福州某小學(xué)地下車(chē)庫(kù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案比選

張華軍

(福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院　福建福州　350003)

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福州某小學(xué)地下車(chē)庫(kù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案比選

張華軍

(福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院福建福州350003)

文章對(duì)福州某小學(xué)地下二層車(chē)庫(kù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了比選。采用理正深基坑等分析軟件，對(duì)圍護(hù)樁選擇、內(nèi)支撐體系的布置、支撐豎向布置等進(jìn)行了內(nèi)力分析。然后綜合考慮結(jié)構(gòu)受力、基坑止水、施工便利性、經(jīng)濟(jì)性等因素，確定SMW工法樁+環(huán)形內(nèi)支撐方案。經(jīng)工程實(shí)踐檢驗(yàn)，該基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)合理，實(shí)際效果良好。

基坑支護(hù)；支護(hù)設(shè)計(jì)；方案比選；SMW工法樁

1　工程概況

擬建場(chǎng)地地塊位于福州市鼓樓區(qū)，通湖路與道山路交叉口，擬建場(chǎng)地地上總建筑面積為3 729m2，地下總建筑面積為16 017m2，商業(yè)總建筑面積為5 175m2。擬建場(chǎng)地北側(cè)為2F建筑，西側(cè)為3F建筑，東南角為1F建筑，中間大部分為學(xué)生操場(chǎng)?，F(xiàn)有場(chǎng)地標(biāo)高8.00～8.50m，場(chǎng)地整平到7.90m。擬建物室內(nèi)地坪標(biāo)高為8.200m?；A(chǔ)擬采用樁基礎(chǔ)(主要為圍護(hù)和抗拔之用)?；訉?shí)際開(kāi)挖深度為8.80m。

2　工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

2.1場(chǎng)地內(nèi)各巖土層工程地質(zhì)條件(表1)

表1　場(chǎng)地內(nèi)各巖土層工程地質(zhì)條件

土中的c,φ值為勤察報(bào)告提供的直剪快剪指標(biāo)。

2.2水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地環(huán)境類(lèi)型根據(jù)場(chǎng)地透水層情況，應(yīng)劃分為Ⅱ類(lèi)。按地層滲透性地下水宜劃分為B(型)。場(chǎng)地存在干濕交替現(xiàn)象。本場(chǎng)地基本上為弱透水層。場(chǎng)地地下水穩(wěn)定水位埋深為0.70～2.20m，該水位為上層滯水水位，該水位主要受生活用水及大氣降水影響。據(jù)調(diào)查，水位年變化幅度在1.0m以內(nèi)。

3　支護(hù)設(shè)計(jì)方案比選

本工程基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一級(jí)，有效期一年。根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、地下室結(jié)構(gòu)、場(chǎng)地周邊環(huán)境，結(jié)合本工程具體地域特征，本著安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的原則，采用SMW工法+2道鋼筋混凝土內(nèi)支撐的基坑支護(hù)方案。施工期間基坑周?chē)孛娉d不得超過(guò)20kPa(距離坑邊2m)。距離坑邊2m寬內(nèi)不得堆載。

鋼筋采用HPB300級(jí)鋼及HRB400級(jí)鋼，圍護(hù)樁 H鋼采用Q235B號(hào)鋼。水泥攪拌樁，水泥強(qiáng)度采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

本工程采用理正深基坑6.01和啟明星軟件FRWS7.0，進(jìn)行整體計(jì)算及復(fù)核。

3.1方案一

基坑支護(hù)采用SMW工法樁+2道混凝土環(huán)形內(nèi)支撐。

3.1.1圍護(hù)樁采用SMW工法樁

(1)SMW工法圍護(hù)樁，采用Φ850水泥土攪拌樁@600，內(nèi)插H700×300×13×24型鋼，采用隔一插一法，型鋼嵌固深度12.5m(圖1)。

(2)水泥土攪拌樁，采用三軸攪拌樁設(shè)備。攪拌樁樁徑Φ850,水泥攪拌樁水泥摻入比為25%,水泥強(qiáng)度采用PO42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。水泥于28d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.5MPa。水灰比為1.5。型鋼要涂起拔減摩劑，型鋼拔出后的窟窿用水泥漿充填。

