基坑设计分析

基坑设计分析（精选十篇）

基坑设计分析 篇1

关键词：深基坑,钻孔灌注桩,支撑,围护设计

1 工程及周边环境概况

五角场社区商业服务中心工程是上海市杨浦区镇政府社区服务及商业配套重点项目之一, 地处国和路与民庆路交叉口的东南角, 该工程框架结构, 地下二层建筑面积2.92万平方米, 地上五层建筑面积3.78万平方米, 建筑总面积6.7万平方米, 基础采用桩 (PHC) 承台+梁+板, 底板厚度为0.75米。基坑开挖面积1.6万平方米, 开挖深度为11.3米。

本工程基坑平面呈“三角形”, 平面如图1所示。基坑西北侧为国和路, 基坑离国和路边线最近的距离约9.0米;基坑东北侧为民庆路, 基坑距道路边线约16.8米, 马路对面分布有4F幼儿园及多幢14~15F小高层住宅。国和路和民庆路下均埋设有若干市政管线。基坑东侧有一栋未搬迁的2F住宅楼, 此楼距基地边约8.0米;基坑南侧为规划道路, 该侧基坑的边线距用地红线最近约8.4米, 路下尚未铺设市政管线。

2 场地工程地质条件

根据本工程的岩土工程勘察报告表明:场地地貌形态单一, 属滨海平原地貌类型。地形基本平坦, 地面标高约4.05米 (相对标高-0.25米) 。基坑开挖涉及的地表下30米范围内土层自上而下情况如下:第 (1) 1层填土土层较厚, 平均约1.8米;第 (1) 2层浜填土; (2) 1层黄色粉质粘土夹粉质粘土; (2) 3-1层砂质粉土, 平均厚度约8.17米; (2) 3-2层土为粉砂, 渗透系数达3×10-4cm/s级;第 (4) 层灰色淤泥质土, 第 (5) 层灰色粉质粘土, 第 (6) 层暗绿色粉质粘土。

拟建场地有暗浜分布, 暗滨滨底最大深度约3.8米, 暗浜局部区域含大量有机杂质, 土质较软。地下水属潜水类型, 水位埋深一般离地表面约0.5~1.7米。本场地的 (7) 层为场地地基土的第一承压含水层, 基坑开挖深度11.3米, 经设计验算, 承压水不会对基坑产生不利影响。

3 基坑特点分析

3.1 场地地层特点。

基坑开挖范围内 (2) 3-1层和 (2) 3-2层为砂性土, 该类土层渗透系数大, 渗透性强, 渗透系数达到10-4cm/s数量级。两种砂性土层上下相接形成连通的含水层, 基坑在这类图层中开挖, 若止水不到位, 易形成流砂、管涌等工程事故。一旦发生水土突涌或砂土液化造成大量水土流失, 势必造成大面积地面沉降, 危及周边市政道路及地下管线。因此在该层中进行围护体施工时, 必须加强止水措施, 设置严格可靠的止水帷幕并做好坑内降水;另一方面, 该土层在保证隔水质量的情况下, 通过坑内降水, 可进一步提高坑内土体强度, 对基坑安全和周围环境又可起到积极正面的作用。

第 (4) ~ (5) 层主要为软土层, 特别是第 (4) 层淤泥质粘土, 土体工程力学性质差, 土体灵敏度高, 流变性大, 当围护墙体位于该层时, 对围护墙体的约束性差, 难以提供足够的抗侧力, 围护设计时应予以充分考虑。

在进行基坑围护方案设计时, 必须充分考虑到这些工程地质条件因素的影响, 满足基坑设计安全性的要求。

3.2 基坑本身的特点。

本工程基坑开挖面积较大, 基坑开挖深度较深, 根据上海市《基坑工程设计规程》DBJ08-61-97规定, 属于一级基坑。由于本基坑开挖面积大、且基坑挖深范围内以软土为主, 变形较难控制, 须合理布置围护体系及水平支撑, 故基坑围护设计与施工时应充分重视。

