深基坑人工挖孔排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

邱博懿 李程林

摘 要：以某酒店工程項(xiàng)目的超高邊坡支護(hù)工程為實(shí)例，闡述了其支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型、應(yīng)用深基坑軟件設(shè)計(jì)與計(jì)算、施工工藝流程和質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)以及深化施工技術(shù)措施、現(xiàn)場動(dòng)態(tài)監(jiān)測方法等，通過施工監(jiān)測和驗(yàn)證表明，該邊坡支護(hù)工程的選型、設(shè)計(jì)體系、支護(hù)方案及加強(qiáng)技術(shù)措施切實(shí)可行，符合現(xiàn)行JGJ120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的要求，且縮短建設(shè)工期，降低工程造價(jià)。

關(guān)鍵詞：排樁支護(hù);人工挖孔樁;現(xiàn)場動(dòng)態(tài)監(jiān)測

該工程建筑面積為43112.21m2，建筑檐高99.15m，地上面積36120.70m2，地下面積6991.51m2，地下1層、地上24層，結(jié)構(gòu)形式為框剪結(jié)構(gòu)，采用筏形基礎(chǔ)，該項(xiàng)目的超高邊坡支護(hù)工程在高層建筑的后側(cè)，其支護(hù)總長度為71.8m，。場地地面高程在188.32～188.94m之間，室外地面標(biāo)高為180.5m。該區(qū)場地地貌為河流侵蝕堆積作用形成河漫灘地。場區(qū)地下水屬潛水類型，埋藏于第3層圓礫層中，2015年8月7日勘察鉆孔中實(shí)測地下水穩(wěn)定水位2.8～4.8m，標(biāo)高182.730～184.080m，地下水依賴大氣降水補(bǔ)給和區(qū)域地下水側(cè)向補(bǔ)給，水位主要受季節(jié)影響而不斷變化，變化幅度1.0～2.0m。地下水滲透系數(shù)為粘性土取k=0.5m/d，圓礫取k=60.0m/d。

一、方案選擇

因基礎(chǔ)臺(tái)體底板底的挖土深度超過6.65m，故不考慮采用復(fù)合土釘措施。若采用地下連續(xù)墻，工程造價(jià)高且該地區(qū)缺乏地下連續(xù)墻的施工機(jī)械。在施工場地狹小且對(duì)周邊環(huán)境保護(hù)有嚴(yán)格要求、大型鉆孔機(jī)械設(shè)備又無法進(jìn)場的情況下，人工挖孔灌注樁具有顯著優(yōu)勢。人工挖孔排樁支護(hù)施工時(shí)對(duì)周圍居民生活影響極小，施工人員可徹底清理孔內(nèi)雜物，并可在緊湊的場地靈活使用。

二、人工挖孔排樁支護(hù)計(jì)算和設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)基本信息和參數(shù)

依據(jù)該場區(qū)檢測的地質(zhì)報(bào)告和JGJ120—2012《建筑基坑支護(hù)規(guī)程》，并經(jīng)過計(jì)算，排樁的直徑取900mm，支護(hù)結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度均采用C30，基坑側(cè)壁重要性系數(shù)γ=1，水平側(cè)向剛度40.824MN/m。

1、排樁設(shè)計(jì)

內(nèi)力計(jì)算方法為增量法，樁間隔距離為1.200m，基坑類型級(jí)數(shù)為二級(jí)，有冠梁，嵌固深度為6.400m，冠梁寬度為0.900m，基坑深度為8.000m，冠梁高度為0.500m，樁頂標(biāo)高為–1.000m，放坡級(jí)數(shù)為0，樁材料類型為鋼筋混凝土，樁截面類型為圓形，樁直徑為0.900m，超載個(gè)數(shù)為2個(gè)。

2、土層信息

土級(jí)劃分種類為4種，坑內(nèi)無需加固土，內(nèi)側(cè)降水最終深度為8.000m，外側(cè)水位深度為6.000m，彈性法計(jì)算方法為m法，基坑外側(cè)土壓力采用主動(dòng)的計(jì)算方法。

（二）土壓力計(jì)算方式及其相關(guān)調(diào)整參數(shù)

經(jīng)典法把支護(hù)結(jié)構(gòu)看作1根豎放的梁，支點(diǎn)為支撐點(diǎn)或反彎點(diǎn)，支撐點(diǎn)為不動(dòng)點(diǎn)，成為一個(gè)多支點(diǎn)的梁受墻后土壓力的作用。用該方法計(jì)算位移時(shí)，采取手算的方式計(jì)算。一般采用JGJ120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》彈性法把排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)按豎向彈性地基梁考慮，用有限單元法計(jì)算內(nèi)力和位移，也稱彈性地基梁法，用電算手段進(jìn)行計(jì)算。全4層土的內(nèi)側(cè)土壓力最大值均為10000kPa。

