SMW工法基坑支護(hù)中的地表沉降分析

葉井亮　劉媛媛　王　暉

(1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢　430010;2.湖北省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，湖北 武漢　430071;　3.天津大學(xué)建筑工程學(xué)院，天津　300072)

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SMW工法基坑支護(hù)中的地表沉降分析

葉井亮1劉媛媛2王暉3

(1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢430010;2.湖北省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，湖北 武漢430071;3.天津大學(xué)建筑工程學(xué)院，天津300072)

摘要：通過(guò)對(duì)武漢市夾套河項(xiàng)目基坑工程實(shí)例的分析,計(jì)算出由支護(hù)結(jié)構(gòu)變形所引起的地表沉降,并與實(shí)測(cè)沉降進(jìn)行比較,確定了合理的沉降計(jì)算方法，對(duì)后續(xù)類似工程有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：基坑支護(hù)，地表沉降，SMW工法，支護(hù)樁

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，基坑支護(hù)在工程建設(shè)中存在越來(lái)越多。基坑開(kāi)挖后直接影響到周邊土體的穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，進(jìn)而引起周邊建筑物新的沉降，嚴(yán)重影響到周邊建筑物的安全穩(wěn)定。因此支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅要滿足強(qiáng)度控制要求，基坑內(nèi)外變形也要得到嚴(yán)格的控制。用來(lái)分析基坑支護(hù)的周邊地面沉降有多種計(jì)算方法，如三角形法、指數(shù)法、拋物線法等。不同的計(jì)算方法不但計(jì)算數(shù)值差異較大，而且地面沉降的分布形態(tài)也不盡相同。在武漢市夾套河骨干箱涵工程項(xiàng)目的SMW工法基坑支護(hù)中，通過(guò)將實(shí)測(cè)地面沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，和計(jì)算的沉降曲線進(jìn)行對(duì)比，分析出適合類似基坑支護(hù)工程的地面沉降計(jì)算方法。

1工程概況

武漢市夾套河骨干箱涵工程全長(zhǎng)約6.8 km，考慮到項(xiàng)目?jī)蓚?cè)的現(xiàn)狀建筑及道路安全，全長(zhǎng)范圍內(nèi)大部分區(qū)段需要做基坑支護(hù)。經(jīng)過(guò)對(duì)支護(hù)方案的分析論證，最終對(duì)其中樁號(hào)K0+000～K3+510的3.51 km范圍內(nèi)采用SMW工法進(jìn)行基坑支護(hù)。SMW工法的特點(diǎn)是止水效果好，工期短，環(huán)境污染小，型鋼可以拔起重復(fù)利用，造價(jià)低。

基坑設(shè)計(jì)使用年限為一年，重要性等級(jí)為二級(jí)。項(xiàng)目所在場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度6度,設(shè)計(jì)加速度為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類。場(chǎng)地分布水的類型主要為地表水、上層滯水、孔隙承壓水。地表水賦存于水塘、地勢(shì)低洼地區(qū)；上層滯水賦存于地表填土層中，主要接受大氣降水和地表水垂直下滲補(bǔ)給，無(wú)統(tǒng)一自由水面，勘探期間測(cè)得上層滯水水位在地面下0.5 m～2.7 m；孔隙承壓水主要賦存于砂土層中?；又ёo(hù)的土層設(shè)計(jì)參數(shù)詳見(jiàn)表1，支護(hù)典型剖面圖如圖1所示。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

SMW工法基坑支護(hù)樁頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，共采用2道鋼管支撐。在施工箱涵底板時(shí)，應(yīng)在底板兩側(cè)至基坑壁之間澆筑500 mm厚混凝土傳力帶。箱涵底板和兩側(cè)的傳力帶共同作為基坑支護(hù)的第三道支撐。待基坑底的第三道支撐達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，應(yīng)進(jìn)行換撐施工，即將第二道鋼管支撐拆除，以便進(jìn)行箱涵施工?；又ёo(hù)施工過(guò)程中的具體工況見(jiàn)表2。為了便于后期型鋼的拔

通過(guò)實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，在基坑土方開(kāi)挖及地下工程實(shí)施過(guò)程中，支護(hù)體系的水平位移和鄰近建筑物、道路、管線等的變形均滿足規(guī)范要求，整個(gè)基坑施工過(guò)程中,無(wú)異常情況出現(xiàn)，說(shuō)明本項(xiàng)目基坑支護(hù)技術(shù)達(dá)到了預(yù)期的效果。

5結(jié)語(yǔ)

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮基坑特點(diǎn)、土質(zhì)條件、周圍環(huán)境和施工條件等因素進(jìn)行。本項(xiàng)目采用鉆孔灌注樁+兩道內(nèi)支撐進(jìn)行支護(hù)，止水帷幕選用三軸的方案是有效、安全、可靠的,確保了項(xiàng)目地下結(jié)構(gòu)的如期完成。

本項(xiàng)目基坑深度大，基坑范圍廣，在濱海新區(qū)具有一定的代表性，本項(xiàng)目基坑支護(hù)方案的成功將為今后濱海新區(qū)軟土地基基坑支護(hù)方法的應(yīng)用研究提供參考。

參考文獻(xiàn):

[1]JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程.

[2]張海，蘇籍.多種支護(hù)形式在天津地區(qū)深基坑工程的選取與應(yīng)用.天津城建大學(xué)學(xué)報(bào),2015(1):7-9.

[3]龐建棟.深基坑支護(hù)施工技術(shù)分析及應(yīng)用研究.建材與裝飾，2015(49)：36-37.

[4]王建中，周光熙.對(duì)基坑環(huán)形支撐系統(tǒng)的幾點(diǎn)探討.巖土工程界，2008(9)：37-40.