3.1.2內(nèi)支撐體系采用2道混凝土環(huán)形內(nèi)支撐

(1)第一道撐：冠梁截面為1 500×1 000(b×h)；圓形主砼支撐截面為1 200×1 000(b×h)，次砼支撐截面為800×800(b×h)。

(2)第二道撐：腰梁截面為1 000×1 000(b×h)；圓形主砼支撐截面為1 500×1 000(b×h)，次砼支撐截面為800×800(b×h)。

3.1.3基坑支護(hù)豎向布置(圖2)

第一道冠梁及內(nèi)支撐位于地面下1.0m處；第二道內(nèi)支撐位于場(chǎng)地下4.65m處；基坑底開(kāi)挖到地面下8.80m處，底板厚500mm。

3.1.4支撐格構(gòu)柱

主要縱橫桁架支撐交叉點(diǎn)處設(shè)置格構(gòu)柱。支撐立柱上部用20mm鋼板封住，支撐樁垂直度要求偏差小于1/200，上部井子架要求伸入支撐樁2.0m，砼強(qiáng)度等級(jí)C30，施工時(shí)應(yīng)采取有效措施防止機(jī)械設(shè)備對(duì)井子架的碰撞，井子架穿越底板處施工底板時(shí)應(yīng)加止水片，井子架采用四根160×16的角鋼和綴板400×300×10的綴板焊接，角鋼型號(hào)為Q235，焊條采用E43型，要求雙面焊接，鋼板厚度>6mm時(shí)，焊縫高度應(yīng)小于等于t-(1～2)mm。

3.1.5施工順序

(1)施工基坑圍護(hù)樁墻；(2)土方開(kāi)挖，施工冠梁及第一道砼支撐；(3)開(kāi)挖至第二道支撐底標(biāo)高，施工第二道砼圍囹及砼支撐；(4)土方開(kāi)挖至基坑底，澆注底板及傳力帶并養(yǎng)護(hù)；(5)底板、傳力帶的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，拆除第二道支撐；(6)施工地下二層樓板及傳力帶，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，拆除第一道支撐；(7)施工地下一層樓板，結(jié)構(gòu)側(cè)墻施工至要求標(biāo)高；(8)土方回填：沿基坑四周對(duì)稱(chēng)均勻回填，用三合土分層夯實(shí),壓實(shí)系數(shù)0.94；(9)型鋼拔起回收。

3.1.6施工監(jiān)測(cè)要求

(1)監(jiān)測(cè)工作的主要內(nèi)容如下：①圍護(hù)樁的變位(包括樁頂水平位移和樁身變位)；②支撐應(yīng)力變化情況；③基坑周?chē)ㄖ锏某两蹬c傾斜觀測(cè)、地下管線變形的監(jiān)測(cè)；④地下水位觀測(cè)；⑤鋼立柱變形。

(2)監(jiān)測(cè)時(shí)間及間隔：①在土方開(kāi)挖之前進(jìn)行基數(shù)測(cè)量，且次數(shù)不少于兩次；②在每層土方開(kāi)挖前后、支護(hù)完成前后、工況發(fā)生變化時(shí)應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，其它正常情況下每2～3d測(cè)量一次，如發(fā)現(xiàn)變形速率增大或總變形較大時(shí)應(yīng)加密測(cè)量次數(shù)。

(3)支護(hù)變形預(yù)警要求。本基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部(深層)水平位移限值為20(40)mm和0.2%(0.3%)的基坑深度的較小值。

當(dāng)相關(guān)數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值時(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)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和已有建筑物采取應(yīng)急措施。

3.2方案二

基坑支護(hù)采用SMW工法樁+2道混凝土桁架支撐，詳見(jiàn)圖3。

(1)圍護(hù)樁與方案一相同，采用SMW工法樁

(2)內(nèi)支撐體系采用二道混凝土桁架支撐，其中腰梁及對(duì)撐均采用桁架，桁架跨高比按6控制，可滿足強(qiáng)度及變形要求。

(1)第一道撐：冠梁截面為1 000×800(b×h)；主砼支撐截面為600×800(b×h)，次砼支撐截面為500×600(b×h)。

(2)第二道撐：腰梁截面為800×800(b×h)；主砼支撐截面為600×800(b×h)，次砼支撐截面為500×600(b×h)。

(3)基坑支護(hù)豎向布置：與方案一相同。

(4)支撐格構(gòu)柱：主要分布在環(huán)形內(nèi)支撐與斜撐交點(diǎn)處，間距控制在12～13m，格構(gòu)柱規(guī)格與方案一相同。

