軟土地區(qū)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

□文/陳鵬

軟土地區(qū)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

□文/陳鵬

針對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)某深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際工程，采用深基坑支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算并與施工監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：圍護(hù)樁計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果一致，最大變形及內(nèi)力發(fā)生在基坑開(kāi)挖至基坑底時(shí)。

軟土；深基坑；鉆孔灌注樁；變形；彎矩；支護(hù)

近年來(lái)，隨著城市的快速發(fā)展，高層建筑越來(lái)越多。為了充分利用地下空間，很多建筑帶有一層或多層地下室。高層建筑基礎(chǔ)埋置越來(lái)越深，基坑開(kāi)挖深度越來(lái)越大。深基坑工程安全風(fēng)險(xiǎn)大，涉及結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)、地基處理、原位測(cè)試等多種學(xué)科知識(shí)，是一項(xiàng)綜合性、系統(tǒng)性工程。在天津、上海等地區(qū)，地基土層受沉積環(huán)境、海進(jìn)、海退以及海陸交互作用的影響，土質(zhì)軟弱且地下水位高，滲透系數(shù)變化大，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，加深對(duì)深基坑工程相關(guān)理論的理解，完善深基坑工程設(shè)計(jì)方法，對(duì)軟土地區(qū)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。

1　工程概況

某深基坑位于天津市濱海新區(qū)，呈矩形，長(zhǎng)113.60 m，寬86.25 m，面積約9 798 m2，開(kāi)挖深度為地面下10.75 m?；又苓厛?chǎng)地條件總體較為寬松，開(kāi)挖深度影響范圍土質(zhì)較為軟弱。根據(jù)場(chǎng)地土層情況及周邊場(chǎng)地條件，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁結(jié)合一道鋼筋混凝土內(nèi)支撐體系的支護(hù)形式，采用水泥攪拌樁作止水帷幕、基坑內(nèi)以大口井降水。

2　工程地質(zhì)

勘察最大孔深為60.0 m。揭示了表層人工填土、第四系全新統(tǒng)及上更新統(tǒng)的河流相、濱海潮汐相及淺海相交互沉積的砂類(lèi)土與粘性土的沉積地層。按地層形成時(shí)代，成因類(lèi)型及工程地質(zhì)特征自上而下分述見(jiàn)表1。

表1　土層分布特征

對(duì)本次勘察有影響的主要為潛水，勘察期間初見(jiàn)水位埋深為0.6～1.4 m，相當(dāng)于大沽標(biāo)高2.15～2.77 m；穩(wěn)定水位埋深為0.3～1.1 m，相當(dāng)于大沽標(biāo)高2.45～3.07 m，潛水以大氣降水方式補(bǔ)給，以大氣蒸發(fā)方式排泄為主。場(chǎng)地內(nèi)地下水位總體上隨季節(jié)變化而波動(dòng)，豐水期水位抬升，枯水季節(jié)水位下降，波動(dòng)幅值＜0.8 m/a。

根據(jù)勘察報(bào)告，基坑設(shè)計(jì)中選用的主要土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2　基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

3　基坑圍護(hù)

基坑開(kāi)挖深度10.75 m，采用一道混凝土支撐體系，以控制基坑位移。根據(jù)天津地區(qū)工程地質(zhì)狀況，基坑圍護(hù)可采用鉆孔灌注樁加止水帷幕、地下連續(xù)墻、SMW工法等形式。經(jīng)比較分析，鉆孔灌注樁具有施工速度快，綜合造價(jià)底的優(yōu)點(diǎn)，本基坑采用鉆孔灌注樁作為擋土結(jié)構(gòu)。由于地下水位高，采用雙軸水泥攪拌樁作為止水帷幕。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ800 mm@1 000 mm鉆孔灌注樁，止水帷幕采用φ650 mm@400 mm水泥攪拌樁，采用一道混凝土支撐，主支撐梁尺寸700mm×800mm，見(jiàn)圖1。

圖1　基坑圍護(hù)典型剖面

4　圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算及施工監(jiān)測(cè)結(jié)果

4.1內(nèi)力變形計(jì)算

采用深基坑支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件啟明星進(jìn)行計(jì)算，采用DB29-202—2010《天津市建筑基坑技術(shù)規(guī)程》作為設(shè)計(jì)依據(jù)，模擬基坑開(kāi)挖工況，見(jiàn)圖2。

圖2　圍護(hù)樁位移、彎矩、剪力計(jì)算結(jié)果

由圖2可知，圍護(hù)樁最大水平位移25.1 mm，發(fā)生在基坑開(kāi)挖至坑底的工況；最大彎矩值630.5 kN·m，最大剪力252.0 kN。

4.2圍護(hù)樁水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

基坑監(jiān)測(cè)隨基坑施工同時(shí)進(jìn)行。結(jié)果顯示，圍護(hù)樁最大水平位移22.6 mm，所在深度6.5 m。計(jì)算結(jié)果25.1 mm與監(jiān)測(cè)結(jié)果22.6 mm接近并且圍護(hù)樁計(jì)算變形曲線與實(shí)測(cè)變形曲線趨勢(shì)一致，說(shuō)明計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際狀況相符。

5　結(jié)語(yǔ)

軟土地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，土質(zhì)軟弱且地下水位高，這為深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)帶來(lái)很多挑戰(zhàn)。在具體的工程設(shè)計(jì)中，堅(jiān)持理論與實(shí)際相結(jié)合的原則，根據(jù)實(shí)際的工程情況，選擇合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

本文以天津?yàn)I海新區(qū)某深基坑工程為例，介紹了基坑的支護(hù)形式、計(jì)算分析以及監(jiān)測(cè)結(jié)果，通過(guò)比較，說(shuō)明本深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)、合理。

［1］JGJ 120—99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］DB29-202—2010，建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］GB50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］鄭剛，劉瑞光.軟土地區(qū)基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)例［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

TU47

C

1008-3197（2016）03-76-02

2015-12-07

陳鵬/男，1985年出生，助理工程師，中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司天津分院，從事工程設(shè)計(jì)工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.03.027