深基坑支護(hù)類型的應(yīng)用與改進(jìn)

宋學(xué)寨

[摘要]深基坑支護(hù)工程是一種為了確保建筑物地下結(jié)構(gòu)施工以及基坑周邊設(shè)施與環(huán)境安全的新技術(shù)運(yùn)用，可根據(jù)基坑土質(zhì)情況與周邊環(huán)境采用支撐、加固等方法?；又ёo(hù)體系是一種臨時(shí)性防護(hù)措施，因其特殊性與較大的風(fēng)險(xiǎn)性，基坑支護(hù)體系的選擇往往不是固定的，具有一定的區(qū)域性。本文介紹了某高層點(diǎn)式樓的工程概況，包括水文地質(zhì)和周圍環(huán)境，然后通過(guò)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案與工程實(shí)際情況的有效結(jié)合，選擇出適合本工程的開(kāi)挖支護(hù)方案，不僅可提高基坑本身的安全穩(wěn)定，同時(shí)有利于加快施工進(jìn)度、降低施工成本。

[關(guān)鍵詞]建筑施工；深基坑支護(hù)；支護(hù)結(jié)構(gòu)類型；斜支撐

文章編號(hào)：2095-4085（2016）05-0076-03

基坑工程是我國(guó)當(dāng)前地基基礎(chǔ)領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向，是與很多因素相關(guān)聯(lián)的綜合性技術(shù)，是一個(gè)系統(tǒng)的工程問(wèn)題，須具有相應(yīng)的地基基礎(chǔ)、地基處理、結(jié)構(gòu)力學(xué)等多種專業(yè)學(xué)科知識(shí)，并具有豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，還需結(jié)合擬建工程所在地的地質(zhì)和周邊環(huán)境情況，方能制定出因地制宜的支護(hù)方案?；又ёo(hù)方式還必須與地質(zhì)勘察文件、工程設(shè)計(jì)文件、地下水位情況、基坑開(kāi)挖方式、項(xiàng)目管理等因素密切聯(lián)系。在基坑支護(hù)類型的選擇上，要秉著適用、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，這也是基坑支護(hù)比較重要的一面。

1.工程概況

某工程由帶有商業(yè)中心的四個(gè)點(diǎn)式高層住宅及大型娛樂(lè)廣場(chǎng)構(gòu)成，是一座以大型購(gòu)物中心、辦公與住宅為主的多功能高層現(xiàn)代化建筑。建筑面積11萬(wàn)平米，地上建筑面積82300m²，地下建筑面積27700m²，地下兩層為車庫(kù)部分，地上一至六層為商業(yè)中心，七至三十層為住宅部分。結(jié)構(gòu)類型，該工程為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)類型為筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)為長(zhǎng)方形設(shè)置，基坑開(kāi)挖深度-12m。該工程地處城市主干道與商業(yè)購(gòu)物中心繁華地段，周邊環(huán)境復(fù)雜且建筑物密集，基坑開(kāi)挖放坡角度受限。

2.工程地質(zhì)概況與周邊環(huán)境因素

2.1地質(zhì)概況

（1）該工程擬建場(chǎng)區(qū)場(chǎng)地地貌土層分布：第一層雜填土；第二層黃土狀粉土，承載力110kPa；第三層粉土，承載力130kPa；第四層粉土，承載力160kPa；第五層卵石，中風(fēng)化、級(jí)配良好，承載力320kPa；第六層卵石，中風(fēng)化、級(jí)配良好，承載力350kPa；第七層泥巖，中風(fēng)化、屬極軟巖、巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)最大揭露厚度14.00m。

（2）水文條件。場(chǎng)地內(nèi)未見(jiàn)地下水，不考慮液化，濕陷影響；建筑場(chǎng)地類別：Ⅱ類；該場(chǎng)地季節(jié)性標(biāo)高凍土深度0.75m。

