鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐體系在深基坑的應(yīng)用

■李其林，王煥新

■1.廣東省建筑設(shè)計研究院粵西分院，廣東 湛江 524043;2.溫州設(shè)計集團(tuán)有限公司，浙江 溫州 325003

隨著超高層建筑及高層建筑的興起，建設(shè)方越來越重視利用地下空間。深基坑工程不斷出現(xiàn)，它的復(fù)雜性及重要性日益顯露出來，并成為現(xiàn)工程界的一個熱點(diǎn)和難點(diǎn)［1］。目前，深基坑支護(hù)方法很多，例如地下連續(xù)墻、鋼板樁、鉆孔灌注排樁、SMW 工法以及鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐體系等［2］。而本文簡單闡述鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐體系在深基坑的應(yīng)用。

1 工程概況

浙江某市擬建3 幢29 層住宅樓及2 層裙房、機(jī)械停車庫，地下設(shè)層高為5 米的地下室。本工程的黃海高程5.000m 為工程的±0.000，而地下室底板標(biāo)高為-5.150m?；娱_挖深度范圍由5m 至8m，本基坑總平面圖見圖1。

圖1 基坑總平面圖

1.1 工程地質(zhì)概況

根據(jù)勘察院提供的《巖土工程勘察報告》可知，本工程按土的結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)、埋藏條件等由上至下依次為如下:

(1)素填土(1-0):均有分布，厚度約0.3～1.3m，由塊石、碎石、角礫、砂及粘性土組成，為人工新近填土;(2)粘土(1-1):均有分布，厚度約1.1～1.8m，呈可塑～軟塑狀，中～高壓縮性;(3)淤泥(2-1):均有分布，厚度約10.80～14.40m，流塑，高壓縮性，高靈敏度;(4)淤泥(2-2):均有分布，厚度約12.10～15.80m，流塑，高壓縮性，高靈敏度。

各層的設(shè)計參數(shù)，見表1

表1 土層主要物理力學(xué)性質(zhì)

1.2 水文地質(zhì)條件

場區(qū)地下水類型為孔隙潛水和承壓水;孔隙潛水主要賦存于素填土、粘土、淤泥等，水量貧乏，水逕流條件差，水位埋深為0.20～1.20m;承壓水主要賦存于粉砂、中砂和圓礫中，水量較豐富，承壓水水位埋深為6.00～9.35m。

2 基坑支護(hù)圍護(hù)設(shè)計方案

本工程的基坑開挖的深度雖然不是很深，但是最后采取的方案是鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐體系，這是基于以下考慮:

(1)為了保證本工程四周建筑物、管道以及管線的安全。而本工程的四周環(huán)境比較復(fù)雜，基坑開挖時，不可能不會對已有地下管線以及四周建筑物產(chǎn)生影響，鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐體系整體剛度比較大，能有效控制周邊土體變化。

(2)本工程的場地地質(zhì)條件比較復(fù)雜，存在比較厚的淤泥層，而且基坑開挖至坑底以下4～10m 還存在淤泥，因此基坑開挖將會產(chǎn)生比較大的變形。

2.1 鉆孔灌注樁擋土

因?yàn)楝F(xiàn)鉆孔灌注樁的施工工藝比較成熟，所以灌注樁的質(zhì)量可以得到保證。而且本項(xiàng)目大部分基礎(chǔ)采用取鉆孔灌注樁，為了基坑支護(hù)施工方便，基坑支護(hù)樁采取用鉆孔灌注樁型式。鉆孔灌注樁樁徑分別為600、700、800 的，樁長為15～20m。基坑典型剖面圖，如圖2 所示。

圖2 典型基坑剖面圖

2.2 內(nèi)支撐布置

2.2.1 冠梁及支撐

冠梁的截面尺寸為850 ×750、1050 ×750 和950 ×750，而支撐最大截面尺寸為750 ×750，最小截面尺寸為550 ×550。冠梁、支撐的混凝土等級均為C30。未注明的鋼筋錨固長度為35d。