3.3 周边环境条件。

根据现场踏勘和已有的管线资料, 场地周边在基坑开挖影响范围内无重要建筑物, 但周边道路 (国和路及民庆路) 下铺设市政管线, 围护施工时应加强监测, 确保各类管线不受基坑开挖影响。

4 支护设计方案选型分析

本工程基坑开挖深度为11.3米, 对于类似开挖深度的基坑, 上海地区通常的围护结构形式有钻孔灌注桩和SMW工法。

4.1 钻孔灌注桩。

钻孔灌注桩结合止水帷幕围护体, 施工工艺成熟, 是上海地区最具有丰富设计施工经验的围护型式之一。钻孔桩径可选择性多, 桩长可调节, 能在较深基坑工程 (最深可达14~15米左右) , 施工时对周围环境影响小, 且抗侧刚度比较大, 可控制工程开挖阶段围护体的变形, 保护临近环境。

钻孔灌注桩围护的缺点主要为:a.围护造价较高, 采用钻孔灌注桩围护时, 对于基坑施工工期可控制在6个月的基坑, 基坑围护墙的造价要比SMW工法高15%~20%左右。b.钻孔灌注桩本身不能起到止水效果, 需在外增加双轴或三轴搅拌桩以形成止水帷幕, 工种的增加, 导致现场布置和工序衔接所需的问题多, 对工程管理提出更高要求。c.钻孔灌注桩施工时泥浆排放污染环境, 且施工速度较慢, 一台机器一般一天只能施工2~3根围护桩。

4.2 SMW工法 (型钢水泥土搅拌墙) 。

SMW工法即在三轴水泥土搅拌桩中内插型钢, 基坑开挖期间三轴水泥土搅拌桩可作为止水帷幕, 内插型钢可作为挡土受力结构。

SMW工法主要具有施工速度快, 平均每台SMW工法桩机每天可施工15~20延米围护桩;内插型钢可待基坑施工结束拔出反复使用, 经济性能较好等优点。

SMW工法的主要缺点在于:a.型钢抗弯刚度较小, 且三轴搅拌桩内插型钢回收会造成基坑边二次变形, 对周围环境引起附加影响。b.基坑施工周期对围护造价的影响较大。由于三轴搅拌桩内插型钢的费用是根据基坑施工工期长短, 按型钢租赁期进行收费。如基坑施工工期不能得到有效控制, 则随着型钢租赁期的增长, SMW工法的围护费用将显著增加。根据现在的市场行情估算, 当基坑施工工期超过9个月时, 采用SMW工法围护的经济性不明显。c.型钢回收难度较大。

4.3 方案比较。

本工程基坑开挖面积大, 开挖深度较深, 若基坑结构刚度不够, 则基坑坑壁会产生较大水平变形;场地土在基坑挖深范围内存在很厚的砂性土层, 该土层Ps值较大, 若采用SMW工法, 三轴水泥土搅拌桩内插型钢难度很大, 且一旦发生变形过大后造成流砂的风险巨大。

故从安全性、施工方便等角度考虑, 本工程基坑采用钻孔灌注桩围护方案, 围护结构平面布置及剖面如图1所示。

4.4 止水帷幕选型。

上海属于高地下水位软土地区, 深基坑隔水和降水对工程安全至关重要。本工程浅部存在第 (2) 3层砂性土, 渗透系数大, 渗透性强, 从施工的可行性和止水帷幕的施工质量两方面考虑, 采用三轴搅拌桩止水。考虑到开挖深度达10米以上, 为保证隔水效果, 确保基坑安全, 选用Ф850@1200三轴水泥土搅拌桩形成隔水帷幕。

5 支撑设计

5.1 水平支撑系统设计选型分析。

水平支撑主要有钢筋混凝土支撑和钢支撑两种。本工程单边长度大, 基坑形状不规则, 且土方开挖量较大约17万立方米。采用钢支撑主要有两个方面不利因素:其一, 基坑形状不规则, 不利于钢支撑平面布置, 其二, 由于基坑工程面积大, 基坑单边长度大, 如采用钢支撑, 由于支撑过长支撑刚度降低, 不利于控制基坑变形, 同时过长的钢支撑节点施工偏差也较难控制。

