第一道锚杆，对锚锚杆N1，位于桩顶标高向下156 m处，由两根Φ18的HRB335构成，L=106 m，开孔孔径150 mm，对锁，双向施加预应力80 kN；第二道锚杆，预应力锚杆N2，位于N1标高向下2 m处，由两根Φ18的HRB335构成，L=15 m，其中自由段长6 m，施加预应力90 kN。为了加强对CD段及商业B地下室外墙的支撑作用， 在标高-706 m处设1：06的土坡， 并用钢管N3（L=4500 mm； Φ=48 mm； 间距1 600 mm）作为锚管护坡。冠梁与撑梁设计及桩锚设计分别如图2～图3所示。
图2冠梁、撑梁断面设计图（mm）
图31-1剖面支护设计图（mm）
经验算，基坑的整体稳定安全系数Ks=2066>11；抗倾覆安全系数Ks=4276>12。抗隆起安全系数：由太沙基公式得Ks=2856≥115；由普朗德尔公式得Ks=2521≥11。各项均满足规范[5]要求。
22.2与基坑北侧边线相邻的二幢现有保留商业建筑
该侧基坑边缘距原有建筑基础桩较近，且此处设有行车通道。为了确保基坑开挖以及车辆行驶不会引起原有建筑基础的过大位移，除桩顶以上采用大坡率放坡措施外，对回填土进行压密注浆加固，以增强土体力学性能，降低主动土压力。深基坑双排桩支护是近几年发展起来的一种新型的支护结构，与其它支护结构体系相比较，双排桩支护形式具有良好的侧向刚度，可有效限制支护结构的侧向变形[6]。因此车道北侧采用双排桩进行强化支护。
桩顶以上1∶1坡比放坡，并用Φ48间距1 500的锚管进行土坡加固。桩锚体系中，预应力锚杆N1位于桩顶标高下1 m处，三道锚杆纵向间距为2 m，水平间距为16 m，钻孔孔径均为300，均由两根Φ22的HRB335构成，长度均为145 m。其中N1自由段长为6 m，N2、N3自由段长为5 m，从上到下分别施加预应力80 kN、100 kN、100 kN。双排钻孔桩，桩间距2 m，桩长112 m。桩锚设计如图4所示。
图42-2剖面支护设计图（mm）
经验算，基坑的整体稳定安全系数Ks=2201>11； 抗倾覆安全系数Ks=3693≥12；隆起量：δ=74 mm；抗隆起安全系数：由太沙基公式得Ks=3037≥115；由普朗德尔公式得Ks=2688≥11。各项均满足规范要求。
223东侧红线内外的数个高压入地检查井
该侧支护难点为以下两点：①该侧支护线长达220 m；②距离用地红线距离较小，红线外20 m左右为弋江中路高架，红线内外侧分布有1万伏高压电缆检查井及管沟。二者对支护变形能力要求高。为增强本剖面支护抗变形能力，采取以下措施综合应对：①抬高支护桩桩顶标高；②沿支护桩外侧一定距离增加双排桩，以加大支护体的刚度。
预应力锚杆同入地高压电缆垂直安全作业距离不小于1 m。在右侧桩桩顶标高向下12 m处设第一道锚杆。三道锚杆纵向间距均为18 m，水平间距均为16 m，分别施加预应力120 kN、110 kN、100 kN。N1由两根Φ22的HRB335构成，N2、N3均由两根Φ18的HRB335构成。左侧桩长134 m，右侧桩长124 m。桩锚设计如图5所示。
图53-3剖面支护设计图（mm）
经验算基坑的整体稳定安全系数Ks=2326>11；抗倾覆安全系数Ks=4930≥12；各项均满足规范要求。
3监测结果分析
本工程基坑支护分为A、B两个区域。拟采用如下的施工顺序：在平面上先开挖B区、B区回填后再开挖A区。A区开挖的土方不外运，将此部分土方回填至B处地下室（A、B两个区域的钻孔灌注桩和冠梁可同时施工）；在立面上先施工超前支护的深层搅拌桩止水帷幕和压密注浆、次施工冠梁以上部分的土钉墙、再施工钻孔灌注桩及冠梁、最后施工预应力锚杆；基坑开挖完毕后，应迅速进行土方回填，并且做好支护桩与地下室结构之间的土方夯实工作，同时应重视该阶段的土体深层位移监测，避免土体产生过量位移。
通过对各剖面围护桩在不同工况下侧向位移的长期监测，并对监测数据进行分析筛选，绘制出了各剖面围护桩的典型侧向位移图。位移情况如图6所示。
（a）1-1剖面侧向（b）2-2剖面侧向（c）3-3剖面侧向
1-工况1：设第一道支撑 2-工况2：设第二道支撑 3-工况3：设第三道支撑 4-工况4：浇筑底板
