基坑支護設計

基坑支護設計邵小江eeeeceeeeececcecceeccccceee(太原鐵路工程總公司)eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee[摘要]由于周邊環(huán)境和地質(zhì)條件復雜,有必要在深基坑支護設計中,將支護、止水、地基加固、土方開(kāi)挖諸問(wèn)題,加以綜合考慮,以確保施工安全、經(jīng)濟合理。[關(guān)鍵詞]深基坑基坑支護 基坑穩定 鋼 筋混凝土環(huán)梁對于高層建筑,基坑工程最為關(guān)鍵,大量的結構為框一剪結構,基坑的開(kāi)挖平面尺寸為.高層建筑都有1~3層的地下室,基坑開(kāi)挖深度26.4 mx26.9 m,基坑開(kāi)挖深度為10 m,地基處通常為6~ 15 m。由于工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條理采用深層攪拌粉噴樁。件復雜,尤其是一般高層建筑地處鬧市,周?chē)厣系叵陆ㄖ锒?環(huán)保要求更加嚴格。在這種2周邊環(huán)境及地質(zhì)條件情況下,基坑工程往往成為當地建筑工程中難度大、風(fēng)險也大的組成部分。這就要求工程技本建筑地處鬧市,場(chǎng)地狹小,三面靠近高層術(shù)人員在進(jìn)行深基坑工程施工方案設計時(shí),周建筑和馬路,相距均為5 m,其余一面為開(kāi)闊空密考慮,不斷總結創(chuàng )新,提高技術(shù)水平。本文敘地,可做施工場(chǎng)地(圖1)。既有高層建筑均為述某工程的深基坑施工方案的設計。深基礎,深度均超過(guò)本基礎。本工程土層地質(zhì)自上而下依次為:①雜填土:厚度為4.66 m,pr1工程概況= 10°,c =0,Y = 15 kN/m2 ;②粉土:厚度為7.96 m, φ2 = 11.25°, C2 = 17.6 kPa, Y2 = 19.8本工程是一幢集寫(xiě)字間、商場(chǎng)、酒店為一體kN/m' ;③粉土:厚度為16.5 m,P3 = 28.25°,C3的高級樓宇,總建筑面積13 750 m2 ,主體結構=22 kPa,Y3 = 20 kN/m。地下水位在- 1.0~地上20層,地下2層,建筑總高度84.6 m,主體-2.0m之間,以上γ值均為飽和密度。⑤按.上述配方配置環(huán)氧樹(shù)脂粘結劑。4小結⑥在混凝土粘結面上均勻涂刷配置好的環(huán)梁底裂縫為預應力束集中錨固所致。裂縫氧樹(shù)脂粘結劑作底層,然后在鋼板上均勻涂刷處理后,1年內經(jīng)多次觀(guān)測，沒(méi)有再發(fā)現裂縫,配好后的環(huán)氧樹(shù)脂粘結劑。⑦壓貼鋼板,并迅速擰緊脹錨螺栓,將鋼板證明處理效果良好。為避免類(lèi)似裂縫在其他橋梁中發(fā)生,從設壓緊。⑧環(huán)氧樹(shù)脂粘結劑養生不少于3d。計上應采取的主要措施有:(1)減少個(gè)別截面的⑨粘貼鋼板3m范圍封C40細石混凝土,預應力束的錨固根數,將其中一部分預應力柬厚度5 cm,混凝土內設置10 cmx 10 cm的$6越過(guò)此截面錨固于下一截面;(2)在接縫位置附中國煤化工量。mm鋼筋網(wǎng)一層。