深基坑人工挖孔支護(hù)樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

金佑琴

銅陵鑫銅建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司 安徽 銅陵 244000

前言

目前我國(guó)房屋建筑工程已經(jīng)向高層、超高層的趨勢(shì)發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市地區(qū)土地資源的緊缺，以及地下車庫(kù)、商城等設(shè)施的普及，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工逐漸引起重視，支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型、設(shè)計(jì)、施工等直接影響了工程施工安全以及經(jīng)濟(jì)效益。人工挖孔支護(hù)樁作為一種擋土結(jié)構(gòu)，是一種投資較低的支護(hù)結(jié)構(gòu)，目前在我國(guó)深基坑建設(shè)活動(dòng)中應(yīng)用較為廣泛。

1 項(xiàng)目概況

某建筑工程平面尺寸24m×60m，中間是地下室，根據(jù)工程所在地的坡度，基坑深度會(huì)有所增減，最深達(dá)7m。該工程在北側(cè)緊鄰城市主要街道，周邊的環(huán)境較復(fù)雜，地質(zhì)勘察資料顯示，本工程場(chǎng)地地下水位為較低，土質(zhì)從上至下為回填土、粉質(zhì)黏土以及角礫層構(gòu)成，回填土層多達(dá)5m厚，基坑開挖不能采取大開挖的方式，必須采取支護(hù)方案。

2 深基坑人工挖孔支護(hù)樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我們一定要結(jié)合當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)選擇合適的支護(hù)形式，充分考慮項(xiàng)目周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、用途以及工程造價(jià)等。支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要從支護(hù)方式的選擇、支護(hù)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、主要數(shù)據(jù)計(jì)算、施工注意事項(xiàng)等方面開展。

2.1 支護(hù)方式的選擇

本工程基坑挖土至-6.0m，不符合復(fù)合土釘措施，但是如果使用地下連續(xù)墻的支護(hù)方式，且只作為臨時(shí)支護(hù)，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)深基坑工程造價(jià)較高，并且有關(guān)連續(xù)地下墻的施工機(jī)械也較為缺乏?；诖?，根據(jù)工程的特點(diǎn)，采用人工挖孔灌注樁這種支護(hù)方式。從該支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況來(lái)看，具有施工質(zhì)量高、設(shè)備簡(jiǎn)單、單樁承載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，并且該支護(hù)結(jié)構(gòu)不會(huì)受到工程項(xiàng)目施工場(chǎng)地帶來(lái)的影響[1]。哪怕在十分狹小的施工場(chǎng)所，并且項(xiàng)目對(duì)周邊環(huán)境保護(hù)要求較高的情況下，人工挖孔灌注樁都有較大的優(yōu)勢(shì)，避免出現(xiàn)大型機(jī)械無(wú)法進(jìn)場(chǎng)，施工活動(dòng)無(wú)法有序開展的問題。

2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

該工程北側(cè)緊鄰城市主要道路，因此在主要的道路側(cè)要做支護(hù)才能開挖基礎(chǔ)土方。支護(hù)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)為：

（1）先采取1∶1放坡將土方降至-1.5m，降低支護(hù)樁側(cè)面土壓力，減少樁長(zhǎng)，降低支護(hù)成本。

（2）在距道路平面邊軸的2.0m處，布設(shè)φ0.8m的人工挖孔樁作為邊坡支護(hù)樁，按@1.5m布置，共20個(gè)，樁身與支護(hù)高度按1∶1進(jìn)入持力層4.5m，整個(gè)樁長(zhǎng)9m。

（3）為了加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體剛度，在支護(hù)樁頂設(shè)置冠（圈）梁一道，冠（圈）梁截面800×400。實(shí)踐表明，冠（圈）梁可改變支護(hù)樁的受力和變形，起到減小樁頂位移和樁身彎矩的作用。