图6侧向位移图
从图6a可以看出，由于对锚锚杆N1双向施加预应力，对桩顶起到了加固作用，所以桩顶位移出现较小的正值，基底有微小位移，工况1至工况2位移稳步微量增加，工况3在基底附近出现了较大位移， 可能原因有两个： ①预应力锚杆距坑底距离较大， 对基坑壁的支撑作用到坑底时已较弱； ②遇到软弱土层。针对这一情况，施工时在坑底位置处设坡比1∶06高约35 m的土台，进行了加固。endprint
从图6b与图6c可以看出，各工况的位移趋势基本一致，时空效应明显。从工况1至工况3，围护桩侧向变形随基坑开挖深度的增大而逐步增大。从工况4开始，由于底板的浇筑基本完成，各道锚杆与围护桩已形成整体，开始发挥作用，工况3至工况4的侧向位移已趋于稳定。
根据监测数据汇总分析，坡顶水平位移最大值为103 mm，桩顶水平位移最大值为25 mm，各剖面的水平位移情况均在可控制范围内。地面及基底竖向位移均在10 mm以内，基坑整体变形较小。施工期间，周边建构筑物的不均匀沉降较小，经现场观察，也未出现明显裂缝，基坑开挖并未影响到周边建构筑物的正常使用。
4结语
深基坑开挖过程中，基坑侧壁土体位移、支护结构受力变形、地下水位变化等与基坑支护结构形式、基坑开挖施工过程密切相关。
1） 钻孔灌注桩结合双轴水泥土搅拌桩形成的围护体系，侧向刚度大，对基坑壁的侧向位移起到了一定的控制作用，较好的保护了周边环境，且安全经济便于施工。
2） 大坡率放坡与锚管护坡形成的土钉墙体系与对锚桩锚体系、双排桩桩锚体系等支护体系有效结合，结构受力合理，支护效果显著。对锚的设计，同时控制了商业A和商业B两处地下室外墙的侧向位移，较好地保护了穿越场地的箱涵；双排桩强化支护与压密注浆加固回填土相结合的设计对坑边保留建筑的保护取得了很好的效果；抬高桩顶标高同时增加双排桩的设计，有效解决了支护线长、抗变形能力弱的问题，对沿高架的高压入地检查井起到了较好的保护作用。该工程为芜湖地区同类工程积累了经验，具有一定的参考价值。
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1 工程概况
1.1 地铁车站基坑概况
本车站 (主体) 基坑位于郑州市人民路和管城后街相交的丁字路口, 是市中心区车流和人流最为密集的地段之一。本站采用明挖顺作法施工, 车站主体结构基坑平面尺寸为138.2m×21.1m, 深度约22.11m, 局部深度23.16m、23.80m、26.06m。基坑北侧是市按摩医院、中原图书城、郑州市中医院第一附属医院;南侧有郑州市体育馆、丹尼斯商城等, 车站基坑平面, 如图1所示。
1.2 场地工程地质与水文地质条件
场地位于郑州市中心地带, 地势较平坦, 西高东低, 地貌单元为黄淮冲洪积平原。本场地勘探揭露55.0m深度范围内地层主要为人工填土、第四系全新统 (Q4) 粉土、粉质粘土、粉细砂及第四系上更新统 (Q3) 沉积的粉土、粉质粘土等土层。
本场地地下水类型主要为潜水。其中约19m以上的粉土、粉质粘土层为第 (1) 大含水层, 属弱透水层;约19～32m范围内的粉细砂、中砂层为第 (2) 大含水层, 属透水层。35m以下主要为粉土、粉质粘土, 为相对隔水层。站内勘察期间, 初见地下水位埋深介于6.0～10.8m, 稳定地下水位埋深介于5.7～10.5m。
2 基坑支护结构设计
2.1 支护结构选型
本地铁站基坑两端下沉, 局部深度达26.06m, 施工期间人民路保留双向两个公交车道, 主体结构施工工期约21个月, 且, 周边建筑物较多, 对基坑的安全要求高, 兼顾便于施工, 本车站基坑支护设计采用桩加内支撑, 基坑内降水, 基坑外做止水帷幕的方案。
2.2 支护结构计算
计算采用“理正深基坑5.3”软件, 其中地面超载取20kN/m2, 端墙外地面超载为70kN/m2, 。粘性土采用水土合算, 砂性土采用水土分算。基坑计算采用逐级支撑开挖, 逐级支撑拆除支撑的施工工况进行计算[2,3]。支护排桩采用D1200@1600旋挖桩, 设四道内支撑。桩间采用挂钢筋网喷射混凝土挡土, 支护桩嵌固深度为12m, 排桩支护计算, 如图2所示。经计算得到内力包络, 如图3所示, 则相应的内力取值, 见表1[4,5]。
