排樁-鋼斜拋支撐在基坑中的應(yīng)用

方玉華

【摘 要】排樁-鋼斜拋支撐支護(hù)體系以其經(jīng)濟(jì)、抗側(cè)剛度大且止水效果顯著等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于基坑工程建設(shè)中。針對(duì)該支護(hù)體系的工程特性，選取南昌市江橋新市鎮(zhèn)南社區(qū)小區(qū)項(xiàng)目深基坑工程為例，對(duì)其支護(hù)形式和設(shè)計(jì)思路展開研究，并對(duì)排樁-鋼斜拋支撐支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證這種支護(hù)形式在工程中具有較好的支護(hù)效果。

【關(guān)鍵詞】深基坑;支護(hù)設(shè)計(jì);基坑監(jiān)測(cè);施工技術(shù)

中圖分類號(hào)： TU753文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）17-0169-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.080

0 引言

在我們城市建設(shè)中，由于工程復(fù)雜，基坑圍護(hù)常常受諸多原因影響而采用針對(duì)性的基坑維護(hù)設(shè)計(jì)。江橋新市鎮(zhèn)南社區(qū)小區(qū)項(xiàng)目位于上海市嘉定區(qū)江橋新市鎮(zhèn)臨洮路西側(cè)、靖遠(yuǎn)路南側(cè)。本項(xiàng)目地處江橋鎮(zhèn)，地庫為深基坑開挖，基坑呈不規(guī)則多邊形，基坑臨近市政道路、地下箱涵、高速公路，居民區(qū)的特點(diǎn)，在基坑圍護(hù)工程建設(shè)中，對(duì)基坑開挖順序、基坑支護(hù)等方式提出較高要求，基坑維護(hù)應(yīng)具備優(yōu)良的擋土和止水性能，更重要的是不能影響周邊市政道路、地下箱涵、高速公路，周邊居民區(qū)的安全性能。圍護(hù)樁、鋼構(gòu)件與混凝土支撐的工程特性可以被排樁-鋼斜拋支撐支護(hù)形式充分利用，確保基坑開挖階段支護(hù)結(jié)構(gòu)變形得到有效控制，從而保障基坑整體穩(wěn)定性。

1 項(xiàng)目概況

江橋新市鎮(zhèn)南社區(qū)小區(qū)項(xiàng)目位于上海市嘉定區(qū)江橋新市鎮(zhèn)臨洮路西側(cè)、靖遠(yuǎn)路南側(cè)。本工程由14幢號(hào)房及一層地下車庫組成，地庫開挖深度7.5m，基坑呈不規(guī)則多邊形?；又荛L(zhǎng)1195m面積29695m2。基坑圍護(hù)邊線東側(cè)距臨洮路3.7m，東北角為西涇海箱涵距離圍護(hù)邊線最近5.5m，南側(cè)距17.6m為京滬高速北輔道，西側(cè)距11.6m為高潮中心村（4F、5F居民樓樁基礎(chǔ)），北距靖遠(yuǎn)路5.3m，道路下均埋設(shè)有雨污水管道。在整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施周期中，基坑圍護(hù)工程是本項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

2 工程地質(zhì)條件

基坑開挖主要在基坑開挖影響深度內(nèi)主要土層為①1、②1、②3、③層及⑤1-1層?；訃o(hù)和基坑開挖時(shí)涉及到的地基土層為①1層雜填土（淺部主要為覆蓋建筑垃圾，中下部以粘性土為主）、②1層砂質(zhì)粉土夾粘性土（濱?！涌?、褐黃～灰黃、飽和、松散、中等壓縮性含鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)，夾粘性土，無光澤，搖震反應(yīng)迅速，干強(qiáng)度低，韌性低）、②3層砂質(zhì)粉土（濱?！涌凇⒒疑?、飽和、稍密、中等壓縮性。含云母，夾薄層粘性土，土質(zhì)不均，搖震反應(yīng)迅速，干強(qiáng)度低，韌性低）、③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層（灰色，飽和，流塑，高等壓縮性、含云母，夾薄層粉性土，無搖震反應(yīng)，切面較光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等）。因基坑開挖面位于②3層中上部，該層土飽水、稍密狀，含水量較高，滲透性強(qiáng)，易產(chǎn)生管涌、流砂現(xiàn)象。

水文條件：

基地淺部地下水屬潛水，受大氣降水和地表水體的補(bǔ)給，水位隨環(huán)境和季節(jié)而變化，勘察期間所測(cè)得的穩(wěn)定水位一般在0.90～1.80m左右，平均標(biāo)高為2.99m，根據(jù)上海地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，潛水水位埋深一般離地表約0.3～1.5m，年平均水位埋深0.5～0.7m。

