分析深基坑支護(hù)中樁撐結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

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（廣東省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)技術(shù)中心,廣東廣州510425）

1 概述

珠海市位于我國(guó)珠江三角洲海陸交互堆積平原，是我國(guó)重要的沿海開放城市。就珠海市工程地質(zhì)條件而言，屬于珠江入海口沖積平原，上層一般是沉積土或淤泥質(zhì)土，地質(zhì)較為軟弱，當(dāng)進(jìn)行深基坑施工時(shí)，為了保證工程的安全性和質(zhì)量，需要進(jìn)行支護(hù)工作，而實(shí)際采取的就是樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)。

工程概況。擬建工程位于珠海市香洲區(qū)人民西路以北安富街以東，交通便利。本項(xiàng)目工程為酒店工程，層數(shù)14層，高度為74.40m，建筑面積約為5100m2，室內(nèi)地坪標(biāo)高相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高+13.00m，形狀為矩形，擬采用框架結(jié)構(gòu)，地下室為4層，面積約為3400m2，基坑安全等級(jí)為一級(jí)。本項(xiàng)目工程重要性等級(jí)為二級(jí)，場(chǎng)地復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí)，地基復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí)，巖土工程勘察等級(jí)為乙級(jí)。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008），擬建場(chǎng)地抗震設(shè)防類別為丙類。

2 場(chǎng)地巖土工程條件

2.1 地形地貌

擬建項(xiàng)目場(chǎng)地位于珠海市香洲區(qū)人民西路以北安富街以東，交通便利。其原始地貌為沖洪積地貌。勘察時(shí)場(chǎng)地地勢(shì)較平坦，測(cè)得各鉆孔孔口標(biāo)高介于12.21～13.64m之間。

2.2 地層巖性

根據(jù)鉆探結(jié)果，場(chǎng)地內(nèi)埋藏的地層主要有人工填土層、第四系沖洪積層及第四系殘積層，下伏基巖為燕山期花崗巖。場(chǎng)地內(nèi)發(fā)育的地層按自上而下的順序依次描述如下。

2.2.1 人工填土

人工填土為褐黃、褐色，主要成分為粘性土夾約20%～25%的石英顆粒，不均勻夾碎石、碎磚、砼塊等組成，粒徑一般3～15cm，偶見植物根莖及生活垃圾，其中ZK4和ZK7含回填塊石、砼塊，該層系新近堆積而成，尚未完成自重固結(jié)，結(jié)構(gòu)呈濕、松散狀態(tài)。各鉆孔均遇到該層，層厚5.20～10.80m。

2.2.2 第四系沖洪積層

粉質(zhì)粘土：褐黃、褐紅色，主要成分為粘粒和粉粒，局部不均勻含10%～20%石英顆粒，搖震無(wú)反應(yīng)，光澤反應(yīng)稍有光澤，干強(qiáng)度及韌性較高，呈飽和、可塑狀態(tài)。鉆孔 ZK16、ZK18、ZK19遇到該層，層厚 1.10～1.30m。

2.2.3 第四系殘積

礫質(zhì)粘性土：褐黃、褐紅色，系由花崗巖原地風(fēng)化而成，原巖結(jié)構(gòu)可辨，主要成分為粘性土，混約少量石英質(zhì)砂，搖震無(wú)反應(yīng)，光澤反應(yīng)稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性較低，呈飽和、硬塑狀態(tài)，局部可塑狀態(tài)。所有鉆孔均遇到該層，層厚3.90～13.80m。

2.2.4 燕山期花崗巖

黃褐、褐色，主要組成礦物為石英、長(zhǎng)石及黑云母，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。本次勘察揭露的花崗巖根據(jù)風(fēng)化程度不同可分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化三帶。

2.2.4.1 全風(fēng)化花崗巖

屬極軟巖，褐黃、灰白色，除少量石英外，絕大部分礦物已風(fēng)化土狀，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類，可見殘余結(jié)構(gòu)，手捏有砂感，巖芯呈土柱狀，遇水易軟化，手捏易碎，合金鉆具易鉆進(jìn)。各鉆孔均遇到有此層，厚度0.30～15.00m。

2.2.4.2 強(qiáng)風(fēng)化花崗巖

屬極軟巖，褐黃、灰白、肉紅色，大部分礦物已顯著風(fēng)化，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類，巖芯呈土柱狀及土夾碎塊狀，合金鉆具易鉆進(jìn)。除ZK12外，其他鉆孔均揭露該層，揭露厚度3.20～18.50m，層厚不詳。

2.2.4.3 中風(fēng)化花崗巖

屬較硬巖，灰白、深灰色，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石及黑云母，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，部分礦物風(fēng)化明顯，節(jié)理裂隙稍發(fā)育，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ類，巖芯呈短柱狀，金剛石鉆具可鉆進(jìn)。鉆孔ZK1、ZK4、ZK6、ZK10～ZK12、ZK15、ZK17、ZK20號(hào)揭露該層，揭露厚度1.20～4.30m，層厚不詳。

2.2.4.4 中風(fēng)化花崗巖球狀風(fēng)化體

褐黃、青灰、灰白色，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，巖芯多呈柱狀及短柱狀，金剛石鉆具可鉆進(jìn)。

2.2.4.5 石英巖脈

白色，乳白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為石英，巖芯多呈3～8cm塊狀，金剛石鉆具難鉆進(jìn)。