经计算设计第一道支撑为600×100砼米字撑, 水平间距约9m, 支撑轴力约为2340.42kN[6], 米字撑直撑尺寸600mm×1000mm, 肋撑尺寸500mm×800mm;斜撑尺寸600mm×1000mm, 斜撑连系梁尺寸400mm×600mm;角部板撑厚400mm。冠梁采用钢筋砼结构, 截面尺寸为1600mm×1000mm。
第二道支撑为D600x16钢支撑, 预加轴力600kN, 水平间距约4.5m, 支撑轴力约2087kN;对撑部分采用2I45C组合钢围檩, 斜撑采用C30钢筋砼支撑, 尺寸700mm×1000mm;斜撑部分腰梁采用C30钢筋砼支撑, 尺寸1000mm×1000mm;斜撑连系梁尺寸400mm×600mm;角部板撑厚400mm。
第三道支撑为1000×1200砼米字撑, 水平间距约9m, 支撑轴力约为12671.25kN;米字撑直撑尺寸1000mm×1200mm, 肋撑尺寸600mm×800mm;斜撑尺寸800mm×1000mm, 斜撑连系梁尺寸400mm×600mm;角部板撑厚400, 腰梁采用钢筋砼结构, 截面尺寸为1200mm×1000mm。第四道支撑为D600×16钢支撑并撑, 各施加预加轴力600kN[5], 水平间距约4.5m, 支撑轴力约4378.66kN;对撑部分采用2I56C组合钢围檩, 斜撑采用C30钢筋砼支撑, 尺寸800mm×1000mm;斜撑部分腰梁采用C30钢筋砼支撑, 尺寸1000mm×1000mm;斜撑连系梁尺寸400mm×600mm;角部板撑厚400。
3 结论
对位于郑州地区, 尤其市中心繁华地段的深基坑支护设计, 笔者结合此次经历, 总结如下。
1) 对位于市区、周边复杂且深度大于15m的深基坑, 宜首选桩加内支撑的支护型式。
2) 维护桩首选钻孔灌注桩, 对冠梁首选用钢筋混凝土, 第一道和倒数第二道内撑首选钢筋混凝土撑, 其余内撑为便于施工, 可考虑选用钢支撑或者并撑, 尽量避免选用换撑。
3) 对地下水的处理, 宜选用基坑内降水与肯外降水相结合, 同时应在基坑外做止水帷幕。对止水帷幕, 考虑当地的施工经验, 宜首先考虑选用搅拌桩, 对含水层较深时, 宜考虑有旋喷桩止水, 且止水帷幕插入隔水层不宜小于3m, 搭接宽度不宜小于250mm。
4) 对因基坑降水引起的地面及地面上建筑物的沉降或倾斜, 应及时观测, 针对郑州东部地区宜考虑回灌地下水, 其余地段应根据检测结果再确定是否需要回灌地下水。
摘要：针对郑州市区复杂地段缺少深基坑设计经验和无基坑设计地方规范的现状, 通过对郑州市某地铁站深基坑支护结构设计的分析与总结, 为今后该地区深基坑支护设计提供了重要的参考和借鉴。
关键词：地铁站基坑,排桩,止水
参考文献
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[5]广东省建设厅.DB J 15-31-2003, 建筑地基基础设计规范[S].
随着我国的建筑行业在不断发展,深基坑的工程变得越来越多了,而且其发展得到了人们广泛的重视。深基坑的支护是确保施工的安全与坑壁稳定的结构,同时也确保了邻近的构筑物、地下管线及建筑物的安全,有利于对地下室的开挖与建造以及确保支护施工的经济与合理方便。因此基坑支护的设计是否经济、方便和安全关系到深基坑工程整体的水平。
1分析深基坑的支护结构设计的应用实例
以某高层建筑为例,建筑的总面积为76877m2,其中地下4层,地面42层。工程处于市中心,施工的场地较狭小,四周和已有建筑和市政道路相邻,工程基坑的开挖深度大约为14.5m,市政道路位于建筑的南北侧,已有建筑位于东西侧,其中建筑的东侧距道路约8m;西侧和一栋7层的建筑楼相邻,相距约9m;南侧至道路之间的距离约7m,相距北侧18m处有一栋16层的建筑。另外,根据地质勘察的报告得出,工程的场地内地下水位埋深1.00～1.70m之间。
地层的结构是①-1为人工的杂填土层,①-2为素填土层,②-1为粘土-粉质的粘土层,②-2是粉质淤泥质的粘土层-粉质的粘土层,②-3是细砂-粉砂层,②-4是细砂-粉砂的中密层,②-5是细砂层。各土层主要的物理性质参数见表1。
