軟土地區(qū)深基坑鉆孔灌注樁與內(nèi)支撐聯(lián)合支護(hù)研究

1、<p>　　軟土地區(qū)深基坑鉆孔灌注樁與內(nèi)支撐聯(lián)合支護(hù)研究</p><p>　　摘要：本文從一個(gè)工程實(shí)例出發(fā)，從設(shè)計(jì)、計(jì)算、施工角度探討鉆孔灌注樁與環(huán)梁內(nèi)支撐聯(lián)合支護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)。并通過(guò)建立模型模擬基坑開(kāi)挖，將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，指出理論上的不足，為今后內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工提供借鑒。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：深基坑； 軟土地基； 內(nèi)支撐； 支護(hù)結(jié)構(gòu)； 鉆孔灌注樁

2、</p><p>　　由于城市地上空間的日趨狹小，使得人們?nèi)ヌ角罂茖W(xué)合理地利用地下空間，地下車庫(kù)、停車場(chǎng)、商場(chǎng)和地下隧道大量涌現(xiàn)，深基坑工程出現(xiàn)了新的特點(diǎn)：基坑開(kāi)挖的深度越來(lái)越深，開(kāi)挖面積也越來(lái)越大，周邊環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，工程地質(zhì)條件越來(lái)越差。目前在軟土地區(qū)深基坑支護(hù)中，用的較多的是內(nèi)支撐方法。內(nèi)支撐系統(tǒng)是由擋土樁、支撐桿件以及立柱等組成的結(jié)構(gòu)體系，其作用是和坑底被動(dòng)區(qū)土體共同平衡墻體外的主動(dòng)區(qū)壓力[1]，本工程案

3、例中山市古鎮(zhèn)鎮(zhèn)匯盈大廈基坑支護(hù)工程采用的是鉆孔灌注樁與內(nèi)支撐聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，本文就這一工程從設(shè)計(jì)、計(jì)算、施工、監(jiān)測(cè)進(jìn)行探討。 </p><p><b>　　1、工程概況 </b></p><p>　　擬建匯盈大廈位于古鎮(zhèn)市場(chǎng)地塊，該地下工程支護(hù)面積約3700m2，坑底面積約9000m2，基坑深度分別為8.8m、9.5m與10.2m。軟土層較厚，基坑較深，又無(wú)放坡空間，臨

4、近環(huán)境條件復(fù)雜，環(huán)境保護(hù)要求很高，基坑安全等級(jí)為一級(jí)。受開(kāi)發(fā)商古鎮(zhèn)古二經(jīng)濟(jì)發(fā)展公司的委托，我公司負(fù)責(zé)該基坑支護(hù)的方案設(shè)計(jì)與施工，基坑的場(chǎng)地全貌如圖1。 </p><p>　　1.1、工程地質(zhì)條件 </p><p>　　據(jù)勘察報(bào)告，基坑支護(hù)影響范圍內(nèi)的土層由上至下主要有：素填土、粉砂夾淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土等。各層地質(zhì)情況及主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1 </p><p&g

5、t;　　1.2 水文地質(zhì)條件 </p><p>　　地下地下水按其賦存介質(zhì)的差異可分為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水兩種。第四系孔隙潛水的主要含水層為中砂、粉細(xì)砂堆填的土①、粉砂②1、粉砂②5。第四系孔隙水以潛水型孔隙水為主，局部具弱承壓性，水的補(bǔ)給來(lái)源主要靠大氣降水補(bǔ)給和同一砂層側(cè)向滲透補(bǔ)給，水位的穩(wěn)定性隨季節(jié)而變化。下伏基巖石英砂巖中風(fēng)化層裂隙較發(fā)育，富含一定量地下水，勘探期間測(cè)得穩(wěn)定水位為0.55～1.55m。

6、 </p><p><b>　　2、支護(hù)方案 </b></p><p>　　2.1、設(shè)計(jì)方案分析與選擇 </p><p>　　基坑支護(hù)設(shè)計(jì)主要考慮環(huán)境因素和地質(zhì)條件兩個(gè)方面的影響：東、西、南三面距離建筑物及管線較近且臨近建筑物基礎(chǔ)較淺，西面有兩棟舊房用的是木樁基礎(chǔ)，對(duì)位移和沉降比較敏感；基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)有深厚的軟土層，其深度為9.4～21.1

