淺析軟土地區(qū)深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

福建省建筑輕紡設(shè)計(jì)院 陳濟(jì)鋒

淺析軟土地區(qū)深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

福建省建筑輕紡設(shè)計(jì)院 陳濟(jì)鋒

以福州某地下室基坑支護(hù)設(shè)計(jì)為工程實(shí)例，針對(duì)軟土地區(qū)基坑的特點(diǎn)，介紹了樁結(jié)合內(nèi)支撐體系的支護(hù)方案，并簡(jiǎn)要分析了深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的一些問題。

深基坑 軟土地區(qū) 支護(hù)設(shè)計(jì)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，地下空間開發(fā)規(guī)模越來越大，隨之而來的是基坑深度增加，并且很多建筑工程基坑緊鄰建筑物，地下管線眾多、交通網(wǎng)絡(luò)縱橫、環(huán)境保護(hù)要求較高，使得基坑支護(hù)工程變得尤為重要。特別是在軟土地區(qū)，淤泥層天然含水量高、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低，基坑開挖過程中極易產(chǎn)生變形，導(dǎo)致基坑失穩(wěn)，給基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工帶來了很多困難。本文結(jié)合福州地區(qū)某企業(yè)研發(fā)大樓地下室基坑支護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹軟土地區(qū)基坑支護(hù)的要點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 工程概況

擬建場(chǎng)地位于福州市鼓樓區(qū)，場(chǎng)地北側(cè)為市政路，其余各側(cè)均有已建建筑，場(chǎng)地地勢(shì)平坦，主體建筑6～13層，設(shè)置兩層地下室，采用沖鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，建筑±0.000=8.800m,地下室底板面標(biāo)高為-8.330m，底板厚 400mm，墊層厚100mm，場(chǎng)地周邊地面標(biāo)高為-1.030m，基坑開挖深度為7.800m，計(jì)算深度考慮至承臺(tái)墊層底，計(jì)算基坑深度為9.000m。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)與水文條件

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，基坑開挖涉及主要地層為雜填土、淤泥、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、殘積砂質(zhì)粘性土。在基坑開挖范圍內(nèi)，地下水主要為雜填土層內(nèi)的上層滯水，主要受大氣降水及地表水補(bǔ)給。地下水穩(wěn)定水位埋深約0.4～1m，基坑開挖不需采取降水措施。各土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)見表1。

表1 土層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

圖1 總平面布置圖

3 基坑特點(diǎn)

從基坑開挖深度、工程地質(zhì)條件、周邊環(huán)境來看，本基坑主要有以下特點(diǎn)：

（1）基坑開挖深度7.8m，考慮承臺(tái)高度，最大挖深約為9m，開挖深度較大。

（2）開挖范圍內(nèi)土層主要為淤泥，淤泥的最大特點(diǎn)是含水量高、孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、變形大、壓縮性高，并有觸變性、流變性。

（3）基坑位于市區(qū)地段，基坑北側(cè)為市政路，其余三側(cè)均有已建建筑物，周邊環(huán)境保護(hù)要求高，變形控制嚴(yán)格。

4 荷載取值

基坑周圍靠近道路部分超載按20kPa考慮，其余部分超載按15kPa考慮。建筑物荷載按每層15kPa考慮。

圖2 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算簡(jiǎn)圖

5 圍護(hù)設(shè)計(jì)方案

綜合考慮本工程周邊的環(huán)境、基坑開挖深度以及地質(zhì)條件等因素，采用直徑800沖孔樁結(jié)合兩道鋼筋混凝土支撐體系作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，沖孔樁間距 1200mm，樁間采用高壓旋噴樁擋土?；釉O(shè)置兩道鋼筋混凝土支撐，主撐截面為700mm ×700mm，連系梁截面為 600mm×600mm。支撐角落位置設(shè)置角撐，中部采用對(duì)撐桁架進(jìn)行連接。鋼筋混凝土內(nèi)支撐抗壓承載力高、剛度大、變形小，對(duì)減小支護(hù)體系水平位移和保證支護(hù)體系整體穩(wěn)定具有重要作用?；娱_挖土層為相對(duì)隔水層，基坑設(shè)計(jì)方案不需設(shè)置降水井，采用集水明排的措施。

6 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工及監(jiān)測(cè)