（三）深基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算

為保證深基坑工程的安全施工，支護(hù)體系的綜合穩(wěn)定性研究尤其重要，主要從以下幾方面：1、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算;2、抗傾覆穩(wěn)定性;3、嵌固深度計(jì)算;4、抗隆起穩(wěn)定性。經(jīng)計(jì)算整體穩(wěn)定性、驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求，嵌固深度為6.400m，抗隆起穩(wěn)定性滿足要求。

三、人工排樁支護(hù)深化施工技術(shù)

（一）施工工藝流程與質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)

人工排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝流程與設(shè)置的質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)如圖4所示。

（二）深化施工技術(shù)措施

1、為了控制樁的垂直度偏差不超過0.5%，采取開挖1m為一施工段，用線錘檢驗(yàn)其垂直度，經(jīng)符合要求后再做孔護(hù)壁;因相鄰樁之間的距離較近，所以排樁采用間隔法施工。

2、每個(gè)樁位置安排2名施工人員，其中一人在孔內(nèi)施工，一人在孔外施工;利用手電筒保持相互之間的聯(lián)絡(luò)，施工人員時(shí)刻觀察孔壁位移和裂縫變化情況，為防止孔內(nèi)側(cè)土壓力的增加而導(dǎo)致孔壁的開裂及孔內(nèi)側(cè)土發(fā)生較大位移，將孔內(nèi)挖出的土石倒在離孔口不少于5m處的地方，堆放高度控制在1m以內(nèi)。

3、針對(duì)驟降大雨而地下水位升高，誘發(fā)透水流砂現(xiàn)象，采用的預(yù)防原則是“減少或平衡動(dòng)水壓力”。采取人工明排降低地下水位。

4、因施工項(xiàng)目地下水在圓礫層2.8～3.8m，故地下水采用明排為主要方式;排水口設(shè)置距離孔口大于5m處，連續(xù)明排降水及疏干地下水的控制深度以保證人工開挖基坑底部下1m為宜，每挖孔1m，及時(shí)澆筑護(hù)壁混凝土。

5、當(dāng)人工挖孔樁在施工途中遇到巖石層時(shí)，為防止孔壁發(fā)生塌落，根據(jù)樁身短，直徑較小的特點(diǎn)，采取多層板附加鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)技術(shù)措施。

6、采取間隔法開挖樁;當(dāng)因地質(zhì)情況而無法滿足間隔1.2m時(shí)，2個(gè)相鄰的樁組成連體雙樁同時(shí)施工;當(dāng)雙樁相距較短而同時(shí)施工時(shí)，為防止孔壁發(fā)生塌落，采取加強(qiáng)技術(shù)措施。

在施工現(xiàn)場制作的2樁同時(shí)施工時(shí)預(yù)防坍塌加強(qiáng)技術(shù)措施。

四、施工監(jiān)測與驗(yàn)證

根據(jù)規(guī)范GB50497—2009《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的要求，對(duì)排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測。為保證監(jiān)測的有效性，監(jiān)測基點(diǎn)設(shè)置在邊坡兩端沒有開挖基坑地段且離端部第1個(gè)樁2m處，在排樁上部冠梁每8m處布置1個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測排樁豎向位移;在每隔8m處在排樁外側(cè)設(shè)置1個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測排樁水平位移。在基坑開挖的過程中每天早晚各觀察1次;待基坑開挖完后，每天觀察1次;到樁的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到100%時(shí)，每周觀察1次。通過對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析和驗(yàn)證，排樁的最大水平位移為1.6mm，最大豎向位移為5mm，滿足規(guī)范GB50497—2009《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的第6.2條和第6.3條要求。

五、結(jié)語

（一）通過經(jīng)典法和彈性法對(duì)排樁承載力的計(jì)算結(jié)果比較可知，經(jīng)典法不能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，增加施工成本，且不能求樁的豎向最大沉降位移和地表沉降量值，故建議使用彈性法計(jì)算樁的承載力。

（二）本文提出的深基坑超高邊坡人工挖孔排樁支護(hù)施工工藝流程與質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)以及護(hù)壁施工設(shè)計(jì)，經(jīng)施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測和驗(yàn)證，符合施工質(zhì)量驗(yàn)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，保證工程質(zhì)量。

（三）深基坑超高邊坡人工挖孔排樁支護(hù)采取間隔法開挖樁，當(dāng)施工途中遇到巖石層時(shí)，采取多層板附加鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)技術(shù)措施;當(dāng)因地質(zhì)情況而無法滿足設(shè)計(jì)要求間隔時(shí)，3個(gè)相鄰的樁組成連體雙樁同時(shí)施工;本文提出的各工況多層板附加鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)技術(shù)措施，有效預(yù)防和控制樁孔壁裂縫的形成與發(fā)展以及坍塌，且施工簡便，經(jīng)施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測和驗(yàn)證，滿足JGJ120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》要求，可供類似工程借鑒。

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