3 圍護(hù)體系設(shè)計(jì)方案

本工程由14幢號(hào)房及一層地下車庫組成，號(hào)房開挖2.65m，地庫開挖深度7.5m，基坑周長(zhǎng)1195m，面積29695㎡。基坑周邊存有已建道路、管線及已建建筑，已建建筑距離基坑邊最近15.2m，部分管線也均在開挖影響范圍內(nèi)。基坑占場(chǎng)地空間較大，地庫周邊號(hào)房環(huán)繞，針對(duì)該特點(diǎn)，方案考慮先卸土至號(hào)房標(biāo)高，但卸土寬度需保證達(dá)到地庫開挖的2倍距離以上減少土壓力。號(hào)房和地庫高差達(dá)到4.85m左右，周邊號(hào)房和地庫基坑形成號(hào)房深度和地庫深度的階梯式的深度。

本案基坑整體圍護(hù)、分期開挖。即圍護(hù)結(jié)構(gòu)完成，并充分養(yǎng)護(hù)后，基坑挖去2.65m，可施作號(hào)房底板基礎(chǔ)，再分區(qū)開挖至-8.65m施作人防結(jié)構(gòu)，但地庫結(jié)構(gòu)底板完成前周邊號(hào)房結(jié)構(gòu)施工層高不得超過3層。待人防基坑回填后，再施工各向上的號(hào)房結(jié)構(gòu)。

基坑周邊存在市政道路、市政管線及已建小區(qū)，周邊環(huán)境有保護(hù)要求，方案重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象為已建小區(qū)、市政道路及管線。保護(hù)好號(hào)房的樁間土，不在施工過程中流失、松動(dòng)。

設(shè)計(jì)經(jīng)安全、方便施工、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、合理的比較采用下述方案：

3.1 號(hào)房基坑圍護(hù)（開挖深度2.65m）

本案號(hào)房基坑開挖深度較淺，場(chǎng)地條件優(yōu)越。因此號(hào)房基坑采用放坡的圍護(hù)形式，放坡坡比1：1.5，挖邊坡表層鋪鋼筋網(wǎng)片，80mm厚C20混凝土抹面，坡面鋪設(shè)Φ6.5間距250mm×250mm（網(wǎng)格形）鋼筋網(wǎng)片，并打設(shè)Ф12鋼筋，鋼筋長(zhǎng)度1.5m，間距2.0m。鋼筋主要對(duì)土體起到嵌固作用，對(duì)邊坡進(jìn)行加固，在保障邊坡土地共同工作的同時(shí)確保提高邊坡穩(wěn)定，從而保障基坑開挖后保持穩(wěn)定。

3.2 號(hào)房基坑與地庫基坑高差圍護(hù)（開挖深度4.85m）

地庫基坑地處場(chǎng)地內(nèi)部，周邊鄰近存在號(hào)房，號(hào)房和地庫高差在4.85m左右，因此方案利用場(chǎng)地條件結(jié)合開挖工況采用先卸土至號(hào)房基底標(biāo)高，再考慮做號(hào)房與地庫間的4.85m高差加固。采用重力壩式圍護(hù)形式，重力壩體采用雙軸水泥土攪拌樁重力壩體壩寬設(shè)置為高差深度的0.8倍以上，重力壩體表層設(shè)置0.25m厚C25鋼筋砼壓頂板，攪拌樁樁身插入高差深度1.2倍。同時(shí)在重力壩體上設(shè)置1.5m長(zhǎng)Φ12插筋使壩體形成整體共同作用。

3.3 地庫基坑圍護(hù)（開挖深度7.5m）

地庫基坑西南角靠近已建小區(qū)民居，圍護(hù)邊線距離現(xiàn)場(chǎng)圍墻最近2.7m，距離已建小區(qū)15.2m。該處基坑形狀較規(guī)則，因此該處擬采用“排樁+一道水平支撐”的圍護(hù)形式。

支撐采用C30鋼筋混凝土邊桁架、對(duì)撐、角撐支撐體系，根據(jù)開挖深度、地下室層頂標(biāo)高和開挖工況共布置一道支撐體系。對(duì)支撐、角支撐和邊桁架鋼砼支撐利用了鋼筋混凝土剛度較大牢固可靠的特性，基坑變形小的優(yōu)點(diǎn)。在安全、經(jīng)濟(jì)、施工工期上找到了平衡點(diǎn)。該處基坑形狀規(guī)則，因此布置邊桁架支撐是比較經(jīng)濟(jì)的支撐系統(tǒng)形式。因此極大地利用了鋼筋混凝土支撐的抗壓性能。該方案將大部分水、土壓力以支撐承擔(dān)比較安全、可靠。