2.2.2 支撐立柱

圖3 支撐結(jié)構(gòu)平面布置

支撐立柱上部嵌入混凝土支撐500，支撐樁垂直度要求偏差小于1/200，上部井子桁架采用四根120 × 10的角鋼和140 × 10的綴條焊接，角鋼和綴條鋼材型號為Q345B，焊條采用E43 型要求雙面焊接，焊縫高度＞6。

支撐結(jié)構(gòu)布置圖詳見圖3。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算

本工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計采用理正深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)軟件(7.0 版)計算。計算主要分為以下兩部分:

3.1 支護(hù)剖面的計算

支護(hù)剖面分別按6 種工況進(jìn)行計算，分別為［3］:(1)工況1—基坑開挖至基坑的支撐底標(biāo)高;(2)工況2—基坑設(shè)置支撐系統(tǒng);(3)工況3—基坑開挖至基坑底標(biāo)高;(4)工況4—地下室底板施工，并在地下室底板與支護(hù)樁之間的設(shè)置傳力支承層;(5)工況5—地下室一層樓板施工，并在樓板與支護(hù)樁之間設(shè)置傳力支承層;(6)工況6—拆卸基坑支撐系統(tǒng)。開挖5.0m 的內(nèi)力結(jié)果詳見圖4。

圖4 典型剖面內(nèi)力位移包絡(luò)圖

3.2 基坑內(nèi)支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算

圖5 支撐系統(tǒng)位移圖

基坑內(nèi)支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算采用了考慮空間協(xié)同作用的空間結(jié)構(gòu)有限元分析方法［4］。該方法在基坑設(shè)計過程中，為了確保設(shè)計的合理性與經(jīng)濟(jì)性，計算過程中應(yīng)該滿足支護(hù)樁頂?shù)奈灰婆c支撐結(jié)構(gòu)相應(yīng)位置的位移一致性。而從圖5 支撐系統(tǒng)位移圖顯示，可知該設(shè)計方案有效地控制了支護(hù)樁頂水平位移，并且達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求。

4 整體穩(wěn)定性分析［5］

4.1 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

利用Bishop 法，應(yīng)力為總應(yīng)力狀態(tài)，條分法中條寬度為0.4m，可算出整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ka=1.275，滑動圓弧半徑R=20.869m。

4.2 抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算

抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算系數(shù):

Mp——被動土壓力及支點(diǎn)力對樁底的彎矩，對于內(nèi)支撐支點(diǎn)力由內(nèi)支撐抗壓力決定;對于錨桿或錨索，支點(diǎn)力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。

Ma——主動土壓力對樁底的彎矩;

利用上式，可以驗(yàn)算每工況的穩(wěn)定系數(shù)分別為:

工況1∶Ks=3.652 ＞=1.000，滿足要求;

工況2∶Ks=5.299 ＞=1.000，滿足要求;

工況3∶Ks=5.299 ＞=1.000，滿足要求;

工況4∶Ks=1.608 ＞=1.000，滿足要求;

從上面結(jié)果可知:每工況均滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)論

綜上所述，本工程深基坑支護(hù)采用鉆孔灌注樁加內(nèi)支撐體系，能有效的滿足地下室的施工空間以及四周的建筑物深基坑土方開挖的要求，并且本工程的基坑變形符合規(guī)范相關(guān)要求，達(dá)到經(jīng)濟(jì)安全可靠的目的。

［1］李鑫.淺談高層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)［J］.民營科技，2014(3):228.

［2］顧浩聲.基坑支護(hù)選型的智能決策支持系統(tǒng)［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)，2003.

［3］黃慧.鉆孔灌注樁加圓環(huán)形內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)在廈門某基坑工程中的應(yīng)用［J］.福建建筑，2009(10):102～104.

［4］林建明.鉆孔灌注樁及高壓旋噴樁加內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)在漳州某深基坑工程中的應(yīng)用［J］.福建建筑，2012(4):112～114.

［5］周紹源，李其林，蔣文宇，劉發(fā)標(biāo).彈性地基梁法在基坑支護(hù)中的應(yīng)用［J］.土工基礎(chǔ)，2013(4):117～120.