裝配式鋼支撐技術(shù)在某深基坑案例應(yīng)用分析

陳震，趙貴生，王家瑞，孫昌興 （安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230051）

1 引言

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，尤其是房地產(chǎn)市場(chǎng)的迅速發(fā)展，在這種背景下，為了節(jié)省土地費(fèi)用，出現(xiàn)很多高層及超高層建筑，由于建筑結(jié)構(gòu)埋深要求，一般基坑開挖深度較大，沒有空間地基放坡開挖。若基坑支護(hù)設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致基坑局部失穩(wěn)，周邊環(huán)境破壞，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，引發(fā)社會(huì)矛盾；另一方面，建筑物向地上空間的發(fā)展，由于受造價(jià)、日照等因素制約，趨于向地下要空間。傳統(tǒng)支護(hù)形式多為灌注樁+混凝土支撐、雙排樁、地連墻等支護(hù)形式，基坑造價(jià)較大，鋼筋混凝土用量較大，施工周期較長(zhǎng)。由此，高剛度和高穩(wěn)定性的預(yù)應(yīng)力型鋼裝配式組合內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系因此應(yīng)運(yùn)而生，有效地提高了基坑的安全性。

本文以某深基坑支護(hù)為例，分析裝配式鋼支撐的應(yīng)用，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)變形土體土質(zhì)參數(shù)進(jìn)行折減，并分析計(jì)算裝配式鋼支撐對(duì)周邊環(huán)境影響，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整裝配式鋼支撐預(yù)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)基坑自身及周邊環(huán)境安全。

2 工程概況

2.1 基坑工程及周邊環(huán)境概況

本基坑位于合肥市繁華大道與宿松路交口的西南角，基坑為長(zhǎng)條形，基坑長(zhǎng)度約400m，基坑開挖深度為12.10m～13.60m，坑底位于粘土層中?；颖眰?cè)臨近繁華大道，東側(cè)臨近宿松路，西側(cè)臨近安徽省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司總部大樓（17F），南側(cè)臨近已建醫(yī)藥倉(cāng)庫(kù)和物流基地。

圖1 基坑支護(hù)周邊環(huán)境關(guān)系圖

2.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，本基坑典型工程地質(zhì)剖面如圖2所示。擬建場(chǎng)地內(nèi)地基巖土構(gòu)成程序自上而下為：①素填土(Qml)——層厚0.80～6.10m；②層粘土(Q3al+pl)——層厚9.7～16.60m③層強(qiáng)風(fēng)化砂巖（K）——層厚為3.40～5.20m④層中風(fēng)化砂巖（K）——該層未鉆穿，最大揭露厚度10m，其下無軟弱下臥層。勘察場(chǎng)地地下水：擬建場(chǎng)地在①層耕填土中賦存有上層滯水，分布不連續(xù)，一般無穩(wěn)定的自由水面，主要受大氣降水和地表水滲入補(bǔ)給，蒸發(fā)及側(cè)向徑流形式排泄，勘察期間未能測(cè)得穩(wěn)定的上層滯水靜止水位；微承壓水：③1、③2層風(fēng)化帶中的基巖裂隙水，具有弱承壓性，一般水量不大，其徑流方向受巖層面起伏變化、巖層產(chǎn)狀、節(jié)理、裂隙發(fā)育等因素影響明顯，水量與節(jié)理、裂隙發(fā)育程度及土層飽水性有關(guān)。由于深部弱承壓水水量不大，水位埋藏較深?？辈炱陂g測(cè)到該層地下水穩(wěn)定水位埋深為0.40m～3.40m，穩(wěn)定水位標(biāo)高為21.49m～25.54m。

圖2 典型工程地質(zhì)剖面圖

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 計(jì)算參數(shù)

勘察報(bào)告提供的土層材料的物理力學(xué)參數(shù)如下表，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)變形監(jiān)測(cè)及檢測(cè)、補(bǔ)勘結(jié)果，結(jié)合反分析計(jì)算，本設(shè)計(jì)方案計(jì)算時(shí)對(duì)原勘察報(bào)告中土體力學(xué)參數(shù)折減后取用，已施工圍護(hù)樁按原設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

土層物理力學(xué)參數(shù)

3.2 設(shè)計(jì)方案

基坑設(shè)計(jì)方案：東北角處采用大直徑雙排樁（φ1100）+1道鋼結(jié)構(gòu)斜撐支護(hù)，余處采用單排樁+2道水平鋼支撐支護(hù)。場(chǎng)地填土較厚處采用壓密注漿處理，樁間采用80厚掛網(wǎng)插筋護(hù)面。另基坑坡腳采用磚砌排水溝及集水井明排。

支護(hù)設(shè)計(jì)平面、剖面圖、監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖如圖3、圖4、圖5所示。

圖3 基坑支護(hù)平面布置圖

圖4 支護(hù)典型剖面圖

圖5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

3.3 施工布署

3.3.1 施工順序

①圍護(hù)樁施

②型鋼支撐安裝準(zhǔn)備

③第一層土方開挖

④定位放線

⑤立柱施工

⑥安裝托梁（橫梁）

⑦焊接牛腿安裝圍檁

⑧安裝型鋼支撐梁

⑨施加預(yù)應(yīng)力

⑩第二層及以下土方開挖，第二道及以下型鋼支撐梁安裝

本工程裝配式鋼支撐實(shí)景如圖6所示。

圖6 裝配式鋼支撐實(shí)景圖

4 變形監(jiān)測(cè)分析

根據(jù)基坑深度、支護(hù)形式及周邊環(huán)境情況，變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要為圍護(hù)樁深層水平位移、豎向位移，地表沉降，支撐軸力及建筑物沉降，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，采用裝配式鋼支撐支護(hù)方案基坑開挖完成后，支護(hù)樁深層水平位移最大值為25mm左右，豎向位移為8mm左右，地表沉降為28mm左右，支撐軸力最大值為2100kN左右，滿足變形控制要求，支撐軸力監(jiān)測(cè)變化曲線如圖7所示。

圖7 鋼支撐軸力變化曲線圖

5 結(jié)論

根據(jù)工程實(shí)施效果可以證明，裝配式鋼支撐在房建深基坑中具有較強(qiáng)的可實(shí)施性，主要結(jié)論如下：

①預(yù)應(yīng)力型鋼裝配式組合內(nèi)支撐施工技術(shù)，支撐桿件受力明確，能將作用于圍檁上的水土壓力可靠地傳遞到對(duì)撐、角撐中，有效地控制了圍護(hù)體的側(cè)向變形，具有良好社會(huì)效益，與傳統(tǒng)的混凝土內(nèi)支撐相較，型鋼組合構(gòu)件可根據(jù)基坑變形需要，隨時(shí)組裝，無須支模、養(yǎng)護(hù)、爆破拆除，明顯地縮短了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工時(shí)間，型鋼結(jié)構(gòu)定型材料可循環(huán)周轉(zhuǎn)，節(jié)約了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的投入，又具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；

②裝配式鋼支撐能夠?qū)嵤└鶕?jù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)預(yù)應(yīng)力損失支撐進(jìn)行補(bǔ)償，較好地實(shí)現(xiàn)了基坑信息化施工，且裝配式鋼支撐可做到隨撐隨挖，不需養(yǎng)護(hù)，拆卸后可重復(fù)利用，裝配率高，其施工較傳統(tǒng)混凝土支撐對(duì)場(chǎng)地的要求較小，是一種綠色支護(hù)技術(shù)，具有較好推廣應(yīng)用前景。