微型樁樁頂與基礎相連的支護方法在緊鄰建筑物基坑中的應用

劉運濤，柳向東，鄭成河

(1．天津市天友建筑設計股份有限公司，天津300384;2．天津市地質(zhì)工程勘察院，天津300191)

0 前言

隨著城市化進程的加快，城市建筑物越來越密集，基坑與建筑物(擬建物)貼建的情況時有發(fā)生，特別是無地下室的建筑物，因緊鄰建筑物的深基坑施工空間十分狹小，可選擇的基坑支護結(jié)構(gòu)型式很少，加之建筑物的特點及其基礎型式的影響，通?；又ёo設計難度很大。

基坑與緊鄰建筑物施工順序有3種情況:一是建筑物在基坑施工完成后建設;二是建筑物與基坑同時施工;三是基坑在建筑物建成后施工。對于第一種情況，基坑施工對緊鄰建筑物的影響一般不大，對于后2種情況，為減小基坑施工對緊鄰建筑物的影響，保證緊鄰建筑物及支護結(jié)構(gòu)的安全，基坑支護多采用地連墻(排樁)+內(nèi)支撐或者樁錨的支護形式［1－2］。當基坑深度不深時，緊鄰建筑物處的基坑支護形式可采用斜支撐［3］進行局部處理，但斜支撐在土方開挖及基礎施工流程上不方便，尤其基坑面積不大時，施工極為不便;雖然在天津軟土地區(qū)加筋水泥土樁錨有成功應用的案例［4－6］，但在鄰近建筑物的基坑支護中，加筋水泥土樁錨需要全部打入建筑物基礎以下土體中，并要避開工程樁，加筋水泥土樁錨對建筑物樁基的影響尚不明確。

本文結(jié)合天津津南尚信園基坑工程實例，介紹一種基坑與緊鄰建筑物同時施工的支護處理方法——微型樁樁頂與基礎相連的支護方法。該方法具有支護結(jié)構(gòu)安全經(jīng)濟可靠、施工簡單便利、對緊鄰基坑的建筑物影響小的特點，對緊鄰建筑物的基坑工程具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

1．1 基本概況

本工程基坑為1層地下車庫，車庫內(nèi)包括2棟31層住宅樓，1棟30層住宅樓，2棟28層住宅樓，基坑西側(cè)為4棟4～5層住宅樓和1棟售樓處，其中售樓處已建成，4棟住宅樓(1、3、5、7號樓)均采用樁基礎，樁基已施工完畢。

基坑平面尺寸約為166．7 m×128．5 m，面積約17250 m2，由于西側(cè)多層住宅樓鄰近基坑，基坑深度可從基礎墊層底考慮，因此，1、3、5、7號樓4棟住宅樓處基坑實際開挖深度為4．94 m，其余區(qū)域基坑開挖深度5．70 m。

1．2 周邊環(huán)境情況

基坑北側(cè)地下室邊線距紅線約5．7 m，紅線外為綠地，東側(cè)地下室邊線距紅線約5．2 m，紅線外為綠地，南側(cè)地下室邊線距紅線約5．2 m，紅線外為空地，基坑西側(cè)為售樓處及多層建筑，地下室邊線距離售樓處最近約5．5 m，地下室邊線距離1號樓最近處約3．9 m，距離3號樓東側(cè)、5號樓均約5．5 m，距離7號樓約為14 m，但距離3號樓北側(cè)僅650 mm。根據(jù)建設單位工期要求，多層建筑與地下車庫需同時施工，因3號樓北側(cè)空間十分狹小，支護難度極大。基坑周邊環(huán)境情況見圖1。

1．3 工程地質(zhì)水文地質(zhì)概況

本工程范圍內(nèi)土層含水率高、孔隙比大、土質(zhì)軟、強度低，呈軟塑—流塑狀態(tài)，表層地下水屬潛水類型，主要由大氣降水補給，以蒸發(fā)形式排泄，靜止水位埋深約1．50m?；娱_挖深度范圍內(nèi)地層分布穩(wěn)定，厚度較均勻，基坑影響深度內(nèi)各土層厚度及物理力學性質(zhì)參數(shù)見表1。

表1 基坑各土層物理力學性質(zhì)參數(shù)表

2 基坑支護方案選擇

本工程基坑結(jié)合場地條件，綜合考慮安全性、經(jīng)濟性、便利性等，除3號樓北側(cè)以外，均采用重力式水泥土墻擋土兼做止水的支護形式，由于重力式水泥土墻為常用的支護形式之一，本文不再詳細敘述。本文僅詳細介紹3號樓北側(cè)的支護處理方法。