7、m，支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題除了抗傾覆穩(wěn)定、抗圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定問(wèn)題外，抗水平滑移穩(wěn)定問(wèn)題、基底隆起問(wèn)題、支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固段的強(qiáng)度等問(wèn)題均十分突出。 </p><p>　　根據(jù)基坑周邊環(huán)境條件和地質(zhì)條件制定了兩套支護(hù)方案： </p><p>　?。?）鉆孔灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)，即樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)。 </p><p>　?。?）鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)，即樁撐結(jié)構(gòu)。 </p>

8、<p>　　本基坑狹長(zhǎng)的矩形狀是設(shè)置內(nèi)支撐的理想形狀，因此經(jīng)過(guò)專家統(tǒng)一論證一致通過(guò)采取內(nèi)支撐支護(hù)方案，錨桿可作為局部加強(qiáng)支護(hù)的輔助措施。 </p><p>　　2.2、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　本基坑無(wú)放坡條件，均采用“鉆孔灌注樁+單排攪拌樁+鋼筋砼支撐（局部錨索）+樁間噴射砼面層”的“樁撐”結(jié)構(gòu)的支護(hù)型式。 </p><p>　　在鉆孔灌注樁

9、外圍設(shè)置單排水泥攪拌樁作止水帷幕，攪拌樁進(jìn)入粉質(zhì)粘土層，起超前支護(hù)、止水、協(xié)同鉆孔灌注樁起到抗隆起作用；擋土結(jié)構(gòu)物為鉆孔灌注樁，樁徑設(shè)計(jì)為1200mm，間距為1600mm，樁頂冠梁尺寸為1200×600，將所有灌注樁聯(lián)系起來(lái)起整體性作用。內(nèi)支撐梁本身也具有較大的自重，在支撐跨中會(huì)產(chǎn)生一定的彎矩，成為偏心受壓構(gòu)件，為防止支撐梁下沉，在支撐梁與聯(lián)系梁連接的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置立柱，立柱采用Ф500管樁替代，隨基礎(chǔ)樁一起打入。面層噴設(shè)鋼筋混凝

10、土，通過(guò)鋼筋混凝土面與上下錨梁連接、左右與鉆孔灌注樁連接，即防止泥土條分側(cè)向力的擠壓變形，又防止了孔隙潛水的滲透與雨水的浸泡。 </p><p><b>　　3、穩(wěn)定性計(jì)算 </b></p><p>　　對(duì)本工程的設(shè)計(jì)方案，選取典型剖面采用理正巖土計(jì)算軟件進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，主要包括：整體穩(wěn)定性驗(yàn)算、墻底抗隆起、坑底抗隆起驗(yàn)算、抗傾覆驗(yàn)算及抗管涌驗(yàn)算等。計(jì)算模型如圖1：

11、</p><p>　　計(jì)算結(jié)果如表2，所有計(jì)算結(jié)果均滿足要求。 </p><p><b>　　4、內(nèi)支撐施工 </b></p><p>　　根據(jù)施工作業(yè)流程以及工序之間的銜接關(guān)系，施工工序?yàn)椋?</p><p>　　施工準(zhǔn)備→基坑鉆孔灌注樁施工→水泥攪拌樁施工→冠梁施工→排水溝施工→監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置→支撐立柱灌注樁→支撐腰梁施

12、工→砼斜撐、支撐、聯(lián)系梁、角撐施工→分層分段噴射砼面層施工→5-5剖面錨索、腰梁施工張拉鎖定后開(kāi)挖下一層施工，依此類推施工到坑底→坡腳排水溝、集水井施工→清理、驗(yàn)收。 </p><p>　　4.1、攪拌樁施工 </p><p>　　采用單排深層水泥攪拌樁作為截水帷幕，同時(shí)起到超前加固土體作用。攪拌樁在現(xiàn)地面開(kāi)槽后施工。水泥攪拌樁樁徑Φ600@400mm，攪拌樁施工采用“四噴四攪”工藝。攪漿

13、材料為純水泥漿，水灰比約為0.5-0.6，用灰量為55～65Kg/m，漿液容重?1.7t/m3，注漿速度保持常量，漿液在注漿口的壓力保持0.5-0.6mpa，提升速度不大于0.5m/min（最后一次）。 </p><p>　　4.2、鉆孔灌注樁施工 </p><p>　　為防止泥漿污染，使鉆樁施工與主體管樁施工同時(shí)進(jìn)行以便縮短工期，采用干鉆法施工，施工設(shè)備主要是咬合樁機(jī)，采用全程鋼套管跟進(jìn)