2基坑支护的方案选型
2.1 设计的标准
本工程是位于市中心的,施工的范围较为狭小,其中两面和市政道路相邻,另外的两边周围均有建筑物,依据规范的要求,该基坑安全的等级是一级,重要性的系数为1.1。规范的要求,基坑的支护结构最大的水平位移不可以超过30mm,也不可以超过基坑深度的0.0025倍。
2.2 基坑支护的结构
该建筑的地下室共有4层,整个地下室的平面比较规则,底板的厚度约为850mm,标高大约是14.40m。工程所处位置的地下水位比较高。另外,基坑的四周还有道路以及已有的建筑物,基坑的施工面积比较大,若是采用了排桩支护,能够有效的使施工面积减少,减少基坑对周围的道路、建筑造成影响。通过对现场勘查以及研究,最后决定采用锚杆+排桩外(在局部的区域要设置两道内撑)施工的支护方案。
(1)排桩
为了使施工对周围的建筑物造成的干扰与影响能够减少,排桩采用的为钻孔灌注桩,桩基的深度大约达到16.5m左右,桩径大约是0.85m左右,桩间的距离大约是1.1m左右。桩基中钢筋笼的主筋是Φ16@180,箍筋是Φ10@180,加强筋是Φ16@1500,且桩身采用了C30的混凝土。
(2)锚杆
基坑设置了两道锚杆,锚杆的直径均为25mm,其中,第一道锚杆的位置在桩顶的-1.0m处,锚杆的长度大约是9.8m,倾斜角大约为35°,两道锚杆的位置在桩顶的-6.7m处,倾斜角大约为25°,锚杆的长度大约是10.2m。锚杆轴向力的设计值:第一道大约是420kN,第二道大约为400kN。
(3)冠梁
冠梁可以有效的使得基坑支护体系整体的刚度提高,在本工程中冠梁的横截面大约是为850mm×600mm,冠梁的配筋如下:
梁的下部、上部都各设置有2Φ20的主筋,中部所设置的构造钢筋为4Φ18,则箍筋为Φ10@180(2),并且采用了C30混凝土。
3基坑支护的计算
3.1 选用的计算软件
采用的设计软件是理正基坑的设计软件,该软件能够计算基坑内力的分布、沉降的位移、强度、水平的位移,同时还可以对基坑进行抗隆验算以及整体的稳定性分析。在许多工程的实践中该软件被大量的应用,是我国进行基坑的设计计算中常用的一款软件。
3.2 设计荷载
基坑的设计主要是考虑水压力、土压力永久的荷载,以及考虑地面的可变荷载。其中土压力是采用砂土分离以及水土合算的方式来进行计算的,基坑外侧的水压力是钻孔初见的水位,内侧的水压力则是位于坑底的-0.5m处。地面的活荷载要按照基坑的周围1m处18kPa的超载来进行计算,基坑的出土区域要按照45kPa的超载来进行计算。
3.3 分析施工的工况
(1)分段来完成搅拌桩与钻孔灌注桩的止水帷幕施工。
(2)平整施工的场地,之后在进行土体的开挖一直到桩顶的标高处。
(3)完成对冠梁的施工,当冠梁混凝土的强度是设计强度的75%时,对第一道锚杆进行施工,局部的地方要加设内撑。
(4)在上述的内撑和锚杆到达设计的强度后,继续对土方进行开挖,一直开挖到第二道的锚杆的标高处,其要求是不可以超挖,之后在对第二道的锚杆与内撑进行施工。
(5)当第二道的锚杆与内撑到达了设计的强度后,开挖土体至基坑的底部,之后对地下室进行施工。
(6)地下室的施工至负一层时,回填土,并且拆除第一道的内撑。
(7)完成地下室的施工,回填土。
3.4 工况的计算
计算基坑时,要按照以下工况来进行计算:
工况1:开挖基坑至-2.25m处;
工况2:第一道的锚杆与内撑的施工完毕;
工况2:开挖基坑的土方带-7.50m处;
工况4:第二道锚杆和内撑施工完毕;
工况5:开挖土体到-9.85m处。
3.5 分析计算的结果
(1)计算基坑支护的位移、内力时,土压力采用了经典法与弹性法这两种方式来计算。通过计算得出,该基坑最大的设计弯矩分别是基坑的内侧210.05kN·m,基坑的外侧203.30kN·m,基坑最大的剪力值大约为169.35kN,最大的水平位移大约为25.67mm,可以看出,计算出来的这些参数都满足设计的规范要求(见图1,图2)。
(2)整体稳定的验算
整体稳定的安全系数为Ks=4.460;圆弧的半径为R=29.913m;圆心的坐标为(1.005、17.452)。
(3)抗倾覆的安全系数:
Ks=Mp/Ma