（3）現(xiàn)場(chǎng)施工條件。擬建工程場(chǎng)地位于城市商業(yè)中心地段，區(qū)位優(yōu)勢(shì)突出，施工現(xiàn)場(chǎng)東為城市主干道，東側(cè)基坑邊線距離用地紅線4.4m；南面為商業(yè)中心西街，北面與西側(cè)緊鄰兩棟25層高層住宅。場(chǎng)地地形較平坦，局部略有起伏，場(chǎng)地等級(jí)為三級(jí)，施工現(xiàn)場(chǎng)“三通一平”以完成。

3.施工方案

3.1灌注樁施工方案

灌注樁為人工成孔，孔內(nèi)徑1m，混凝土護(hù)壁采用C25混凝土，壁厚150mm，內(nèi)掛ψ8@150鋼筋網(wǎng)片。灌注樁主筋均采用稅5的螺紋鋼，箍筋采用φ8的圓鋼，并每隔2m設(shè)置一道φ16加強(qiáng)螺紋箍，灌注樁頂嵌入冠梁100mm，主筋錨入承臺(tái)梁。鋼筋籠在施工時(shí)樁內(nèi)主筋沿樁身均勻布置，并盡量減少鋼筋接頭，主筋連接采用對(duì)接焊，環(huán)筋與主筋之間必須點(diǎn)焊，電焊率50%以上。冠梁主筋采用φ25的螺紋鋼，箍筋、拉筋采用φ8的圓鋼。主筋連接采用焊接，焊接長(zhǎng)度為10d，箍筋和拉筋與主筋之間必須點(diǎn)焊。冠梁與灌注樁必須剛性連接。斜撐采用φ351t10mm的鋼管，上部支撐位置處于樁身-5m處，下部支撐位置設(shè)置于地庫(kù)條形基礎(chǔ)和主樓筏板基礎(chǔ)上，鋼管支撐兩端設(shè)置10mm厚鋼板以加大受力面?；娱_(kāi)挖時(shí)灌注樁處土方需分層分段進(jìn)行，待斜支撐全部支設(shè)完成后方可開(kāi)挖至基底標(biāo)高處。此支護(hù)方案存在幾點(diǎn)問(wèn)題：（1）條形基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)在設(shè)置斜支撐部位需留設(shè)施工縫；（2）由于條形基礎(chǔ)與筏板基礎(chǔ)的施工，斜支撐間土方開(kāi)挖無(wú)法采用大型機(jī)械，人工使用數(shù)量增加，工期延長(zhǎng)；（3）基坑上部荷載較大且存在不確定因素，受力點(diǎn)處于條形梁上部，一旦條形梁發(fā)生位移變形對(duì)于主體結(jié)構(gòu)存在較大安全隱患。

3.2方案改進(jìn)

結(jié)合本工程的各項(xiàng)施工特點(diǎn)與難點(diǎn)，項(xiàng)目部在開(kāi)工前期做了大量準(zhǔn)備工作與前期施工策劃。在拿到深基坑支護(hù)施工圖時(shí)，項(xiàng)目部組織項(xiàng)目管理人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)圖紙進(jìn)行分析審查，制定多個(gè)施工方案進(jìn)行對(duì)比。依據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)灌注樁斜撐鋼管支設(shè)位置位于車庫(kù)部分的筏板基礎(chǔ)上，此部分位于施工現(xiàn)場(chǎng)最里側(cè)且施工復(fù)雜，因此必須先進(jìn)行此部分的施工。最終項(xiàng)目部決定在鋼管支撐位置筏板以下設(shè)置一道反梁，并與筏板有效連接，來(lái)替代原斜支撐鋼管的支撐點(diǎn)，此方案經(jīng)設(shè)計(jì)單位與專家組論證后，均同意按照該方案進(jìn)行施工。正是這一改進(jìn)，使車庫(kù)部分提前20天完成施工任務(wù)并且未造成主樓部分的施工延誤，從施工費(fèi)用上比原圖紙?jiān)O(shè)計(jì)節(jié)省了約55萬(wàn)余元（圖1，圖1A）。

