深基坑支護(hù)設(shè)計及變形監(jiān)測

1、<p>　　深基坑支護(hù)設(shè)計及變形監(jiān)測</p><p>　　中圖分類號：TV551.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1工程概況 </b></p><p>　　本項(xiàng)目位于城市中心地段，基坑南側(cè)及東側(cè)為城市道路，北側(cè)為距離基坑邊緣29m的12層建設(shè)銀行辦公樓，西側(cè)為距離基坑邊緣17m的8層高的商業(yè)大廈，基坑平面

2、位置布置見圖1所示。 </p><p>　　本工程為地下兩層，地上十七層（局部九層、六層）的鋼筋砼剪力墻結(jié)構(gòu)，集融商業(yè)、停車場、公寓于一體的綜合樓，總建筑面積16809m2，建筑總高68.8m。 </p><p>　　高層基礎(chǔ)采用大直徑鉆孔灌注樁（端承樁），樁端支承于風(fēng)化白云巖中，巖石極限端阻力為15000KPa。地下室底板標(biāo)高為7.90m，實(shí)際挖土深度7.5～8.2m。 </p&g

3、t;<p>　　2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件 </p><p>　　根據(jù)本次勘察結(jié)構(gòu)圖，整個場地地基土除上部為厚度不一雜填土外，其下為坡殘積地層，下臥為侏羅―白堊紀(jì)泥質(zhì)粉砂巖。根據(jù)土的物理力學(xué)性質(zhì)差異及其工程特性分述如下： </p><p>　?、賹莹D填土（耕土）：褐黃色，主要以粘性土為主，偶夾風(fēng)化碎石，局部地段為耕土層，該層成分雜亂，固結(jié)差，結(jié)構(gòu)松散，厚度為0.9～5.1m；②

4、層―粉質(zhì)粘土：褐紅、褐黃色，可塑狀態(tài)、干強(qiáng)度低、韌性中等，局部為粉砂，厚度為2.3～6.2m；③層―風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：褐紅色及褐黃色，已基本風(fēng)化成粉砂狀，局部夾薄層強(qiáng)風(fēng)化巖層呈碎塊狀，整塊場地均布，厚大于21m。 </p><p>　　場地地下水有基巖孔隙、裂隙承壓水類型，地下水埋深為-5.1m，由大氣降水及上覆蓋土層孔隙水補(bǔ)給。 </p><p>　　3基坑降水及圍護(hù)方案 </p&g

5、t;<p>　　3.1基坑圍護(hù)方案 </p><p>　　因基坑周邊為房屋建筑及市政道路，無放坡開挖條件，根據(jù)基坑深度、地質(zhì)水文條件及周邊建筑分布情況，擬采用以間隔式鉆孔灌注護(hù)坡樁與土針墻聯(lián)合支護(hù)方式，具體初步設(shè)計如下： </p><p>　　護(hù)坡樁擬采用φ1200m的C30混凝土鉆孔灌注樁，樁中間距為2m，樁配筋為22Φ25，箍筋為φ8@200mm。樁頂標(biāo)高為+0.20m，

6、樁插入土基坑深度未定，需通過受力計算來決定。樁頂封閉圈梁采用寬1.2m，高0.6m。配筋16φ16，砼強(qiáng)度C30。 </p><p>　　樁間設(shè)土釘墻，其主要技術(shù)參數(shù)如下： </p><p>　　1）土釘孔徑：土釘鉆孔直徑為110mm，采用機(jī)械或洛陽鏟成孔； </p><p>　　2）鉆孔深度，在圈梁底往下3m高度內(nèi)為1.5m，其余部分為2.0m； </p&g

7、t;<p>　　3）鉆孔間距：水平間距為2.0m，豎向間距為1.2m； </p><p>　　4）錨桿及布置：錨桿采用HRB335級熱軋帶肋Φ22鋼筋；梅花形布置； </p><p>　　5）網(wǎng)片鋼筋及噴射砼：采用φ6.5鋼筋，間距250mm鋼筋網(wǎng)片，噴射C20混凝土厚100mm。 </p><p><b>　　3.2降水方案 </b&

8、gt;</p><p>　　基坑降水采用管井降水法，沿基坑設(shè)82眼管井，管井間距為8m，井深15m，管徑為60cm。共設(shè)兩個抽水泵站不間斷進(jìn)行抽水，使地下水位降到基坑底以下2m，以獲得干燥的施工環(huán)境。 </p><p>　　基坑圍護(hù)布置如圖1所示。 </p><p>　　圖1 基坑平面位置布置及支護(hù)圖 </p><p>　　4基坑支護(hù)受力檢算