式中:Mp指的是被动土的压力以及锚杆力在桩底的弯矩,其中用等值梁法来求得锚杆力;
Ma指的是主动土的压力对桩底的弯矩;
Ks=4.371且≥1.200,满足了规范的要求。
(4)抗隆起的验算:
①普朗德尔公式(即Ks≥1.1～1.2),Ks=30.54且≥1.1,满足了规范的要求。
②太沙基公式(即Ks≥1.15-1.25),Ks=37.847且≥1.15,满足了规范的要求。
(5)计算隆起量:
δ=25mm
(6)验算抗管涌
抗管涌的稳定安全系数(即K≥1.5)。验算结果为K=1.876且>1.5,满足了规范的要求,通过上述的计算能够看出,桩-锚的复合支护方案可以满足设计的规范要求,有效的验证了该方案具有的可靠性。
4 总结
(1)结构的安全
目前,该工程的施工已经完毕,在施工的过程中没有发生任何安全与施工质量的问题,桩-锚的复合支护这一方案较合理,所以,设计该方案是可靠安全的。
(2)应用桩-锚支护结构到深基坑支护结构的设计中,为类似的工程提供了参考与借鉴。
5 结束语
综合上述,为能够适应建筑业迅速的发展,我国的深基坑的支护设计和施工上建立了较完善的一套设计理论,总结了许多经验。使得深基坑工程的安全性得到提高。本文根据实例,主要对深基坑支护结构在设计的应用进行了分析和探讨,为今后深基坑支护工程的施工提供了借鉴,从而促进了我国的建筑行业能够稳定发展。
摘要：对于深基坑进行支护的技术要求较高、涉及的因素较多、操作较为复杂,在设计和施工的时候必须要大量的开展对要素的调查以及对工程的验证等工作。使得深基坑工程的安全性得到提高。本文主要对深基坑支护结构在设计方面的应用进行了分析,为今后深基坑支护工程的施工提供了借鉴。
关键词：深基坑,支护结构,设计应用,技术,问题
参考文献
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[2]宫磊,巍铮.浅谈深基坑工程中桩锚支护的应用[J].黑龙江科技信息,2010(1).
关键词：深基坑工程,土钉支护,变形分析
0 引 言
随着工业和城市建设的发展, 城市地面空间愈加紧张, 地下空间作为一种尚未充分利用的资源, 已开始受到重视并加以开发利用。深基坑工程是指与深基坑 (H≥6 m) 有直接关系的工程活动, 主要包括基坑支护工程、降水防渗工程、土方开挖工程、环境保护工程4 个方面[1]。
目前我国深基坑工程的支护方法较多, 以结构受力特点来看, 可将其划分为以下3类: ①被动受力支护结构, 其特点为支护结构依靠自身的结构刚度和强度被动地承受土压力, 这是一种以桩 (或墙) 锚 (或内支撑) 为代表的传统支护形式;②主动受力支护结构, 其特点为通过不同的途径和方法提高土体的强度, 使支护材料与土体形成共同作用体系, 从而达到支护的目的;③组合支护结构, 根据现场条件将以上两种支护技术同时应用于同一个基坑工程中。主动受力支护结构是当前国内较为流行的支护方法, 其中土钉支护技术已成为现今应用最为广泛的一种主动支护技术。土钉支护技术先以一定倾角成孔, 然后将钢筋置入孔内, 在孔内注浆形成土钉体, 随后在坡面披挂钢筋网, 并与土钉连接, 最后在坡面上喷射混凝土。土钉支护具有经济、可靠且施工快速简便等优点, 在我国得到了迅速的推广和应用[2,3]。
有限元方法作为一种强有力的数值计算方法, 不仅考虑了土体的应力应变关系, 而且能够模拟基坑施工过程, 地下水的渗流等主要因素对基坑变形的影响[4,5,6]。本文结合一个具体工程实例, 采用有限元法对深基坑的复合土钉支护进行了变形分析, 并将计算结果与监测数据进行对比, 分析基坑变形趋势和规律, 以期对深基坑工程的设计和施工具有一定的借鉴意义。
1 土钉支护的有限元数值模拟
1.1 土体本构模型及土钉支护结构的模拟
目前岩土工程中通常采用的土体弹塑性本构模型有:Mohr-Coulomb 模型和Drucker-Prager 模型。但M-C准则较D-P准则更适合于土体变形特征, 故本文在进行基坑开挖弹塑性计算时采用M-C模型。
土钉的作用简化为仅承受拉力的弹性杆单元, 土层开挖后喷射的混凝土面层简化为刚度较大的弹性材料。水泥土搅拌桩作为不透水材料进行考虑, 且水泥土搅拌桩之间的外摩擦角取水泥土搅拌桩与周围土体两者的最小值。
