软土地区深基坑钻孔灌注桩与内支撑联合支护研究

软土地区深基坑钻孔灌注桩与内支撑联合支护研究软土地区深基坑钻孔灌注桩与内支撑联合支护研究摘要：本文从一个工程实例出发，从设计、计算、施工角度探 讨钻孔灌注桩与环梁内支撑联合支护系统的特点。并通过建立模型 模拟基坑开挖，将计算结果与实测数据进行对比，指出理论上的不 足，为今后内支撑支护结构的设计与施工提供借鉴。关键词：深基坑； 软土地基；内支撑；支护结构； 钻孔灌 注桩由于城市地上空间的日趋狭小，使得人们去探求科学合理地利 用地下空间，地下车库、停车场、商场和地下隧道大量涌现，深基 坑工程出现了新的特点：基坑开挖的深度越来越深，开挖面积也越 来越大，周边环境越来越复杂，工程地质条件越来越差。目前在软 土地区深基坑支护中，用的较多的是内支撑方法。内支撑系统是由 挡土桩、支撑杆件以及立柱等组成的结构体系，具作用是和坑底被 动区土体共同平衡墙体外的主动区压力1,本工程案例中山市古镇 镇汇盈大厦基坑支护工程采用的是钻孔灌注桩与内支撑联合支护结 构，本文就这一工程从设计、计算、施工、监测进行探讨。1、工程概况拟建汇盈大厦位于古镇市场地块，该地下工程支护面积约 3700m2坑底面积约9000m2基坑深度分别为8.8m、9.5m与 10.2m。软土层较厚，基坑较深，又无放坡空间，临近环境条件复杂， 环境保护要求很高，基坑安全等级为一级。受开发商古镇古二经济 发展公司的委托，我公司负责该基坑支护的方案设计与施工，基坑 的场地全貌如图1。1.1 、工程地质条件据勘察报告，基坑支护影响范围内的土层由上至下主要有：素 填土、粉砂夹淤泥、淤泥质土、粉质粘土等。各层地质情况及主要 物理力学性质指标见表11.2 水文地质条件地下地下水按其赋存介质的差异可分为第四系孔隙潜水和基岩 裂隙水两种。第四系孔隙潜水的主要含水层为中砂、粉细砂堆填的 土、粉砂1、粉砂5。第四系孔隙水以潜水型孔隙水为主，局 部具弱承压性，水的补给来源主要靠大气降水补给和同一砂层侧向 渗透补给，水位的稳定性随季节而变化。下伏基岩石英砂岩中风化 层裂隙较发育，富含一定量地下水，勘探期间测得稳定水位为 0.55 1.55m。2、支护方案2.1、 设计方案分析与选择基坑支护设计主要考虑环境因素和地质条件两个方面的影响： 东、西、南三面距离建筑物及管线较近且临近建筑物基础较浅，西 面有两栋旧房用的是木桩基础，对位移和沉降比较敏感；基坑开挖 深度范围内有深厚的软土层，其深度为 9.421.1m,支护结构稳定 问题除了抗倾覆稳定、抗圆弧滑动稳定问题外，抗水平滑移稳定问 题、基底隆起问题、支护结构嵌固段的强度等问题均十分突出。根据基坑周边环境条件和地质条件制定了两套支护方案：(1)钻孔灌注桩+ 预应力锚杆支护，即桩锚支护结构。(2)钻孔灌注桩+内支撑支护，即桩撑结构。本基坑狭长的矩形状是设置内支撑的理想形状，因此经过专家 统一论证一致通过采取内支撑支护方案，锚杆可作为局部加强支护 的辅助措施。2.2、 支护结构设计本基坑无放坡条件，均采用“钻孔灌注桩 + 单排搅拌桩+钢筋硅 支撑(局部锚索)+桩间喷射硅面层”的“桩撑”结构的支护型式。在钻孔灌注桩外围设置单排水泥搅拌桩作止水帷幕，搅拌桩进 入粉质粘土层，起超前支护、止水、协同钻孔灌注桩起到抗隆起作 用；挡土结构物为钻孔灌注桩，桩径设计为 1200mm间距为 1600mm桩顶冠梁尺寸为1200X 600,将所有灌注桩联系起来起整 体性作用。内支撑梁本身也具有较大的自重，在支撑跨中会产生一 定的弯矩，成为偏心受压构件，为防止支撑梁下沉，在支撑梁与联 系梁连接的节点处设置立柱，立柱采用 中500管桩替代，随基础桩 一起打入。面层喷设钢筋混凝土，通过钢筋混凝土面与上下锚梁连 接、左右与钻孔灌注桩连接，即防止泥土条分侧向力的挤压变形， 又防止了孔隙潜水的渗透与雨水的浸泡。3、稳定性计算对本工程的设计方案，选取典型剖面采用理正岩土计算软件进 行稳定性计算，主要包括：整体稳定性验算、墙底抗隆起、坑底抗 隆起验算、抗倾覆验算及抗管涌验算等。