如前所述，3號樓處基坑開挖深度為4．94 m。基坑底部為粉質(zhì)粘土(⑥b)，該層土砂性大，局部為粉土，其透水性較好，易產(chǎn)生流砂、管涌現(xiàn)象，因此選擇700 mm@1000 mm的雙軸水泥土攪拌樁封閉式止水+坑內(nèi)降水的措施。由于3號樓基礎邊緣距離地下室邊線僅650 mm，基坑支護結(jié)構(gòu)和止水帷幕均需施工在3號樓內(nèi)，除需控制支護結(jié)構(gòu)水平位移外，還要考慮支護結(jié)構(gòu)對基礎及工程樁的影響。

2．1 支護結(jié)構(gòu)的確定

可選擇的支護結(jié)構(gòu)形式有重力式水泥土墻、鉆孔灌注樁、鋼板樁及SMW工法樁。

若該區(qū)域亦采用重力式水泥土墻，則水泥土墻在3號樓基礎內(nèi)施工寬度為3．2 m，施工時需要避讓的工程樁較多，且對3號樓樁基也有影響。

若采用鉆孔灌注樁或鋼板樁，樁間凈距≯300 mm，且與最外排工程樁軸線基本重合，對3號樓工程樁及基礎影響很大。

若采用SMW工法樁，內(nèi)插型鋼截面較大，對3號樓樁基也有一定影響;此外，三軸水泥土攪拌樁施工費用較高，且其他區(qū)域均采用雙軸水泥土攪拌樁，需要單獨進場三軸設備，因此，造價較高，方案不經(jīng)濟。

經(jīng)過分析研究和比選，決定采用雙排水泥土攪拌樁，在迎坑面的攪拌樁內(nèi)插微型樁，因微型樁截面較小，間距較大，可以有效降低對3號樓工程樁及基礎的影響。

2．2 水平變形控制

支護結(jié)構(gòu)采用懸臂形式，結(jié)構(gòu)頂面水平位移較大，因此必須控制支護結(jié)構(gòu)的水平位移。天津地區(qū)常見的控制水平位移的形式為內(nèi)支撐或者加筋水泥土樁錨。若采用斜支撐，施工極為不便;若采用加筋水泥土樁錨，如前所述，加筋水泥土樁錨對工程樁的影響尚不明確。

為控制微型樁頂部的水平位移，需將微型樁頂端固定，可以選擇的形式有2種，一種是將微型樁嵌入基礎內(nèi)，微型樁不在基礎范圍內(nèi)時可加寬基礎;第二種是用鋼筋將微型樁與基礎相連接。本工程采用第一種方式。

圖2 支護結(jié)構(gòu)剖面圖

圖3 微型樁與基礎連接詳圖

3 基坑支護計算分析

基坑圍護體的計算采用規(guī)范推薦的豎向彈性地基梁法［7－8］，按水土合算，土的 c、φ 值采用直剪快剪標準值［8］。內(nèi)力包絡圖見圖4。

軸向力設計值:N=0．9 ×1．25 ×11．6=13．05 kN，軸向受力很小，不會對基礎造成影響。

型鋼微型樁最大彎矩設計值:M=0．9×1．25×41=46．125 kN·m。

20a工字鋼最大抵抗彎矩:Mk=49．77 kN·m。

滿足要求。

4 支護效果

開挖過程中，基坑運行良好，基礎底板未產(chǎn)生裂縫，攪拌樁也未出現(xiàn)開裂等破壞情況。

圖4 內(nèi)力包絡圖

5 結(jié)語

(1)該基坑工程結(jié)果表明，當基坑與擬建建筑物緊鄰，沒有施工空間且需要同時施工時，采用微型樁與基礎相連的支護方法是成功的。

(2)當支護結(jié)構(gòu)必須設置在緊鄰擬建物基礎范圍內(nèi)時，該方法不僅能有效控制支護結(jié)構(gòu)頂部的水平變形，還能最大限度的減小支護結(jié)構(gòu)對工程樁及擬建物的影響。因此，在處理緊鄰建筑物且深度不深的基坑時，該處理方法是可行的。

(3)實踐證明，微型樁樁頂與基礎相連的基坑支護方法，能保證基坑及其相鄰建筑物的安全，降低基坑支護的工程造價，提高施工便利性，縮短施工工期，對類似基坑工程具有一定借鑒意義。

［1］ 樊勇軍．緊鄰天然地基的深基坑支護樁施工［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2013，40(2):71 －73．

［2］ 王建華，吳厚信，周宏益，等．緊鄰地鐵基坑支護工程設計［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2011，38(11):71 －75．

［3］ 劉國彬，王衛(wèi)東．基坑工程手冊(第二版)［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009．

［4］ 曾建華，閆玲，趙云飛．加筋水泥土樁錨在天津某軟土基坑中的應用［J］．路基工程，2013，(1):126－129．

［5］ 鄭剛，劉瑞光．軟土地區(qū)基坑工程支護設計實例［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011．

［6］ 閆玲，高鳳棟，霍鏡，等．天津某基坑工程事故原因分析及處理措施［J］．施工技術，2014，43(12):108 －111．

［7］ JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術規(guī)程［S］．

［8］ DB 29－202—2010，建筑基坑工程技術規(guī)程［S］．