3 基坑設(shè)計(jì)

3.1 基礎(chǔ)選型分析

據(jù)勘察結(jié)果，結(jié)合珠海地區(qū)建筑經(jīng)驗(yàn)，擬建建（構(gòu)）筑物較適宜采用樁基礎(chǔ)，樁型以選用預(yù)應(yīng)力砼管樁或鉆沖孔灌注樁為宜，若采用砼預(yù)應(yīng)力管樁，可選擇全風(fēng)化花崗巖或其以下地層作為樁端持力層，樁端應(yīng)進(jìn)入持力層一定深度，在滿足設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的同時(shí)，宜以貫入度或終壓值作為沉樁控制的標(biāo)準(zhǔn)；若采用鉆沖孔灌注樁，宜以中風(fēng)化花崗巖作為樁端持力層。

3.2 基坑開挖及支護(hù)

擬建珠海市亞通有限公司朗悅酒店工程設(shè)有4層地下室，地下室基底標(biāo)高為地下-2.7m，埋深約為15.7m，基坑安全等級(jí)為一級(jí)，基坑的開挖地層主要為人工填土、粉質(zhì)粘土及礫質(zhì)粘性土，其中人工填土為松散地層，穩(wěn)定性較差，因此基坑開挖時(shí)必須對(duì)坑壁采取有效的支護(hù)及止水措施，以保證基坑開挖能夠安全順利進(jìn)行。結(jié)合珠海地區(qū)類似工程支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，基坑支護(hù)可采用樁撐支護(hù)結(jié)構(gòu)加樁間止水方式進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件，基坑開挖時(shí)在基坑內(nèi)設(shè)置集水井與明溝，通過水泵向基坑外排水，基坑采用高壓旋噴樁止水。圖1為基坑支護(hù)平面圖。

圖1 基坑支護(hù)平面圖

應(yīng)說明：基坑開挖與支護(hù)是一項(xiàng)綜合性極強(qiáng)的巖土工程工作，它往往牽涉到工程造價(jià)、施工難易程度及工期等多方面因素，因此需進(jìn)行專項(xiàng)的巖土工程設(shè)計(jì)與施工方案評(píng)審，確保工程安全順利進(jìn)行。

3.3 支護(hù)施工

3.3.1 支護(hù)位置

基坑形狀為長(zhǎng)方形（東北—西南走向），適合選用四角撐加中間對(duì)撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)。這種支護(hù)結(jié)構(gòu)能防止深基坑由于土質(zhì)軟弱導(dǎo)致基坑變形、樁身彎矩大、基底起伏等狀況；東北形成的三角形空位可出土，由于設(shè)置了2道支撐且在珠海市區(qū)，出土比較困難。樁撐結(jié)構(gòu)相對(duì)于樁錨支撐方案，此種支撐方式造價(jià)貴、工期長(zhǎng)，但能較好地控制周邊建筑物的沉降，較好地維護(hù)了周圍建筑、道路及地下管線的安全性并不會(huì)對(duì)紅線外場(chǎng)地產(chǎn)生污染。

3.3.2 支護(hù)軸力分析

應(yīng)用規(guī)范法及有限元法，平面計(jì)算及豎向斷面計(jì)算等多種方法綜合分析，得出支護(hù)最佳受力方式；對(duì)比實(shí)際檢測(cè)及計(jì)算結(jié)果得到；四個(gè)角位梁軸力相對(duì)支撐較小，主要原因是基坑陰角位置土體相互作用導(dǎo)致的，即使部分軸力較大也是因?yàn)榛硬糠中螤畈灰?guī)范造成的。據(jù)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果和計(jì)算結(jié)果對(duì)照得到，實(shí)際加測(cè)結(jié)果與支撐梁軸力計(jì)算結(jié)果相似。樁身彎矩則與實(shí)際檢測(cè)差別較大，有限元法計(jì)算得到的數(shù)值較小，規(guī)范法計(jì)算得到的結(jié)果比較保守，而實(shí)際檢測(cè)結(jié)果更小；這種計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際應(yīng)用中樁撐結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，即是樁弱撐強(qiáng)的特點(diǎn)，護(hù)壁樁有著傳遞土壓力的作用；同時(shí)在支撐中，立柱也時(shí)重要組成部分；立柱不只是受支撐梁的重量影響，也受到在基坑開挖過程中機(jī)械的誤觸和土體開挖時(shí)產(chǎn)生不平衡力的影響，再設(shè)計(jì)立柱時(shí)應(yīng)采用2.0以上的安全系數(shù)。應(yīng)盡量采用規(guī)范法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行施工，以免因?yàn)閼?yīng)用較小計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生安全隱患。

3.3.3 樁撐支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)

因城市建設(shè)的不斷進(jìn)行，既有建筑越來越密集，可運(yùn)用的施工建設(shè)空間越來越小。灌注樁內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且占用的場(chǎng)地空間較小不會(huì)超過用地紅線，能夠較好地保護(hù)施工場(chǎng)地周邊的建筑。在現(xiàn)代城市建設(shè)中基坑開挖支護(hù)過程中有很好的指導(dǎo)意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

樁撐結(jié)構(gòu)基坑支護(hù)相較于其他支護(hù)方案結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。最突出的優(yōu)點(diǎn)就是不占用紅線外空間，在日益重視環(huán)保，減少地下污染的現(xiàn)代城市中能得到廣泛運(yùn)用。

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