计算模型如图 1:计算结果如表2,所有计算结果均满足要求。4、内支撑施工根据施工作业流程以及工序之间的衔接关系，施工工序为：施工准备一基坑钻孔灌注桩施工一水泥搅拌桩施工一冠梁施工 一排水沟施工一监测点布置一支撑立柱灌注桩一支撑腰梁施工一硅 斜撑、支撑、联系梁、角撑施工一分层分段喷射硅面层施工-5-5剖面锚索、腰梁施工张拉锁定后开挖下一层施工，依此类推施工到 坑底一坡脚排水沟、集水井施工一清理、验收。4.1、 搅拌桩施工采用单排深层水泥搅拌桩作为截水帷幕，同时起到超前加固土 体作用。搅拌桩在现地面开梢后施工。水泥搅拌桩桩径600400m碗拌桩施工采用“四喷四搅”工艺。搅浆材料为纯水 泥浆，水灰比约为0.5-0.6 ,用灰量为5565Kg/m,浆液容重？ 1.7t/m3 ,注浆速度保持常量，浆液在注浆口的压力保持0.5-0.6mpa,提升速度不大于0.5m/min （最后一次）。4.2、 钻孔灌注桩施工为防止泥浆污染，使钻桩施工与主体管桩施工同时进行以便缩 短工期，采用干钻法施工，施工设备主要是咬合桩机，采用全程钢 套管跟进，然后用冲抓锤在套管中冲抓取土。单排钻孔灌注桩直径 12001600钢筋笼主筋采用的规格分别为 25、28,加强箍 筋采用16钢筋内径1000mm螺旋箍采用 8盘圆钢筋，螺旋箍 外径为1000mm硅采用商品水下硅C254.3、 支撑梁、联系梁施工支撑梁设置在地面（土 0.00）下-3.50m处，支撑梁尺寸为800X 600,支配筋16中25,双肢箍 中8200联系梁尺寸为 700X 500, 10中25, 420,双肢箍 中8200硅采用商品硅 C25, 支承立柱之间的联系梁、支撑梁硅浇注必须连续浇注，不可预留施 工缝。 5、基坑安全监测为充分了解基坑变形、侧向土压力变化、支撑梁及灌注桩、预 应力锚索的内力变化情况，本工程进行了基坑坡顶位移、深部水平 位移（测斜）、沉降、支撑梁混凝土应变、桩身测力计、锚索计、土 压力计等多种监测内容。5.1 位移与沉降沉降和位移是基坑支护工程变形控制的主要内容，是危及周边 环境的重要影响因素，本工程中采用桩撑结构对变形控制非常成功。 至6月27号，基坑部分回填，东西两侧坡顶水平位移累计最大值为 塔吊处W7#点，最大值为-25.5 mm小于设计允许值30mm南 北两侧坡顶水平位移累计最大值为南侧塔吊处 W12,最大值为- 14.5 mm小于设计允许值50mm 东西两侧沉降累计最大值为 C7, 最大值为-16.9mm,小于设计允许值20mm 南北两侧沉降累计最 大值为C12,最大值为-27.3mm,小于设计允许值40mm开挖后期, 坡顶位移已经停止发展，基坑非常稳定。5.2 深部变形（测斜）通过深部变形观测，及时了解不同深度处边坡的变形情况，反 映护坡桩在不同开挖阶段的变形特点。图 5是一典型的深部变形曲 线图，不同深度处位移最大值在中下部，最大值为1.8cm,曲线呈向外凸壮，能反映混凝土灌注桩简支梁的特点。5.3 支撑梁内力观测通过在支撑梁中埋置混凝土应变计来测量支撑梁内力的变化情 况，并与设计值对比，及时提出预警。支撑梁内力设计值为600t,从目前的观测情况看，角撑处支撑梁所测内力小于 400t,而中间处 支撑梁内力达到1000 t,主要原因是后期坡顶严重超载所致。从图 3可以看出，内力随着开挖深度总体呈现增大趋势。6、结论随着近年来深基坑（超深基坑）的大量涌现，基坑事故越来越频繁，国家安全机构对深基坑支护的重视程度前所未有，在软土地 区基坑支护结构的选型显得非常重要，内支撑支护结构作为一种安 全的支护结构形式应当推广：1、内支撑支护结构安全可靠，能很好地保护周边管线、房屋、 道路；2、内支撑支护结构变形小，通过内支撑系统平衡四周土压力;3、内支撑支护结构经济合理，技术可行，施工方便。参考文献1袁聚云.基础工程M.上海：同济大学出版社，2001.2 YB9258-97.建筑基坑工程技术规范S.3深圳地区建筑深基坑支护技术规程（SJG-96） 最新【精品】范文