YHCN M H G高日期:2001-07-11(責任審編邵根大)鐵道建筑.2001年第10期在環(huán)梁內側增設交叉支撐,就可以減小環(huán)梁截3基坑工程施工方案面及配筋,但開(kāi)挖土方時(shí)施工難度加大,工期加長(cháng),而成本亦略有增加;第四種方案采用I形3.1施工設計思路雙排鋼筋混凝土樁,計算結果表明,當樁長(cháng)15從地質(zhì)條件和周邊環(huán)境來(lái)看,基坑施工需m、直徑φ800 mm、間距2 m時(shí),采用此種方案，解決以下幾方面的問(wèn)題:①擋土結構應能承受可有效減少鋼筋混凝土樁體配筋及插人深度，靜止側向土壓力,有效防止坑外土向坑內平移但其存在兩方面的缺點(diǎn):①采用樁間距2 m時(shí)，和垂直沉降,以保證基坑和周邊環(huán)境的安全。加上樁外側止水帷幕(樁徑φ500 mm),考慮場(chǎng)②切斷坑外地下水,防止坑內發(fā)生管涌導致基地實(shí)際情況(與相鄰建筑物間距僅3 m),施工坑破壞。③確保土方開(kāi)挖時(shí)的基坑穩定。難度極大。②結構實(shí)際受力狀態(tài)不易控制。隨著(zhù)土方開(kāi)挖,后排樁首先承受側向土壓力,這時(shí)土壓力本應通過(guò)前后排間的土體傳遞給前排馬+路樁,但由于成樁過(guò)程中,土體遭到一定松動(dòng)破壞,土壓力傳遞會(huì )有所減弱,致使前排樁受力很新建建筑物既有建筑物.小。只有當后排樁承受土壓力及位移達到較高值時(shí),土壓力才逐漸通過(guò)排間土體傳給前排樁。施T場(chǎng)地綜合以上分析結果,經(jīng)反復計算論證,決定采用頂部設一道鋼筋混凝土環(huán)梁支撐的方案。采用內撐法支護方案,即利用鋼筋混凝土圖1總平面布置圖環(huán)梁來(lái)支撐鋼筋混凝土鉆孔灌注樁的支護結基于以上要求,本方案設計原則確定為:①構 。安全可靠;②經(jīng)濟合理;③縮短工期。鋼筋混凝土鉆孔樁的直徑為800 mm,樁長(cháng)3.2方案設計15.51m,樁間距1m,樁體主筋為15φ32mm,構3.2.1支護方案造配筋10$16mm,螺旋筋φ8mm@200mm。為針對本工程的地質(zhì)、環(huán)境特點(diǎn),擬選用鋼筋最大限度發(fā)揮鋼筋作用,將主筋集中配置于受混凝土鉆孔樁作基坑支護。初步確定的方案有拉區域(圖2),而不是沿樁周均勻配置,采用4個(gè):①懸臂樁;②鋼筋混凝土樁加單拉錨;③C30混凝土。環(huán)梁支撐鋼筋混凝土樁;④II形雙排鋼筋混凝土樁。經(jīng)初步計算分析得出以下結論:第一種10φ 16 mm15032 mm方案不經(jīng)濟。因地基土軟,所以在采用懸臂樁時(shí),其插人深度需相當深,由此增加費用約138.4萬(wàn)元;第二種方案存在的問(wèn)題是,為了減圖2柱 體配筋少人土深度,雖可采取拉錨的方法。但經(jīng)計算采取單拉錨的錨固長(cháng)度必須相當長(cháng),而本工程鋼筋混凝土環(huán)梁內周平面尺寸為,28.5 m基坑距既有建筑物僅3 m,勢必難以滿(mǎn)足拉錨x28m。采用變截面環(huán)梁:中部截面2000mm錨固長(cháng)度的需要,故此方案也不可行;第三種方x800mm,角部截面2500mmx800mm(圖3)。案采用環(huán)梁支撐。我們首先考慮在樁頂設- -道環(huán)梁中國煤化工i37φ32mm,架立筋.鋼筋混凝土環(huán)梁支撐,經(jīng)計算表明,當環(huán)梁截面4932CNMHG)mm,角部附加筋為2 000 mmx 800 mm時(shí)，可以滿(mǎn)足需要,但是14φ40mm。木用G3U低促土。樁體鋼筋錨固環(huán)梁尺寸比較大。若采用二道或三道支撐、或于環(huán)梁主筋內側(圖5)。鐵道建筑2001 年第10期一9一465022700r 46503.2.2地下水的 控制十十1十基坑工程中,地下水控制的成敗是基坑工程成敗的關(guān)鍵之一。