起應(yīng)在型鋼表層涂刷減摩阻材料，并在基坑壁處鋪設(shè)油氈隔離層。SMW工法攪拌樁平面圖見(jiàn)圖2。

沿著基坑縱向每隔20 m設(shè)置一道垂直于基坑的地表沉降監(jiān)測(cè)線，每道監(jiān)測(cè)線上由5個(gè)距基坑邊不同距離(0 m，4 m，8 m，13 m，18 m)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成。將五道監(jiān)測(cè)線上的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)擬合成一條曲線放在地表沉降計(jì)算圖上進(jìn)行比較。型鋼攪拌樁的位移包絡(luò)圖及地表沉降計(jì)算與實(shí)測(cè)圖分別如圖3，圖4所示。

由圖3，圖4可知：由于頂部第一道鋼管支撐及底部混凝土支撐的作用，樁身水平的最大位移在兩道支撐之間，距坑頂深度約7.0 m處，峰值為32.55 mm；三角形法、指數(shù)法、拋物線法的計(jì)算

沉降形態(tài)分布有著明顯的不同，而且沉降的數(shù)值差別很大。其中，指數(shù)法的地表最大沉降值為64 mm，拋物線法的地表最大沉降值為32 mm，相差2倍。通過(guò)把現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地表沉降曲線與計(jì)算的沉降曲線比較可看出，拋物線法的計(jì)算地表沉降數(shù)值及分布形態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)情況比較接近，且二者峰值距離基坑邊的水平距離分別為7 m，6.8 m。

3原因分析

基坑開(kāi)挖后周邊土體出現(xiàn)臨空狀態(tài)，支護(hù)樁在側(cè)向土壓力作用下產(chǎn)生變形，進(jìn)而引起基坑外地層損失。此時(shí)，緊靠基坑外側(cè)土體將向樁身變形處緩慢滑移，直接引起土體發(fā)生剪切破壞，土體變得松軟壓縮性增大，地表在原有荷載下產(chǎn)生新的沉降。由于支護(hù)樁的變形是由于基坑外的土體及附加荷載所引起，土層壓力及附加荷載是沿著一定的擴(kuò)散角向下傳遞，因此支護(hù)樁某段范圍內(nèi)的變形必定引起一定區(qū)域內(nèi)基坑外土體的滑移，進(jìn)而造成相應(yīng)的地面沉降。所以，基坑的地表沉降形態(tài)分布應(yīng)與支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形是相關(guān)聯(lián)的。在夾套河項(xiàng)目的基坑支護(hù)中，支護(hù)樁的頂部及基坑底部均有支撐，支護(hù)樁的變形呈中間大、兩端小狀，因此相對(duì)應(yīng)的基坑地表沉降分布應(yīng)與拋物線法相接近。且基坑地表沉降最大處距離基坑邊距離與支護(hù)樁變形最大處深度大致相同。距離基坑一定范圍以外的土體受擾動(dòng)程度減輕，土體保持相對(duì)較好的整體穩(wěn)定性。由圖4可知，基坑開(kāi)挖影響地表的沉降范圍約為2倍基坑深度。在基坑附近處的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)沉降值稍大于計(jì)算值，是由于計(jì)算中沒(méi)有考慮基坑外降水引起的地表的沉降(要求水位在地面以下2.0 m)。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)武漢市夾套河項(xiàng)目的基坑支護(hù)工程計(jì)算結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析可知：地表沉降和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況相關(guān)聯(lián)。在夾套河項(xiàng)目中，由于支護(hù)樁頂部及基坑底部均有支撐，所以應(yīng)選用拋物線法來(lái)計(jì)算地表沉降比較合理。

[1]JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程.

[2]JGJ/T 199—2010，型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程.

[3]朱瑞均，高謙，齊干.深基坑支護(hù)樁周邊建筑沉降分析.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2006(2):52-53.

[4]陸培毅，顧曉魯，錢征.天津港務(wù)局綜合業(yè)務(wù)樓深基坑支護(hù)與檢測(cè).巖土工程學(xué)報(bào)，1999,21(3):323-327.

The surface subsidence analysis in SMW method foundation pit support

Ye Jingliang1Liu Yuanyuan2Wang Hui3

(1.ChinaMunicipalEngineeringCentralSouthDesign&ResearchInstituteLimitedCompany,Wuhan430010,China;2.HubeiQualityTechnologySupervisionBureau,Wuhan430071,China;3.ConstructionEngineeringCollege,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)

Abstract: Through the analysis on foundation pit engineering example of Wuhan Jiatao river project, this paper calculated the surface subsidence caused by support structure deformation, and compared with the measured settlement, determined the reasonable settlement calculation method, had certain reference significance for subsequent similar engineering.

Key words: foundation pit support, surface subsidence, SMW method, support pile

On foundation pit support technique at G&H Area of Taida Square

Pang Jiandong1Zhang Chunxiao2

(1.TaiyuanNo.1ArchitecturalEngineeringGroupCo.,Ltd,Taiyuan030001,China;2.TianjinSurveyInstitute,Tianjin300191,China)

Key words:foundation pit support, waterproof curtain, dewatering design, inspection

Abstract:Combining with the geological conditions of the projects at the G&H Area of Taida Square, the paper illustrates the foundation pit support scheme of the project from the foundation pit support, waterproof curtain design, dewatering foundation pit, and construction program, inspects the scheme, and proves by the result the foundation pit support technique achieves the expected construction effect.

文章編號(hào)：1009-6825(2016)14-0079-02

收稿日期：2016-03-02

作者簡(jiǎn)介：葉井亮(1985- )，男，工程師；劉媛媛(1988- )，女，助理工程師；王暉(1968- )，女，教授

中圖分類號(hào)：TU463

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A