因此, 本工程基坑支撑采用钢筋混凝土支撑, 结合基坑形状, 考虑基坑开挖深度、单边长度均较大的特点, 利于支撑体系受力并保持基坑稳定, 支撑平面布置形式为对撑+角撑+边桁架体系, 第一道支撑平面布置如图2所示。其有如下优点:a.受力明确。通过刚度较大的对撑+角撑控制基坑三边围护体的变形, 其余位置通过桁架的方式进行解决, 便于围护体变形, 减少对周围环境的影响。b.施工适应性强。该形式的支撑独立性强, 因此基坑土方开挖过程中, 无需等到支撑系统全部形成就能开挖下皮土方, 可实现支撑分块施工和土方分块开挖的流水施工。一定程度上可缩短支撑施工和土方开挖的绝对工期。c.第一道支撑可结合栈桥一起考虑。第一道支撑的部分区域可兼做施工栈桥, 以方便出土, 加快工。

5.2 垂直支撑系统设计。

基坑施工期间需要设置竖向构件来承受水平支撑及其上的竖向荷载, 本工程采用临时钢立柱及柱下钻孔灌注桩作为水平支撑系统的竖向支撑。

临时钢立柱采用由等边角钢和缀板焊接而成的4L140×14型钢格构柱, 截面尺寸为480×480厘米, 钢立柱插入作为立柱桩的钻孔灌注桩3.0米。立柱桩采用Ф800灌注桩, 钢立柱在穿越底板的范围内设置止水片。

6 地基加固设计

为提高坑底被动区土体抗力, 减小基坑变形, 保护周边环境, 东侧对坑内被动区土体采用Φ800@600毫米高压旋喷注浆进行加固, 加固深度至基底以下5.0米, 水泥掺量为30%。坑内局部落深处 (电梯井、集水井等) 需根据其落低的深度、范围及位置也采用高压旋喷桩加固土体进行封底处理。止水帷幕与围护桩之间进行压密注浆填实。此外, 土方开挖前进行坑内降水, 以增加坑内土体的有效应力, 提高其强度。

7 结论

实践证明五角场社区商业服务中心基坑围护选用钻孔灌注桩作为围护墙体, 三轴搅拌桩作为止水帷幕, 采用对撑、边桁架、角撑相结合的支撑布置, 并通过高压旋喷桩、压密注浆等加固措施是合理有效的, 并能够确保基坑开挖安全、经济地进行。

参考文献

[1]赵志缙.简明深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.

深基坑设计规定 篇2

合建质安〔2011〕115号

各县（市）、区建设（建管、住建）局，各开发区建发局（建管中心），各级工程质量安全监督机构，各有关单位：

为从源头提高深基坑工程勘察设计质量和技术水平，避免深基坑施工对周围建筑物影响，确保深基坑及周边安全，现根据有关标准规范等规定，结合本市实际，制定《合肥市深基坑工程勘察设计及监测质量监督管理规定》（暂行）（以下简称《规定》），并就执行《规定》的有关要求通知如下：

一、凡本市行政区域内的深基坑工程必须全面贯彻实施《规定》的要求。

二、设计单位应严格执行《规定》相关要求，并将具体措施落实到设计文件中。

三、施工图审查机构应严格审查深基坑工程的勘察、设计文件，并将其列入施工图设计文件审查重点。

四、全市各级建筑质量安全监督部门应严格监督各责任主体按本文件的规定执行，加大检查监督力度，凡应执行《规定》而未执行的，将按国家和地方的有关法律、法规进行处理。

二Ｏ一一年十一月二十三日

合肥市深基坑工程勘察设计及监测质量监督管理规定（暂行）

第一章总则

第一条 为全面提高深基坑工程的勘察、设计及监测质量，加强深基坑工程质量安全管理，保证深基坑施工过程中相邻建（构）筑物、道路、管线的安全，现根据有关标准规范及规程和本市工程地质特点，制定本暂行规定。