3.3土釘墻施工方案

土釘采用φ25的（圖2）螺紋鋼，錨桿孔徑100mm，上層土釘孔深15m、下部孔深8m，與水平方向間的夾角為15°，鉆孔深度應(yīng)超出土釘設(shè)計(jì)長(zhǎng)度200-300mm。上層土質(zhì)一般為雜填土或松散型素土，且材料堆放荷載較大，易產(chǎn)生開(kāi)裂水平位移等現(xiàn)象，因此上層土釘設(shè)置較長(zhǎng)，以減少土釘尾部或尾部以外的地表上出現(xiàn)較大開(kāi)裂。底部土釘所起作用較小，則土釘長(zhǎng)度設(shè)為8m。土釘間距1500mm×1500mm，正方形布置。土釘沿鋼筋每隔2 m設(shè)置一組對(duì)中定位支架，每組不少于3個(gè)，底部一個(gè)，兩側(cè)各一個(gè)，采用φ6.5mm圓鋼筋制作，長(zhǎng)150mm，彎成弧形，其高度應(yīng)使土釘鋼筋居中，支架兩端與土釘鋼筋焊接牢固。土釘外露端焊接直徑為φ25mm L型鋼筋，焊接采用雙面搭接焊，長(zhǎng)度不小于5d。根據(jù)施工作業(yè)面分層分段鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)采用HPB235φ6.5mm圓鋼筋，網(wǎng)片間距@200×200，鋼筋網(wǎng)搭接采用焊接或綁扎，焊接長(zhǎng)度不小于10倍鋼筋直徑，綁扎搭接長(zhǎng)度不小于40倍鋼筋直徑。噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20細(xì)石混凝土，混合料應(yīng)攪拌均勻，顏色一致，隨拌隨用。第一次噴射混凝土厚度應(yīng)在80mm左右，噴射時(shí)，噴頭處的工作風(fēng)壓保持在0.1～0.2 MPa，噴射流與受噴面應(yīng)垂直，保持0.8～1.5m距離。噴射應(yīng)分段進(jìn)行，噴頭應(yīng)均勻緩慢移動(dòng)。噴射混凝土厚度可在坡壁上打入垂直短鋼筋作為標(biāo)志，厚度允許偏差±10mm。噴射混凝土應(yīng)斜交搭接，搭接長(zhǎng)度一般為噴射厚度的2倍以上。

土釘墻應(yīng)用于本工程基坑支護(hù)時(shí)具有以下特點(diǎn)：（1）隨基坑逐層分段進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，有效減少了單獨(dú)作業(yè)時(shí)間，施工效率提高，周期縮短。（2）不受施工場(chǎng)地大小的影響，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狹小，放坡困難，有相鄰建筑物時(shí)顯示其優(yōu)越性。（3）土釘墻施工成本費(fèi)用較其他類型的支護(hù)方式顯著降低。（4）施工噪音、振動(dòng)小，不影響環(huán)境。（5）土釘墻本身變形很小，對(duì)相鄰建筑物影響不大。

4.施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

建設(shè)工程項(xiàng)目的明顯特征是其沒(méi)有兩個(gè)完全相同的項(xiàng)目，都是一次性的。因此深基坑支護(hù)方式也是各不相同的。在實(shí)際施工中如何合理選擇支護(hù)方式并有效結(jié)合，對(duì)于加快施工進(jìn)度、確保安全施工、降低成本投入等就顯得尤為重要。施工準(zhǔn)備階段對(duì)自然環(huán)境、作業(yè)環(huán)境的影響因素分析透徹，落實(shí)技術(shù)先行的管理理念，運(yùn)用科學(xué)的管理流程，都將有利于整個(gè)建設(shè)工程項(xiàng)目的發(fā)展。

5.結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)在深基坑工程的設(shè)計(jì)、施工理論都有了較大發(fā)展，建立了許多新的計(jì)算理論和方法。但在工程實(shí)際應(yīng)用中，仍要堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，根據(jù)實(shí)際選用合理、可靠、適用、經(jīng)濟(jì)的支護(hù)方法。