14、，然后用沖抓錘在套管中沖抓取土。單排鉆孔灌注樁直徑Φ1200@1600，鋼筋籠主筋采用的規(guī)格分別為Φ25、Φ28，加強(qiáng)箍筋采用Φ16鋼筋內(nèi)徑1000mm，螺旋箍采用Φ8盤圓鋼筋，螺旋箍外徑為1000mm；砼采用商品水下砼C25。 </p><p>　　4.3、支撐梁、聯(lián)系梁施工 </p><p>　　支撐梁設(shè)置在地面（±0.00）下-3.50m處，支撐梁尺寸為800×6

15、00，支配筋16Ф25，雙肢箍Ф8@200；聯(lián)系梁尺寸為700×500，10Ф25，4Ф20，雙肢箍Ф8@200。砼采用商品砼C25，支承立柱之間的聯(lián)系梁、支撐梁砼澆注必須連續(xù)澆注，不可預(yù)留施工縫。 　　5、基坑安全監(jiān)測(cè) </p><p>　　為充分了解基坑變形、側(cè)向土壓力變化、支撐梁及灌注樁、預(yù)應(yīng)力錨索的內(nèi)力變化情況，本工程進(jìn)行了基坑坡頂位移、深部水平位移（測(cè)斜）、沉降、支撐梁混凝土應(yīng)變、樁身測(cè)力計(jì)

16、、錨索計(jì)、土壓力計(jì)等多種監(jiān)測(cè)內(nèi)容。 </p><p><b>　　5.1位移與沉降 </b></p><p>　　沉降和位移是基坑支護(hù)工程變形控制的主要內(nèi)容，是危及周邊環(huán)境的重要影響因素，本工程中采用樁撐結(jié)構(gòu)對(duì)變形控制非常成功。至6月27號(hào)，基坑部分回填，東西兩側(cè)坡頂水平位移累計(jì)最大值為塔吊處W7號(hào)點(diǎn) ，最大值為 -25.5 mm，小于設(shè)計(jì)允許值30mm； 南北兩側(cè)坡

17、頂水平位移累計(jì)最大值為南側(cè)塔吊處W12 ，最大值為 -14.5 mm，小于設(shè)計(jì)允許值50mm； 東西兩側(cè)沉降累計(jì)最大值為C7，最大值為 -16.9mm，小于設(shè)計(jì)允許值20mm； 南北兩側(cè)沉降累計(jì)最大值為C12，最大值為 -27.3mm，小于設(shè)計(jì)允許值40mm。開(kāi)挖后期，坡頂位移已經(jīng)停止發(fā)展，基坑非常穩(wěn)定。 </p><p>　　5.2深部變形（測(cè)斜） </p><p>　　通過(guò)深部變形觀測(cè)

18、，及時(shí)了解不同深度處邊坡的變形情況，反映護(hù)坡樁在不同開(kāi)挖階段的變形特點(diǎn)。圖5是一典型的深部變形曲線圖，不同深度處位移最大值在中下部，最大值為1.8cm，曲線呈向外凸壯，能反映混凝土灌注樁簡(jiǎn)支梁的特點(diǎn)。 </p><p>　　5.3支撐梁內(nèi)力觀測(cè) </p><p>　　通過(guò)在支撐梁中埋置混凝土應(yīng)變計(jì)來(lái)測(cè)量支撐梁內(nèi)力的變化情況，并與設(shè)計(jì)值對(duì)比，及時(shí)提出預(yù)警。支撐梁內(nèi)力設(shè)計(jì)值為600t，從目前的

19、觀測(cè)情況看，角撐處支撐梁所測(cè)內(nèi)力小于400t，而中間處支撐梁內(nèi)力達(dá)到1000 t，主要原因是后期坡頂嚴(yán)重超載所致。從圖3可以看出，內(nèi)力隨著開(kāi)挖深度總體呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。 </p><p><b>　　6、結(jié)論 </b></p><p>　　隨著近年來(lái)深基坑（超深基坑）的大量涌現(xiàn)，基坑事故越來(lái)越頻繁，國(guó)家安全機(jī)構(gòu)對(duì)深基坑支護(hù)的重視程度前所未有，在軟土地區(qū)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型顯

20、得非常重要，內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一種安全的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式應(yīng)當(dāng)推廣： </p><p>　　1、 內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠，能很好地保護(hù)周邊管線、房屋、道路； </p><p>　　2、 內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)變形小，通過(guò)內(nèi)支撐系統(tǒng)平衡四周土壓力； </p><p>　　3、 內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可行，施工方便。 </p><p><b>