高層建筑地下室基礎(chǔ)基坑支護工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工處理研究

呂紅

【摘要】本文中，筆者結(jié)合實際案例，對高層建筑物地下室基礎(chǔ)基坑支護工程結(jié)構(gòu)的施工與設(shè)計工作進行了檢測，并對場地限制等因素做了詳細(xì)分析，本文重點介紹了基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的選擇、施工處理措施以及技術(shù)經(jīng)濟分析。

【關(guān)鍵詞】基坑支護；結(jié)構(gòu)設(shè)計；施工處理

該工程的東面為小區(qū)街道，兩者相距20m；南面為一臨建酒店，兩者相距5.5m，該酒店的基礎(chǔ)使用的是規(guī)格為Φ600噴粉樁，長度為15m，由于不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生，墻體已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的開裂，地下室深基坑支護結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了變形，酒店經(jīng)營將由此受到惡劣的影響；西面是圍墻，兩者相距10m；北面是宿舍樓，兩者相距13m。此建筑物所占地面積為一個矩形，長寬分別為55.52m和18.5m，總面積為15500㎡。建筑物高15層，有一層為地下室，地下室有0.9m露在地面以上。場地的自然標(biāo)高為-0.90m，地下室的基礎(chǔ)承臺墊層底的標(biāo)高為-6.4m、-7.35m，由此可知，地下室的挖土深度分別為5.5m、6.45m。

1 基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的選擇

通過分析建筑物的地形以及鉆探資料，該建筑物的地下基坑有以下幾點特征：

（1）基坑的開挖深度很大。

（2）基坑的地下水位很高，雜填土和淤泥是基坑開挖深度范圍內(nèi)的主要填充物，因此，基坑的土性很差。

（3）南面的酒店與地下室之間的距離為5.5m，酒店的洗車場地寬3.0m，海鮮水池也在這5.5m的范圍之內(nèi)，因此，噴粉樁和鉆孔樁都很難進入到施工現(xiàn)場。為了酒店能夠正常營業(yè)，建筑物的安全是地下室施工所要關(guān)注的首要任務(wù)。綜合分析多種施工方案后，決定使用拉森Ⅲ型鋼板作為地下室基坑南面的維護材料，另外的三面使用型號為Φ800和Φ1100的鉆孔樁作為圍護，鉆孔樁的外圍分別使用型號為Φ500和Φ400的噴粉樁連接成止水帷幕。地下室的鉆孔樁均設(shè)計為一層水平支撐，但基坑底為-7.35m的部分使用兩層水平支撐，鋼板樁同樣使用兩層水平支撐。施工中，第一層支撐體系選用鋼筋混凝土梁作為主要材料，中間采用型號為Φ800的鉆孔樁作為支撐，將型號為HK300C的工字鋼作為鋼板樁的腰梁，使用焊接的手段將節(jié)點處的鋼筋錨入作為支撐的混凝土中。第二層支撐體系同樣需要使用型號為HK300C的工字鋼。因為部分基礎(chǔ)承臺阻擋節(jié)安置在第二層支撐的支撐樁上，由于加設(shè)支撐的時間不能受到延遲，所以應(yīng)先加設(shè)支撐，再將支撐與混凝土臺一同完成澆筑。

2 基坑支護結(jié)構(gòu)的施工處理措施要點

2.1 鋼板樁的施工

由于擊打工程樁時引起的震動和土壤擠壓會影響酒店的正常經(jīng)營，應(yīng)在工程樁施工之前，對靠近酒店一側(cè)的鋼板先進行擊打，并于打完鋼板樁之后，在其背后做排水溝。

2.2 鉆孔樁和噴粉樁的施工

鉆孔樁的鉆孔工作應(yīng)全部留于工程樁完成之后進行，以跳打的施工方式作為鉆孔樁的主要施工手段。并按照施工進度將噴粉樁分階段插入施工中。

2.3 挖土施工及支撐的處理措施

該工程在挖土施工以及支撐處理的過程中應(yīng)該進行以下處理。首先，第一支撐的制作，要保證鉆孔樁已經(jīng)完成，且降土深度達到1.3m。并于完成支撐后大面積回填土300mm，將準(zhǔn)石粉石渣作為支撐面的填充物，厚度為300mm。這種方式的選取一方面考慮到了運泥車輛的運行方便，另一方面也能夠保證支撐不會被機械設(shè)備所損壞。其次，要在第一層支撐完成后，第二次支撐未開始前，驗算最安全的挖土深度進行土方開挖，從而完成大面積降土。綜合分析工程實際，設(shè)定靠近酒店一側(cè)至鋼板樁范圍和坑底設(shè)計標(biāo)高為-7.35m的部分的挖土深度為-5.9m，其余部分的挖土深度標(biāo)高應(yīng)降至-6.4m，并在靠近鋼板樁處留社土臺。預(yù)留土臺能夠增強被動土壓力的土抗能力，使鋼板樁的安全性能得到保障，機械挖土能夠有效地加快工程進度，提高設(shè)備利用率。通過實踐可知，這種方式是行之有效的，但實際工作中需要注意，留社土臺的寬度應(yīng)該根據(jù)不同的土質(zhì)而有所區(qū)分。此外，應(yīng)于挖土后兩天之內(nèi)完成第二層支撐，如果時間受到拖延，將影響支護結(jié)構(gòu)的安全性能。第四，在樁承臺施工全部完成之后，要用石粉和石渣回填基坑到-5.9m處，保證基坑恢復(fù)至第一層支撐的深度，再拆除第二層支撐，并回填土至地下室底板。最后，待±0.00樓面施工完畢，且圍堰樁和地下室外圍的回填土達到-3.00標(biāo)高時，第一層支撐才能夠拆除。