1.2 地下水的渗流作用
要确保基坑工程和周围环境的安全, 首先必须对基坑渗流场进行正确分析。将基坑地下水的渗流视为各向异性的二维平面渗流, 对于稳态渗流, 不考虑多孔介质和水的压缩性, 根据达西定律和渗流场的连续条件, 渗流区域内连续性方程为[4,5]:
式中:H为总水头函数, m;Kx、Ky为x、y方向的渗透系数, m/s。
第一类边界条件 (给定水头边界) :
式中:H (x, y) 为边界上的水头函数;φ (x, y) 为边界上的势函数。
第二类边界条件 (给定流量边界) :
式中:q为边界Γ2上单位宽度流入的流量 (流出为负) , m/s, 对于不透水边界, q=0;n为边界Γ2的外法线方向。
2 工程实例
2.1 工程概况
凤山中路苏扬地块位于佛山市凤山中路北侧, 属拆迁重建工程, 现已平整;拟建3～15层商住楼 (地下室2层) , 地下室2层, 考虑到地下室底板厚度及部分承台开挖深度, 基坑底开挖深度为8.2 m左右。
根据场地资料, 地层自上而下分层分别为:①人工填土, 包括杂填土、素填土;②冲积土, 包括粉质黏土、淤泥质土;③残积土, 主要是粉质黏土;④基岩, 主要是强风化粉砂岩。各层土的物理力学参数见表1。勘察期间测得场地地下水位埋深0.3～0.9 m, 地下水主要为第四系孔隙潜水, 地下水接受大气降水和地表水补给, 以蒸发方式排泄。
2.2 深基坑支护方式
根据该区域的地层分布及岩土层物理力学参数、地下水分布等, 设计方案分6个小区域, 本文只对基坑中的重点区域Ⅱ区进行有限元分析。根据该区域地层和地质情况, 综合考虑采用了以下的设计方案:该区段上部1.85 m采用1∶1放坡, 平台宽1.00 m, 1.85 m以下采用土钉墙 (4排) 垂直开挖的支护方案。
整个基坑设计以土钉墙为主, 只在局部区域Ⅴ区和Ⅵ区使用了排桩加锚索的设计方案, 降水措施为在基坑周围采用一排Φ550@350水泥土搅拌桩, 桩长控制穿过淤泥质土进入残积层不小于1 m, 设计桩长8～14 m作为止水帷幕。
2.3 考虑渗流作用的有限元模拟
结合该深基坑设计方案和施工过程, 针对设计的重点区域Ⅱ区土钉墙方案, 考虑地下水的稳态渗流作用, 运用平面有限元算法对该基坑支护和施工过程进行了模拟。
计算模型:根据对称性, 以基坑底部中心为对称轴, 并考虑基坑降水所能影响到的范围, 取计算模型的长度为60 m, 基坑各步开挖示意见图1;有限元计算模型采用四边形单元, 网格平均长度为0.5 m。
计算边界条件:①水力边界条件, 由于BC边距基坑较远, 基坑部位的降水不会对BC边的水位产生太大的影响, 因此取BC边根据具体地下水位取为定水头边界。基坑底部由于施工的要求, 不允许其有积水, 所以取FG边为定水头边界, 即取为具体开挖深度下0.5 m。AE边为对称边, 取为不透水边界, 底部边界AB也为不透水边界。降水措施水泥土搅拌桩两侧同样取为不透水边界。②应力边界条件, CB边、AE边法向约束, AB边X方向、Y方向都约束。考虑到基坑所受到的外部荷载, 在AE段施加10 kN/m的压力。
施工过程的模拟:根据具体的开挖步, 使用生死单元进行各开挖步的模拟分析;基坑的渗流考虑坑外有降水漏斗的稳定渗流工况, 用以分析基坑稳定渗流条件下渗透力分布;每一开挖步地下水基坑外侧常水头边界BC不变, 而基坑内侧的定水头边界随着开挖的基坑底部标高的变化而变化。
2.4 计算结果分析
有限元计算中第1步为平衡地应力, 没有进行开挖, 从第2步开始进行开挖至第7步开挖结束, 依次给出了基坑变形的水平位移变化规律、沉降变形及渗流场等势线分布等, 如图2-图7。
(1) 由图2、图3可知, 基坑坑壁随着开挖深度的增加水平位移也越来越大, 坡顶D点水平变形随开挖深度的增大而增大。
(2) 由图4可知, 基坑坑壁在不同开挖步中坑底处竖向变形最大, 最大值为15 mm, 这主要是由于基坑坑底回弹对坑壁竖直变形的影响造成的。坡顶点D点随着开挖深度的增大竖向变形先向上后向下, 最大沉降为12 mm。
(3) 计算结果也表明了基坑在开挖中由于坑底应力卸荷作用而产生坑底回弹的现象。