9、 </p><p>　　由支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式可知，主要由混凝土灌注孔樁承受基坑壁的荷載，因此關(guān)鍵是孔樁的受力檢算。以下以承受最不利荷載處的孔樁進(jìn)行承載力驗(yàn)算及確定孔樁入土深度，以確保結(jié)構(gòu)安全，計算簡圖如圖2所示。 </p><p>　　孔樁最不利荷載處各土層的加權(quán)平均參數(shù)經(jīng)計算為：φ=26°，c=16kPa，=19.3 kN/m3。其結(jié)構(gòu)算簡圖如圖2所示，考慮到基坑下的摩擦力，計算被

10、動土壓力系數(shù)時采用土與樁的摩擦角δ=2/3×φ=17.3°進(jìn)行計算。 </p><p><b>　　圖2孔樁計算簡圖 </b></p><p>　　4.1插入深度計算 </p><p>　　樁后主動土壓力系數(shù)，。 </p><p>　　樁前被動土壓力系數(shù) </p><p>　　

11、主動土壓力強(qiáng)度41.88kN/m2 </p><p>　　u=(20×0.39+41.88)/77.39=0.64m </p><p>　　=8.2+0.64=8.84 </p><p>　　=20×0.39×8.2+1/2×41.88×8.2=235.7kN/m </p><p>　　主動土

12、壓力合力作用點(diǎn)距樁頂距離a=(20×0.39×8.2×8.2/2+1/2×41.88×8.2×2/3×8.2)/235.7=5.1m </p><p><b>　　按下式進(jìn)行計算： </b></p><p>　　將數(shù)據(jù)代入上式，整理得 </p><p><b>　　

13、解上式得： </b></p><p>　　所以埋深（計算出的值增加20%）： </p><p>　　t=1.2×5.54+0.64=7.29m </p><p>　　從計算可得，孔樁最少埋深為7.29m，綜合考慮其它因素，施工時實(shí)際采用的埋深為13m。即樁總長為13+8.2=21.2m，經(jīng)按13m入土深度進(jìn)行穩(wěn)定性復(fù)核，得穩(wěn)定安全系數(shù)為2.1。

14、 </p><p>　　4.2進(jìn)行孔樁最大彎矩計算 </p><p>　　孔樁的最大彎矩處為剪力Q=0處，設(shè)從0點(diǎn)往下處Q=0，按下式進(jìn)行計算： </p><p>　　因樁的中間距為2m，所以 </p><p>　　4.2樁體抗彎強(qiáng)度校核計算、 </p><p>　　混凝土抗彎強(qiáng)度為14.3N/mm2，鋼筋抗拉強(qiáng)度為3

15、10N/mm2，樁半徑為600mm，樁身均勻配筋為22根Φ25mm，主筋距樁中心距離為rs=570mm。則有效混凝土面積A=113×106mm2，主筋的截面積AS=10793.8mm2 </p><p>　　受拉鋼筋混凝土的相對面積為： </p><p>　　at=1.25-2a=0.39 </p><p>　　樁的極限抗彎彎矩按下式計算： </p&

16、gt;<p><b>　?。?</b></p><p>　　從以上的計算分析可知，孔樁的穩(wěn)定性及抗彎強(qiáng)度滿足安全施工要求。 </p><p><b>　　5 變形監(jiān)測 </b></p><p>　　鑒于巖土工程的復(fù)雜性及本基坑工程的重要性，本工程采用信息化施工方法，邊施工邊監(jiān)測，及時反饋監(jiān)測結(jié)果，以掌握基坑邊

17、坡、周邊建筑物沉降及變形情況，分析邊坡穩(wěn)定狀況；觀測圍護(hù)結(jié)構(gòu)在受土體分步開挖壓力所引起的水平位移和豎向位移，以掌握圍護(hù)結(jié)構(gòu)分步受壓的穩(wěn)定情況，對位移數(shù)據(jù)及時分析，如位移過大時，及時分析原因，有問題及時解決。確?；蛹爸苓吔ㄖ锏陌踩?。 </p><p>　　1）觀測項(xiàng)目的設(shè)定及觀測辦法 </p><p>　　本工程根據(jù)設(shè)計和施工的實(shí)際要求，選擇進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、豎向位移觀測，周圍建筑物

18、和地下管線變形。在基坑每側(cè)選擇有代表性的6根護(hù)坡孔樁作為監(jiān)測對象，設(shè)置水平位移及豎向位移觀測點(diǎn)，觀測點(diǎn)間距20～30m。在待觀測的建設(shè)銀行辦公樓、商業(yè)大廈及其它構(gòu)筑物上設(shè)置足夠的觀測點(diǎn)。 </p><p>　　在基坑開挖深度3倍距離外設(shè)置監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)，采用自動安平精密水準(zhǔn)儀及全站儀等儀器進(jìn)行位移及沉降量的觀測。 </p><p>　　基坑開挖前測得初始讀數(shù)。在開挖過程中，每天觀測兩次。如發(fā)現(xiàn)