支撐位置根據(jù)開挖工況和土壓力分布情況擇優(yōu)布置，力求布置的支撐桿件安全，占用空間較小、方便施工和經(jīng)濟(jì)。為減少基坑在換撐過程中的支撐梁和換撐體系間距較大的問題，將支撐設(shè)置在坑頂以下1.5m處。豎向支撐體系采用Φ700鋼筋混凝土灌注樁內(nèi)插等邊角鋼+腹板所加工的格構(gòu)鋼立柱?？拥滓韵虏捎煤蛧o(hù)樁同工藝的鉆孔灌注樁，格構(gòu)柱插入灌注樁不小于2m。

基坑開挖采用分層分段開挖順做方式?；痈鶕?jù)支撐布置標(biāo)高分工況開挖。同時(shí)綁扎澆注支撐桿件。灌注樁和已施工底板間澆注鋼筋混凝土傳力帶，以用以施工完成結(jié)構(gòu)提供抗力。

3.4 排、降水

由于基坑開挖深度未涉及承壓水，同時(shí)坑底覆土厚度滿足水頭要求。因此降水為疏干井為主。同時(shí)在基坑坑頂和坑底需設(shè)置排水明溝或盲溝，排水溝可采用磚砌水泥砂漿封面。嚴(yán)禁排水倒灌入墻后土體，同時(shí)坑邊做向坑內(nèi)1%散水。

降水分為兩個(gè)階段：第一階段 號(hào)房過程中的輕型井點(diǎn)降水。第二階段 地庫開挖中的輕型井點(diǎn)降水，降水管總管落低2.65m。

基坑應(yīng)精確設(shè)置降水管和充足降水時(shí)間，以防止降水對(duì)周邊環(huán)境影響。整個(gè)基坑形成止、降結(jié)合的形式，施工應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)施工單位實(shí)施。

在底板處均設(shè)置砼傳力帶換撐，砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度C30。當(dāng)換撐完成并100%達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，相應(yīng)拆除砼支撐。本工程混凝土支撐，支撐拆除可采用人工拆除的方式。

4 施工方案設(shè)計(jì)

4.1 土方開挖

本案基坑分兩階段挖土，第一階段先挖號(hào)房基坑至-3.800m。第二階段號(hào)房施作基礎(chǔ)，并充分養(yǎng)護(hù)后，再分塊開挖至-8.650m。

基坑挖土施工應(yīng)嚴(yán)格按照挖土方案原則進(jìn)行，同時(shí)施工過程應(yīng)采取并遵守以下技術(shù)措施要求進(jìn)行：

（1）基坑開挖遵循“分塊、分層、對(duì)稱、限時(shí)、平衡”的原則，沿基坑周邊留土寬度不少于2倍單層開挖高度，保護(hù)要求較低處先施工。當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移過大時(shí)，應(yīng)采用抽槽開挖方式，先撐后挖土，單塊土體的開挖支撐時(shí)間嚴(yán)格控制在24小時(shí)以內(nèi)，以控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移。分層厚度≤2.0m，開挖平臺(tái)>6.0m，坑內(nèi)臺(tái)階留坡1：1.8。不準(zhǔn)挖機(jī)和土方車輛下到坑底。

（2）當(dāng)開挖深度有較大的差異時(shí)，一般優(yōu)先開挖淺基坑表格，待墊層澆筑完后再進(jìn)行深基坑的開挖，同時(shí)在開挖的過程中采取有效措施保障邊拋的穩(wěn)定。

（3）必須對(duì)挖出的土質(zhì)松軟、耕植土及雜填土進(jìn)行挖凈處理。

（4）墊層必須跟緊，同時(shí)需要分段進(jìn)行驗(yàn)槽。

（5）為及時(shí)排除雨水及地面流水，要求地面及坑內(nèi)應(yīng)設(shè)排水措施。

（6）為保障機(jī)械順利進(jìn)場(chǎng)，要求其通道口對(duì)地基進(jìn)行局部加固或鋪設(shè)路基箱擴(kuò)散壓力。

（7）基坑開挖后避免長(zhǎng)期暴露，更不得被水浸泡。

（8）施工期間對(duì)基坑外側(cè)土體進(jìn)行垂直、水平位移監(jiān)測(cè)，要求檢測(cè)頻率為開挖后每天一次，此后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

4.2 降水

在項(xiàng)目中降水施工要求滿足如下要求：

（1）疏干井在基坑開挖前4周必須布井完成?；娱_挖時(shí)，坑內(nèi)的疏干井及基坑放拋開挖側(cè)所布置的輕型井點(diǎn)應(yīng)全部開放，并有提前3周的預(yù)降水時(shí)間。

（2）降水必須要在基坑開挖一周前完成，同時(shí)要保證底部降水對(duì)靠近基坑周邊輕型井點(diǎn)無影響。

（3）在降水運(yùn)行過程中隨開挖深度逐步降低水頭，利用信息化施工進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行及時(shí)的處理。