(4) 由图7可知, 渗流在水泥土搅拌桩底部发生绕流, 等势线在桩底处较为密集, 基坑渗流场中最大水力梯度出现在桩底附近。
3 现场监测数据分析
3.1 监测数据
在基坑施工过程中, 对基坑进行了水平位移和沉降的监测。对于Ⅱ区土钉墙支护方案的监测水平位移监测点位于H点, 在三维空间中对应为3和4监测点;沉降监测对应为监测点18。各点的监测值如图8-图10。
由图8、图9可知, 在基坑顶部随着开挖深度的增加, 水平位移变形越来越大, 至开挖结束, 最大水平位移接近18 mm, 3点和4点变化趋势一致, 随开挖深度的增加而水平增大;基坑顶部沉降先向上变形而后向下变形, 且越来越大, 直到沉降最大值16 mm到开挖结束后沉降又有所回弹, 这应该是当时施工开挖结束后没有及时进行坑底回填, 进而对顶部沉降造成的影响。
3.2 计算结果与监测数据对比分析
(1) 从水平位移变化图中可以看出:有限元计算结果与实测结果的变化趋势基本相同, 都是随着开挖深度的增加, 水平变形越来越大。
(2) 有限元计算结果与实测结果的沉降变化趋势基本相同, 都是随着开挖深度的增加, 先向上回弹, 进而向下沉降, 且沉降值越来越大。
4 结 语
(1) 用有限元方法可以合理地模拟复合土钉的支护过程, 且计算得到的基坑变形值与监测值变化趋势一致。
(2) 基坑顶部沉降随着开挖深度的增加, 先向上变形, 进而向下变形。基坑开挖引起的坑底土体回弹对沉降造成向上变形, 这在基坑刚开挖时表现得尤为突出, 在施工过程中应该引起足够的重视。
(3) 地下水的渗流对基坑变形的影响不容忽视, 在水泥土搅拌桩作用下, 基坑渗流场中最大水力梯度出现在桩底附近, 而不是在基坑的底部坡脚附近, 从而减小了渗流力对基坑底部土体的不利影响。
(4) 根据规范要求, 水泥土搅拌桩在做止水帷幕时不考虑它的支护作用, 但是计算结果表明如果不考虑其支护作用则得到的基坑水平变形较大, 与基坑实际变形有些不符, 可见考虑了加固效果的计算结果与实际更符合, 这也说明现行规范的保守性。
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拟建场地位于宁波市东部新城中心商务区B区,民安二路以南,商务区中央广场以西,西面是20 m宽的规划路,再往西为7号地块,东面是16 m宽的规划路,南面是20 m宽的规划路。
本工程地下室为3层,基坑开挖面积9 430 m2左右,支护结构延长米约390 m;±0.000标高相当于黄海高程3.550 m,基坑周边自然地坪绝对标高为2.550 m,基坑周圈开挖深度为12.4 m～14.4 m。
基坑支护结构形式的选取必须综合考虑地下室特点、周边环境和地质条件等因素,才能得到既安全可靠、经济合理,又施工方便的基坑支护方案。
1.1 地下室特点
1)基坑开挖面积较大,基坑开挖面积达到9 430 m2。2)基坑开挖深度较深,基坑四周挖深达12.4 m～14.4 m;属于Ⅰ级基坑,γ=1.1。3)基坑平面形状接近矩形,比较规则。4)基坑北侧紧邻民安路,分布有较多管线,对基坑变形非常敏感。5)基坑南侧临近同期施工的10号地块基坑,存在南北向土压力不平衡的问题。6)基坑四周紧邻用地红线,施工场地非常狭小。7)工程桩为钻孔灌注桩,对基坑开挖较为有利。
1.2 土层分布情况
本工程的土层分布情况为:1)场地内土层分布总体比较均匀,地质起伏比较平缓,南侧好土层相对较浅。 2)对基坑围护影响较大的②c层淤泥物理力学性质较差,层厚达到10 m左右。3)基坑底部已接近或到达了③a层含黏性土粉砂,这层土物理力学性质较好,层厚在3 m左右,水头差达到14 m左右,透水性很好,该层土附近需设置截水帷幕,在基坑东南角该层土局部缺失。4)坑底以下第③b,④,⑤b层土性都较好,对于减小桩身内力,控制变形都比较有利。5)由于好土层埋深相对较浅,对减短桩长比较有利,但应充分考虑支护桩竖向承载力是否能满足设计要求。
土的物理力学指标见表1。
1.3 周边环境情况