本工程地處鬧市,為防止由于降水可能導致四周地面的下沉,以致相鄰.t 2500*800建筑物產(chǎn)生不均勻沉降,本工程對地下水的控制采用“截水”方案,而非“降水”方案。2000x 800具體方案:①在支護結構外側設止水帷幕,采用單排深層攪拌水泥樁(樁徑500mm,間距2800為400 mm,樁長(cháng)13 m,水泥摻人量為15%)。為提高止水帷幕的抗水性能,在水泥中加人2%CaCl。止水帷幕緊靠支護樁外側施工。②為防止土方開(kāi)挖時(shí)基坑內出現管涌或支護結構整體失穩,對坑底土體進(jìn)行加固,即在土方開(kāi)挖32000前,先施工深層攪拌樁處理地基。這樣,土體加十固層不僅連同止水帷幕一起,將基坑封閉成一圖3環(huán)梁平 面布置(單位:mm)個(gè)近似不透水的簡(jiǎn)體,而且還大大減小了圍護結構的位移,有效保護了相鄰建筑物的安全。|13.2.3土方 開(kāi)挖|2 37432+14φ404中32基坑土方的開(kāi)挖應遵循“對稱(chēng)均勻、先撐后挖”的原則?；娱_(kāi)挖的平面尺寸為26.4 mx12L 410@300L 37432493226.9 m,挖深10 m,土方量7 102 m'。準備采用2000l1 28000兩臺拉鏟挖掘機分3次均勻開(kāi)挖至設計深度。開(kāi)挖時(shí),兩臺拉鏟挖掘機對稱(chēng)布置于馬路路邊，， 3φ32+14φ40及另一側，保持開(kāi)挖速度大體一致。先在周邊22挖出一條深3 m、寬3 m的溝，使土體應力逐步中J0@300中22釋放,支撐體系逐步均勻受力。為了不干擾已中10@30037φ32加固好的地基,機械開(kāi)挖應預留出500 mm厚土↓800↓φ32體,由人工清理,棄土仍由拉鏟抓出,再用自卸車(chē)運至場(chǎng)外指定地點(diǎn)。1-1↓0↓根據本方案的支護及截水情況,基坑在開(kāi)2-2挖前已近似形成一個(gè)不透水的簡(jiǎn)體。對基坑內圖4環(huán)梁配筋(單位:mm)的地下水,采用集水井集水排出坑外,排水與土方開(kāi)挖同時(shí)進(jìn)行。集水井設于基坑四角,采用環(huán)梁4臺潛水泵(揚程> 11 m)同時(shí)作業(yè),保證在無(wú)水條件下進(jìn)行土方開(kāi)挖。選用2臺WD100A型拉鏟挖掘機、5臺15 t鉆孔樁自卸中國煤化工d,每臺班生產(chǎn)率為360YHCNMHG圖5樁體鋼筋錨固于環(huán)梁中- 10-鐵道建筑2001年第10期WD100A型拉鏟挖掘機指標:鏟斗容量1.2強度達到100%后方可進(jìn)行。土方開(kāi)挖應盡量m' ,動(dòng)臂長(cháng)15 m,動(dòng)臂傾角30°,最大卸載高度.采取對稱(chēng)開(kāi)挖,遵循“對稱(chēng)均勻、先撐后挖”的原4.63 m,最大卸載半徑14.29 m,最大挖掘半徑則。并且要注意土方一次開(kāi)挖深度不宜過(guò)大，16.79 m,最大挖掘深度11.4 m。更不能一次挖到設計深度,應均勻分層下挖,以3.3基坑施工工藝流程減小樁體位移,在土方開(kāi)挖過(guò)程中，明溝及集水支護樁施工-→止水帷幕施工→深層攪拌地坑排水工作要及時(shí)跟上,保護坑內干燥?；幚怼油练介_(kāi)挖、基坑降水→基礎施工(5)現場(chǎng)監測現場(chǎng) 監測工作在整個(gè)基坑→地下室施工。施工過(guò)程中顯得尤為重要。