（4）要求坑底加固區(qū)外范圍降水后水位距離坑底0.5-1m。

（5）井點(diǎn)檢查工作和管路清洗應(yīng)該在降水開始前做好，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

（6）為防止基坑中有雨水流入，要求基坑周圍上部應(yīng)做好排水工作。

5 基坑監(jiān)測(cè)與信息化施工

測(cè)試所采用的具體項(xiàng)目如下：

（1）水平垂直位移的量測(cè)

基坑周邊土體頂部位移、圍護(hù)體頂部位移是改工程中的主要水平位移監(jiān)測(cè)。而圍護(hù)體頂部、周邊道路等表層沉降是主要垂直位移監(jiān)測(cè)。統(tǒng)籌情況下垂直、水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在20-30m左右。

（2）測(cè)斜

主要目的是觀測(cè)基坑開挖過程中圍護(hù)體及土體位移。建議在基坑四面（圍護(hù)體及土體內(nèi)）埋置測(cè)斜管。圍護(hù)體及土體內(nèi)的測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)應(yīng)相互對(duì)應(yīng)，按垂直于基坑邊線的直線分布。

（3）支撐軸力的測(cè)試

每個(gè)區(qū)域支撐布置傳感器不少于2個(gè)，用于量測(cè)基坑開挖期間支撐內(nèi)力的變化。

鋼筋混凝土支撐梁內(nèi)布置傳感器每30m內(nèi)不少于2個(gè)。

（4）地下水位的觀測(cè)

建議布置坑外地下水位觀測(cè)井，監(jiān)測(cè)坑外地下水位的波動(dòng)情況。

（5）鄰近建筑物、構(gòu)筑物的觀測(cè)、應(yīng)對(duì)西側(cè)管線和民居進(jìn)行布點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

6 對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)措施

本工程周圍道存在市政道路、市政管線及已建建筑，周邊環(huán)境保護(hù)要求較高。

（1）對(duì)基坑影響范圍內(nèi)的道路、管線，已有建（構(gòu)）筑物設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，基坑開挖期間加強(qiáng)觀測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工進(jìn)度，做到信息化施工。

（2）對(duì)基坑臨近已有道路處，各邊跨中被動(dòng)區(qū)采用雙軸水泥攪拌樁進(jìn)行加固，以增加被動(dòng)區(qū)土體抗力，減小圍護(hù)變形和坑底隆起量，從而減小對(duì)周邊環(huán)境的影響。

（3）在基坑開挖過程中充分利用時(shí)空效應(yīng)的原理，盡可能減小圍護(hù)體暴露時(shí)間。要求分塊開挖長(zhǎng)度不大于50m。

（4）在基坑開挖期間對(duì)坑外水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，圍護(hù)體出現(xiàn)滲漏水，應(yīng)及時(shí)封堵，防止由于水位下降對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響?；訃o(hù)設(shè)計(jì)階段應(yīng)盡量避免止水樁發(fā)生漏水現(xiàn)象。保證基坑的100%的止水設(shè)計(jì)效果。

7 結(jié)束語

本文以項(xiàng)目基坑為例，對(duì)排樁-鋼斜拋支撐在深基坑中的支護(hù)形式、施工要點(diǎn)等方面展開分析，得到以下結(jié)論。

（1）本工程基坑開挖深度7.5m，基坑開挖較深，在高地下水位的土地基中基坑工程具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性。須采取必要的技術(shù)措施。

（2）根據(jù)對(duì)基坑穩(wěn)定性，圍護(hù)體位移及基坑開挖對(duì)周邊土體的變形影響的分析，本方案可以滿足基坑自身穩(wěn)定性和環(huán)境保護(hù)控制要求。

（3）因本工程周邊環(huán)境有一定的保護(hù)要求，在正式施工前，施工單位應(yīng)編制詳盡可行的施工組織設(shè)計(jì)，其中應(yīng)包括切實(shí)可行的應(yīng)急預(yù)案。

（4）在基坑工程施工過程中，應(yīng)充分利用時(shí)空效應(yīng)原理，分塊對(duì)稱開挖，基坑周邊要做到限時(shí)開挖。

（5）施工單位應(yīng)控制基坑周邊行車面積，根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)情況反饋，對(duì)環(huán)境保護(hù)要求較高的區(qū)域嚴(yán)格控制地面超載。

（6）基坑開挖前應(yīng)保證有三周的預(yù)降水時(shí)間，降水開始前，需對(duì)基坑內(nèi)外水位進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，以確保降水效果和圍護(hù)體的封閉性能。

（7）基坑施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)周邊環(huán)境的控制，并根據(jù)監(jiān)測(cè)及時(shí)調(diào)整施工速度和施工工況。

（8）項(xiàng)目完成后根據(jù)建設(shè)方反饋，本基坑支護(hù)效果良好，施工過程中對(duì)周邊道路、地下管線、涵管及建筑物影響較小，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。