1)基坑东侧:基坑边有一条16 m宽的规划道路,现作为临近几个工地的主要施工道路,作为本工程的主要施工道路,荷载非常大。2)基坑南侧:有一条20 m宽的规划道路,道路对面为10号地块基坑,地下室施工期间,南侧将作为主要的施工堆场。3)基坑西侧:有一条20 m宽的规划道路,道路对面为7号地块,地下室施工期间西侧作为一条主要的施工通道及材料堆场。4)基坑北侧:地下室基础离用地红线距离最近约2 m,红线外侧为民安路人行道,分布有较多管线,对基坑变形非常敏感。
1.4 周边管线情况
基坑北侧(民安路):由近到远分别布有电信和污水管等管线。
总体上来看,基坑北侧民安路管线较多,需要严格控制施工期间引起周边道路的沉降及土体位移。
2 基坑支护形式选取[1,2]
方案设计原则:1)保证基坑支护结构及土体的整体稳定性,确保支护结构在施工期间安全可靠;2)土体开挖过程中确保基坑内外工程桩及基坑外建(构)筑物和地下管线正常使用;3)在确保基坑及周围建(构)筑物安全可靠的情况下,采用最简明的支护手段,达到节省材料、方便施工、加快施工进度、降低工程造价的目的。
根据本基坑的特点、实际施工条件及以往工程经验,经过多个方案的选择和比较,最后决定选用以下支护结构体系:
基坑采用排桩+三道钢筋混凝土水平内支撑的支护结构形式:支护桩采用A700～A850的钻孔灌注桩,支撑体系采用对撑+角撑的形式布置。该支护结构形式具有安全可靠变形小、挖土施工相对比较方便及施工经验丰富等优点。
竖向支护体系:1)未采用两道支撑的原因:由于地下1层楼板标高较低,若采用两道支撑,则换撑时存在较大问题:如果一道支撑标高位于一层楼板以上,则二道支撑拆除时一道支撑与地下室底板间高度达到8 m多,变形将会很大;如果一道支撑标高位于一层楼板以下,则一道支撑拆除时支护结构上部悬臂过大,变形也会很大。考虑到基坑北侧紧邻民安路,该侧对基坑变形非常敏感,因此最终还是考虑采用三道支撑的形式。2)考虑到基坑北侧紧邻民安路,基坑的一道围梁面标高设置不宜太低,因此一道围梁面标高设置在自然地坪以下0.5 m处,二道围梁及支撑面标高降到自然地坪以下4.9 m处,三道围梁及支撑面标高降到自然地坪以下9.35 m处,这样做既改善了桩身内力分布,减少了桩身变形,同时保证两道支撑之间净间距在3.7 m,为基坑施工提供尽可能充足的空间。3)支护桩均穿越淤泥质土进入土性相对较好的黏土或粉质黏土层,以防止踢脚,减少变形。4)桩间均设置大功率水泥搅拌桩嵌缝(靠民安路一侧设置密排水泥搅拌桩),以防止桩间水土流失,从而减少坑外土体的变形;同时拉大桩净间距至200 mm以减少钻孔桩的数量,节省造价。5)桩间均设置高压旋喷桩嵌缝穿透③a粉砂层作为截水帷幕以切断基坑内外的水力联系。6)坑中坑位于③a层含黏性土粉砂,设置密排高压旋喷桩作为截水帷幕。7)考虑到基坑南侧临近同期施工的10号地块地下室基坑,基坑南北向存在很严重的土压力不平衡问题,因此在基坑的南侧设置条形水泥搅拌桩带进行主动区加固,以改良南侧主动区土性,同时南侧围护结构与10号地块围护结构通过连梁连接,以增强该侧围护结构的整体刚度。典型支护结构剖面图见图1。
平面支护体系:支撑体系采用对撑+角撑,尽可能减少支撑覆盖面积,方便挖土施工,缩短工期。
3 结语
目前本工程已顺利施工完毕,现场监测的实际位移都达到了预先设定的要求。综合分析本工程的设计与施工过程,可得到如下结论:1)针对深度较深的地下室基坑支护工程,合理布置支撑,同时留有足够的施工空间方便基坑挖土施工非常重要。基坑施工工期越短,基坑的安全性也相应的越高。2)基坑挖土的合理与监测的及时,是保证基坑施工顺利完成的重要手段,通过监测数据的反分析,可以指导和安排施工顺序和施工进度,达到基坑开挖的动态信息化施工管理的目的。3)由于土体位移产生的时段主要在围护墙侧土体开挖一星期内产生,所以垫层、底板施工要及时跟进,方能减小围护结构的侧向位移,保证基坑的安全实施。
摘要：以某复杂软土深基坑工程设计为例,结合基坑特点、周边环境和地质条件等因素,确定了基坑支护结构体系,并对所选支护形式的合理性进行了分析,从而为同类工程施工积累了经验。
关键词：深基坑,支护结构体系,竖向,平面
参考文献
[1]JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].
[2]DB33/T 1008-2000,建筑基坑工程技术规程[S].