觀(guān)測結果的及時(shí)反饋,不僅能修正設計和施工,更重要的是能保證4基坑施工體會(huì )安全。本工程基坑施工中,注意了以下幾個(gè)方面的監測:①?lài)o樁的撓度及水平位移;②鋼筋(1)圍護結構施工，為保證支護結構受力混凝土環(huán)梁的水平、豎向位移;③環(huán)梁、圍護樁狀態(tài)良好,鋼筋混凝土鉆孔樁應間隔跳躍施工，的應力變化;④坑底土體的上拱情況;⑤相鄰建并應注意其垂直度、深度,一次封底良好,無(wú)斷筑的沉降及傾斜情況;⑥樁間土體的流失情況;樁、縮徑等缺陷,鋼筋籠主筋位置必須準確。⑦樁體外側地下水位變化情況。(2)內環(huán)梁施工為 保證環(huán)梁的幾何形狀、對于以上幾個(gè)方面的監測,要及時(shí)、認真，空間位置,在環(huán)梁施工前,先對環(huán)梁下面的地基發(fā)現異常情況,及早研究,采取 措施防止惡化。進(jìn)行處理,即挖掉松散的土方,回填、夯實(shí)200-旦出現大的變動(dòng),要立即查找原因,采取加固mm厚的砂石墊層，確保環(huán)梁施工質(zhì)量。土方措施,以確保安 全。開(kāi)挖時(shí),不允許挖掘機或汽車(chē)在環(huán)梁上碾壓。本支護方案的設計造價(jià)(不包括地基處理(3)止水帷幕施工在進(jìn)行深層 攪拌水泥及土方施工費用)共 170.3 萬(wàn)元,其中園護樁及樁施工時(shí),不僅要注意水泥樁的深度及噴灰量，環(huán)梁 155.1 萬(wàn)元,止水帷幕10.2萬(wàn)元,其它費更應注意其復攪深度,防止因管泵堵塞、提升速用5萬(wàn)元。度快而造成樁體不均勻的現象。改回日期:2001-07 - 20(4)土方開(kāi)挖土方開(kāi)挖必須在支護結構(責任審編邵根大)利用隧道掘進(jìn)機產(chǎn)生的棄碴作為建筑材料隧道掘進(jìn)機廣泛用于硬巖隧道的施工,由掘進(jìn)機性,影響混凝土拌合料的工作,以及集料與粘結料的結產(chǎn)生的棄碴在許多情況下,對它稍作加工處理,即可用合力,還影響作為公路、鐵路路基墊料的整體穩定性。作多種施工用料:路面材料、路基材料和混凝土集料。歐洲不同國家傳統采用各自的集料試驗方法和分.這對隧道工程來(lái)說(shuō),可以降低造價(jià),增加收人。類(lèi),然而,盡管試驗方法不同,但其標準均覆蓋了同樣實(shí)現以上要求,需要了解原始的棄碴特性和工程.的特點(diǎn)和特性。挪威公路管理局為把集料質(zhì)量分類(lèi)進(jìn)對建筑材料的要求。當從棄碴中選出特定的集料時(shí)必行了如下的試驗:(1)巖相分析(鑒別軟弱顆粒);(2)脆須了解和考慮許多因素,人們關(guān)心的問(wèn)題是:(1)材料性試驗確定脆度值;(3)磨損試驗;(4)篩分試驗。質(zhì)量和顆粒強度,包括巖石的抗壓強度、抗拉強度、韌.為了滿(mǎn)足工程施工的需要改善棄碴特性的方法性和粘性。(2)表面污染。燃油和液體油極大地影響有:(1)物理方法。把掘進(jìn)機產(chǎn)生的材料直接使用,進(jìn)巖石表面特性。(3)顆粒表面的吸水性,影響混凝土拌行壓中國煤化工此擠緊增加密度,增合時(shí)所需的水量。蛋白石、玉髓鱗石英、方晶石、流紋加摩THCN MH G用膠結料(瀝青或混石、安山石(或石英安山石)均能在濕環(huán)境中極大膨脹,凝土),但要有愿經(jīng)濟住。(2)化學(xué)穩定法。最經(jīng)濟的使混凝土開(kāi)裂。(5)顆粒形狀、表面粗糙度和摩擦特穩定劑是水泥、石灰 、粉煤灰和瀝青。(路 石供稿)鐵道建筑2001年第10期一11--.