（1）灌裝樁成孔完成后，應(yīng)及時(shí)對(duì)孔徑、孔深、垂直度進(jìn)行驗(yàn)收，如不合格，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理?？v向鋼筋可采用搭接焊或閃光對(duì)焊，同一斷面的接頭面積不應(yīng)大于50%，且間隔布置，接頭應(yīng)錯(cuò)開35d且不小于500mm。主筋與加強(qiáng)箍之間采用點(diǎn)焊，主筋與箍筋之間可采用綁扎。樁頂梁施工時(shí)，樁頂應(yīng)鑿至新鮮砼面，出露鋼筋應(yīng)平直，并保證設(shè)計(jì)要求的出露長(zhǎng)度，澆注樁頂梁前，必須清理干凈殘?jiān)⒏⊥梁头e水，保證樁與樁頂梁連接牢固，不得造成連接處產(chǎn)生薄弱面。

（2）高壓旋噴樁有28d以上的齡期才能進(jìn)行土方開挖。高壓旋噴樁施工后一周內(nèi)進(jìn)行開挖檢查成樁質(zhì)量，若不符合要求，應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工工藝?；娱_挖過程中，若發(fā)現(xiàn)局部漏水現(xiàn)象，應(yīng)立即停止開挖，用注漿方法進(jìn)行封堵，以防止周圍地面沉降。

（3）支撐體系施工必須嚴(yán)格遵守先支撐后開挖的原則，支撐體系達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，土方開挖至基底。立即施工墊層、承臺(tái)及底板，并同時(shí)設(shè)置底板與支護(hù)樁之間的支承層。要求支承層緊抵支護(hù)樁，不留任何間隙。

圖3 基坑支護(hù)剖面

（4）基坑土方必須分層、分段均衡開挖，在開挖過程中，應(yīng)采取措施防止碰撞或損傷支護(hù)結(jié)構(gòu)、工程樁或擾動(dòng)基底原狀土，淤泥土層每層開挖深度不超過1m，不得超挖。

（5）應(yīng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、沉降、土體深層水平位移、圍護(hù)樁內(nèi)力、支撐軸力、立柱變形地表的變形和裂縫、地下管線變形、周圍建筑物、地下水位等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到監(jiān)測(cè)報(bào)警值的累計(jì)值時(shí)，應(yīng)立即報(bào)警。若情況比較嚴(yán)重，應(yīng)立即停止施工，并對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境中的保護(hù)對(duì)象采取應(yīng)急措施。

7 基坑工程設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

（1）基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)基坑挖深、周邊環(huán)境條件、工程地質(zhì)條件等合理劃分基坑側(cè)壁安全等級(jí)，并根據(jù)安全等級(jí)選擇合理的支護(hù)方式。

（2）設(shè)計(jì)選取的地質(zhì)剖面應(yīng)具有代表性，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，應(yīng)沿基坑周邊劃分多個(gè)有代表性的剖面進(jìn)行計(jì)算。在選取力學(xué)參數(shù)指標(biāo)時(shí)，要注意試驗(yàn)方法對(duì)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果的影響，進(jìn)行合理選取。

（3）周邊環(huán)境復(fù)雜、軟土地基等條件的基坑，內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)選用平面或空間的超靜定結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮地質(zhì)條件下的復(fù)雜性和基坑開挖步序的變化而出現(xiàn)的工況，在設(shè)計(jì)上采取必要的防范措施。

（4）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)文件應(yīng)明確基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限。避免因臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)超時(shí)使用，從而發(fā)生安全事故。

圖4 支撐平面布置圖

圖5 支撐彎矩圖

8 結(jié)束語(yǔ)

基坑工程為地下工程的施工提供作業(yè)場(chǎng)地，特別是軟土地區(qū)深基坑，具有易變形、開挖難度大等特點(diǎn)，首先要保證基坑工程本身的安全，為地下結(jié)構(gòu)施工提供安全的施工空間?；又ёo(hù)體系主要作為一種臨時(shí)結(jié)構(gòu)，在確?；颖旧戆踩那疤嵯聭?yīng)盡可能降低工程費(fèi)用。因此，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合周邊的環(huán)境條件、工程地質(zhì)條件、開挖深度等因素選擇合理的支護(hù)方案，做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、施工便利。

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[4] 陳祖煜，李廣信，龔曉南．深基坑支護(hù)技術(shù)指南[M]．北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[5] 黃梅．基坑支護(hù)工程施工實(shí)例圖解[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2015．

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