2.4 降排水的處理措施

使用集水井和排水溝聯(lián)合的方式設(shè)置基坑上部外圍的排水結(jié)構(gòu)。盡管鋼板樁和噴粉樁有很好的抗?jié)B能力，但是為了避免雨水、土層含水量以及少量滲水對于基坑開挖的影響，應(yīng)將基坑底四周的8個集水井的井壁用磚砌筑，要保證磚縫疏水，井底的標(biāo)高要低于施工面0.8m，井內(nèi)徑為1.0m，用排水溝縱橫連接集水井，并在井內(nèi)設(shè)置潛水泵。工程中，由排水溝、集水井以及抽水設(shè)備構(gòu)成的簡易排水系統(tǒng)能夠?qū)⒌叵滤唤档椭?.0m或者更低。

2.5 鋼板樁的回收

±0.00樓面完成之后，要拆除全部支撐，回收鋼板樁的過程由吊車完成。

3 施工監(jiān)測

專門的監(jiān)測能夠保證對基坑支護工程動態(tài)變化的及時掌握，將監(jiān)測到的內(nèi)容實施定時觀測，印制表格，并對數(shù)據(jù)進行整理，再繪制出位移-時間坐標(biāo)圖，從而方便對各個時間參數(shù)隨時間的變化趨勢的記錄，將信息及時進行反饋，從而指揮土方開挖工作以及以后的施工流程。

實際工作中需要觀察的內(nèi)容有：（1）工程南面的酒店以及北面的宿舍樓軸線標(biāo)高的變化情況，將基坑支護工程的墻轉(zhuǎn)角處設(shè)置四個三角標(biāo)記。（2）對小區(qū)道路和圍墻標(biāo)高的位移進行觀察，并為其各設(shè)兩個標(biāo)記。（3）每隔15m處在鋼板樁墻和鉆孔樁墻處設(shè)置一個點，對其水平位移和垂直位移進行觀察。

監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，到地下室完工為止，共完成了18次監(jiān)測，監(jiān)測中出現(xiàn)的圍堰位移、支撐變化和傾斜等現(xiàn)象都是正常的，且周邊的建筑物、管線以及道路都處于安全水平?，F(xiàn)將監(jiān)測的具體數(shù)據(jù)描述如下：（1）酒店最大沉降為3mm，軸線沒有發(fā)生顯著變化。（2）鋼板樁最大位移為18mm，傾斜13mm；鉆孔樁沒有出現(xiàn)顯著的傾斜情況，最大位移為4mm。（3）小區(qū)街道和圍墻沒有顯著變化出現(xiàn)。

實踐證明，此次基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案是可行的，鋼板樁和鉆孔樁、鋼支撐和鋼筋混凝土支撐機構(gòu)的選擇能夠保證建筑具有良好的整體性和剛度。

4 基坑支護結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟分析

此次基坑支護結(jié)構(gòu)工耗資252萬元，基坑圍護總長為156.95m，單位延長米的價格為1.6萬元。工程總工期為52天。相對于同類建筑而言價格經(jīng)濟、耗時較短。

5 結(jié)束語

綜合分析此次地下室基礎(chǔ)維護工程，得出以下幾點體會。（1）強度和形變是地下室基礎(chǔ)支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求，其中形變尤其重要。（2）維護措施的選擇應(yīng)遵從因地制宜原則。此次施工流程對不同的現(xiàn)場狀況和所需的開挖深度進行了分析，使維護費用更加經(jīng)濟合理。（3）在滿足整個支護結(jié)構(gòu)有合理的內(nèi)力支撐的同時，還要創(chuàng)造一個方便的施工條件。（4）為了提高工程的安全性，加快工程進度，使鋼支撐和工程基礎(chǔ)承臺一起進行澆筑是十分有效的措施。（5）施工監(jiān)測工作應(yīng)該逐漸實現(xiàn)信息化，一方面能夠保障施工安全，另一方面也能夠節(jié)約工程開支，從而利用對施工組織設(shè)計展開合理的優(yōu)化。

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