19、位移量較大或有突變時，則應(yīng)加強(qiáng)觀測，每間隔6小時觀測一次；觀測階段由土方開挖開始至土方回填完畢。 </p><p>　　將每次測定的位移及沉降量數(shù)據(jù)，填入表格，繪制各測點(diǎn)的位移量與時間關(guān)系曲線圖?；踊靥钔瓿珊?，再持續(xù)觀測一周，每天兩次，觀測結(jié)果表明位移穩(wěn)定后，停止觀測，提交位移觀測報告。 </p><p>　　2）監(jiān)測控制基準(zhǔn)、警戒值 </p><p>　　變形監(jiān)

20、測前根據(jù)本項(xiàng)目的客觀實(shí)際情況和設(shè)計計算書，事先確定了位移及變形警戒值，據(jù)以判斷變形、沉降是否會超過允許的范圍，判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)及建筑物是否安全可靠。否則需要改變施工順序或調(diào)整支護(hù)設(shè)計參數(shù)。因此，確定監(jiān)測項(xiàng)目的警戒值是至關(guān)重要的。 </p><p>　　根據(jù)設(shè)計及規(guī)范要求，并結(jié)合我方多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定警戒點(diǎn)及警戒值： </p><p>　　a）警戒點(diǎn)：S-T曲線的突變點(diǎn)為警戒點(diǎn)，出現(xiàn)警戒點(diǎn)時應(yīng)及

21、時反饋信息。 </p><p>　　b）警戒值：經(jīng)綜合考慮本工程允許最大水平及豎向位移量為30mm，當(dāng)天最大水平及豎向位移量不超過3mm。 </p><p>　　3）監(jiān)測數(shù)據(jù)處理及信息反饋 </p><p>　　隨施工進(jìn)度嚴(yán)格按要求進(jìn)行上述各施工監(jiān)測內(nèi)容，監(jiān)測人員根據(jù)開挖部位、步驟及時監(jiān)測，及時繪制測值隨時間變化圖、速度變化趨勢圖、加速度變化趨勢圖，并依據(jù)變化曲線及

22、速率判斷相應(yīng)測點(diǎn)的變化趨勢，及時反饋于施工，必要時采用回歸分析推測測試終值。 </p><p>　　數(shù)據(jù)整理：把原始數(shù)據(jù)通過一定的方法，如按大小的排序，用頻率分布的形式把一組數(shù)據(jù)分布情況顯示出來，進(jìn)行數(shù)據(jù)的數(shù)字特征值計算，離群數(shù)據(jù)的取舍。 </p><p>　　數(shù)據(jù)的曲線擬合：在取得一定監(jiān)測數(shù)據(jù)后，繪制位移時態(tài)變化曲線圖，然后尋找一種能夠較好反映數(shù)據(jù)變化規(guī)律和趨勢的函數(shù)關(guān)系式，對下一階段的

23、監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，防患于未然。當(dāng)檢測數(shù)據(jù)出現(xiàn)警戒點(diǎn)或變形量超過警戒值時，分析原因，及時采取補(bǔ)救措施，必要時修改支護(hù)設(shè)計參數(shù)。 </p><p>　　4）測試結(jié)果及分析 </p><p>　　通過監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄可看出，基坑開挖到底部后，圍護(hù)孔樁達(dá)到最大樁頂位移，本項(xiàng)目最大值為靠近建設(shè)銀行辦公樓側(cè)的一個觀測點(diǎn)，其值為8.6mm，其余觀測點(diǎn)的數(shù)值在3.5～7.9mm之間，均未超出安全區(qū)域。在進(jìn)行基

24、坑開挖初期，位移變化顯著，后期逐漸減少直到停止，施工中沒有產(chǎn)生位移突變現(xiàn)象。 </p><p>　　周邊建筑和管線監(jiān)測記錄表明，沉降量最大值為3.1mm，說明基坑外圍土體處于穩(wěn)定的安全狀態(tài)。 </p><p><b>　　6結(jié)束語 </b></p><p>　　在本項(xiàng)目的支護(hù)設(shè)計中，針對周邊建筑情況及地質(zhì)構(gòu)成，選擇了使用鉆孔灌注樁結(jié)合土針墻的綜

25、合支護(hù)方案，并對鉆孔灌注樁的插入深度進(jìn)行了計算。同時也對鉆孔灌注樁的抗彎強(qiáng)度進(jìn)行了驗(yàn)算，確保施工安全。 </p><p>　　在后續(xù)基坑土方開挖及地下樓層施工過程中，基坑邊坡未發(fā)生土方坍塌及支護(hù)變形超警戒值位移及其它危及施工安全的現(xiàn)象，證明采取的基坑圍護(hù)方案是安全有效的。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[