2.3 主要數(shù)據(jù)計(jì)算

通常，懸臂式支護(hù)樁的配筋計(jì)算是按規(guī)范中沿周邊均勻配置鋼筋的圓形截面混凝土偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行的。實(shí)際上，支護(hù)樁主要承受土的主動(dòng)土壓力，其彎矩是定向的。因此，其縱向主筋不必沿周邊均勻布置，而應(yīng)盡量布置在鄰?fù)撩?，也是樁的受拉區(qū)，來(lái)充分發(fā)揮鋼筋的作用，這種不對(duì)稱配筋比均勻布置鋼筋要節(jié)約鋼筋約40%。

這里，主要介紹樁身不對(duì)稱配筋計(jì)算：在該懸臂樁的樁身部位，嵌有反彎矩點(diǎn)，最大彎矩發(fā)生剪力為零處，即被動(dòng)土壓力等于主動(dòng)土壓力（包括周邊荷載的附加土壓力），經(jīng)計(jì)算（過(guò)程略），最大彎矩為316.2kN·m，樁間距按1.5m布置，則Mmax=474.3kN·m。樁身砼強(qiáng)度等級(jí)采用c30，受力鋼筋為Ⅱ級(jí)，主筋混凝土保護(hù)層厚40mm。經(jīng)配筋計(jì)算，樁身單側(cè)配置鋼筋7φ25（As=3436mm2）+縱向構(gòu)造鋼筋6φ16，即采用7φ25排放于正圓心角2αs=100°，半徑γs=345的圓周上，其余樁身沿圓周配6φ16；構(gòu)造鋼筋：8φ200螺旋狀箍筋，沿樁身間距2.5m設(shè)置φ14加勁箍一道。冠（圈）梁主筋10φ20，箍筋8φ250。

樁縱向主筋計(jì)算如下：為簡(jiǎn)化計(jì)算，將支護(hù)樁視為受彎構(gòu)件。

求受拉鋼筋面積為As，分布在沿半徑rS，圓心角的圓周上，鋼筋合力為T，距形心軸X的距離為ys：

由《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》得：M≤F﹒(yc+ ys)；F=T=fy﹒As

由（8）式得

對(duì)于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中的主要參數(shù)計(jì)算，一定要充分結(jié)合工程所在地的土壤情況，合理選擇參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，方案設(shè)計(jì)可靠，施工質(zhì)量才能保證。

2.4 施工注意事項(xiàng)

（1）基坑土方開挖時(shí)要保證冠（圈）梁、樁身混凝土強(qiáng)度能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求后才能進(jìn)行。在排樁體內(nèi)側(cè)進(jìn)行土方垂直開挖，在此過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況，可以采取工字鋼、土方擋板和堆砌砂包等加強(qiáng)措施來(lái)抵擋土壤[2]。

（2）在鄰近深基坑邊，開挖一條斷面為0.3m×0.3m的明溝，用以預(yù)防雨水對(duì)施工場(chǎng)地的影響，也利于地表雨水排放。

（3）支護(hù)樁間距較近，樁采取間隔成孔，鋼筋砼護(hù)壁方式施工；為了縮短施工時(shí)間，采取砼內(nèi)加早強(qiáng)劑，以利砼早期強(qiáng)度增加等措施。

（4）深基坑開挖過(guò)程中，須對(duì)支護(hù)樁、土方邊坡進(jìn)行變形觀測(cè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）首先，工程在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) ，深基坑支護(hù)工程要與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)設(shè)計(jì)。若在場(chǎng)地狹小，四周緊靠現(xiàn)有建筑物，土質(zhì)較差的條件下，采用支護(hù)樁方案時(shí)，利用基礎(chǔ)樁作為支護(hù)樁是一種有效手段，擴(kuò)大支護(hù)樁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

（2）大部分深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)都屬于臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，但是其本身的質(zhì)量直接關(guān)乎著整個(gè)施工活動(dòng)的安全性與可靠性，一旦出現(xiàn)安全事故，將會(huì)對(duì)施工人員的生命安全帶來(lái)嚴(yán)重影響，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益等受到影響。因此，在開展房屋工程建設(shè)活動(dòng)時(shí)，需要從項(xiàng)目本身出發(fā)，選擇科學(xué)合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)，并且要根據(jù)深基坑工程的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證項(xiàng)目后續(xù)施工有序開展和積累寶貴的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。