(5)施工順序：與方案一相同。

3.3方案三

基坑支護(hù)采用鉆孔灌注樁+2道混凝土環(huán)形內(nèi)支撐。除圍護(hù)樁型采用鉆孔灌注樁外，其它與方案一相同。

3.4各方案分析比較結(jié)果(表2)

(1)結(jié)構(gòu)受力分析

對(duì)內(nèi)支撐體系，方案一圓形內(nèi)支撐為主要受力構(gòu)件，它最終承擔(dān)了所有內(nèi)支撐構(gòu)件傳遞來(lái)的內(nèi)力，所以其軸力比方案二主支撐要大1倍以上。 對(duì)支護(hù)樁，方案一支護(hù)樁最大彎矩比方案二大，說(shuō)明方案一支撐體系剛度相對(duì)要大，變形小，對(duì)控制基坑支護(hù)體系及周邊環(huán)境變形更為有利。

方案一內(nèi)支撐體系受力明確，傳力途徑簡(jiǎn)單，截面尺寸較大。方案二，受力不夠明確，傳力途徑復(fù)雜，主要受力構(gòu)件截面尺寸相對(duì)較小。

(2)施工便利性

方案一施工空間大，利于施工機(jī)械挖土、基坑內(nèi)出土，施工方便，工期短，也利于基坑開(kāi)挖安全。

(3)基坑止水

方案一、二采用SWM工法樁，施工時(shí)采用水泥土攪拌樁，兼具有良好的止水作用。方案三采用鉆孔灌注樁，需要另外采用旋噴樁止水，施工周期加長(zhǎng)，造價(jià)也增加。

(4)經(jīng)濟(jì)性

方案一、二采用SMW工法樁，先施做水泥土攪拌樁，再插入型鋼，后期再拔出型鋼，施工簡(jiǎn)單快捷，工期短，且型鋼能回收再利用，造價(jià)較低。

方案三采用鉆孔灌注樁，先鉆孔、綁扎鋼筋籠，再吊放鋼筋籠，澆注混凝土，施工過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，造價(jià)高。目前市場(chǎng)上鉆孔灌注樁綜合單價(jià)約為SMW工法樁的50%，SMW工法樁造價(jià)明顯較低。

4　結(jié)論

總體來(lái)說(shuō)，采用SMW工法樁+2道混凝土環(huán)形內(nèi)支撐的方案一,內(nèi)支撐體系受力明確，傳力途徑簡(jiǎn)單，施工方便，施工空間大，兼具止水作用，經(jīng)濟(jì)性好，因此本項(xiàng)目最終采用方案一。

目前該項(xiàng)目已順利完成，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果整個(gè)施工過(guò)程基坑支護(hù)體系結(jié)構(gòu)受力及變形合理，均未超過(guò)相關(guān)限值[1～3]要求，其中樁頂最大水平位移累積值17.5mm；周邊道路及建筑也未出現(xiàn)超出限值的沉降變形及裂縫，其中通湖路路面最大沉降累積值19.3mm。經(jīng)工程實(shí)踐檢驗(yàn)，本基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)合理，實(shí)際效果良好。

[1]JGJ 120-2012 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.

[2]GB50497-2009 建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京: 中國(guó)計(jì)劃出版社,2009.

[3]GB 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

The comparision of foundation excavation and bracing plans of a Fuzhou primary school

ZHANG Huajun

(Fuzhou Planning & Design Resesrch Institute,Fuzhou 350003)

This paper refers to the comparision of foundation excavation and bracing plans of underground garage of a primary school in Fuzhou .First,this paper analyzes the selection of pile,the plan and vertical layout of internal bracing system by the stress analysis with the analysis software of lizheng.Then it chooses the SMW pile + ring inner support scheme by considering the force of structure,foundation sealing,convenience of construction,economy and other aspects.At last,Checked by engineering practice,the foundation excavation and bracing plans is reasonable,and the actual effect is good.

Foundation excavation and bracing plans; Foundation excavation and bracing design; Comparision of design plans; SMW process pile

張華軍(1979-)，男，工程師。

E-mail:56277949@qq.com

2016-02-29

TU47

A

1004-6135(2016)04-0063-03