第二条 深基坑工程是指开挖深度超过5米的基坑或深度虽未超过5米，但地质情况和周围环境较复杂的基坑。

第三条 深基坑工程必须进行专项勘察、专项设计、专项审查、专项施工、专项监测。

第四条 深基坑支护工程的设计原则是安全可靠、技术可行、施工便利、节能环保、经济合理。

第五条 深基坑工程应以变形控制为主，采用理论导向、量测定量、经验判断的设计方法。

第六条 合肥市行政区域范围内的深基坑工程勘察、设计、监测、监督与管理应执行本规定。

第二章 深基坑工程勘察

第七条 建设单位应委托勘察单位严格按照《岩土工程勘察规范》、《建筑基坑支护技术规程》、《建设工程质量管理条例》和《建设工程安全生产管理条例》等规定和要求，对深基坑工程进行勘察，并提出计算参数和支护结构选型的建议。

第八条 勘察单位应提供场地内的水文地质条件，包括滞水、潜水、裂隙水以及承压水等的有关参数，包括埋藏条件、地下水位、土层的渗流特性以及产生管涌、流砂、流土的可能性。

第九条 深基坑工程勘察前，勘察单位在建设单位协调下必须查明深基坑周围的地下障碍物，包括管道、人防坑道等。

第十条 勘察单位提供的地质、测量、水文等勘察成果必须真实、准确，对所提交的勘察报告准确性负责，并承担因勘察数据不准确而造成深基坑工程险情、事故的相应勘察责任。

第三章 深基坑支护工程设计

第十一条 深基坑支护设计是工程项目各阶段设计文件的组成部分。

深基坑工程设计单位应当在其资质等级许可范围内承揽业务，一级深基坑设计文件必须同时加盖国家注册土木（岩土）工程师和国家注册结构工程师执业资格章。对开挖深度超过8米或者地下室二层以上（含二层）的深基坑工程；开挖深度虽未超过8米但地质条件和周围环境比较复杂及工程影响重大的深基坑工程（包括：城区内的商业闹市区、居民建筑密集区、城市交通主次干道附近及地下管网情况复杂等区域的深基坑），其深基坑支护设计单位必须具有国家颁发的甲级建筑工程设计资质或工程勘察甲级资质。

第十二条 深基坑支护设计文件应包括下列内容：

1．设计依据、工程概况。包括深基坑位置、深基坑形状、深基坑面积和深基坑的长宽深、深基坑支护形式、深基坑安全等级等。对主体建筑工程的上部结构层数、结构体系、基础型式、地下层数、±0.000和基底标高的说明。

2．岩土工程地质和水文地质情况。应注明土的分层和参数，施工图应将反映深基坑地质条件的地层剖面按比例画在剖面图上。

3．场地及周边环境。周边建（构）筑的结构体系、基础形式、基础深度、周边建筑到深基坑坡顶的距离、高差等；地下管线的类型、埋深、到深基坑坡顶的距离、高差等；对雨污水管（包括废弃的）和对变形敏感的建（构）筑物应特别予以说明。对施工工序以及深基坑周边堆载应明确要求。

4．深基坑必须采用动态设计的方法、措施和相关要求。应提出深基坑监测项目的要求和深基坑及周边环境预警值。

5、设计使用期限。

6．应提供深基坑支护计算书以及设计方认为其他需要说明的内容。

7、关于深基坑开挖、支护、回填监测等施工工序的技术要求。

第十三条 符合下列条件之一的基坑工程应按一级深基坑设计。

1、深基坑坡顶与既有邻近建筑物、重要设施的距离在开挖深度1.5倍以内的深基坑；

2、深基坑坡底与既有邻近建（构）筑物、重要设施的基底水平距离在相邻基底高差1.5倍以内的深基坑；

3、距深基坑坡顶2倍开挖深度范围内有需要严格保护，控制沉降、变形的地面环境和设施的深基坑；

4、基坑深度大于等于10米且无法采取自然放坡的土质边坡；

5、基坑开挖深度大于等于12米且以岩质边坡为主或边坡高度大于等于15米的岩质边坡。

第十四条 深基坑设计参数选择时，土的粘聚力（c）设计取值，应根据现场土的特性、基坑深度和深基坑使用期限长短，在勘察确定的标准值的基础上，乘以小于1的折减系数。一级深基坑土的粘聚力c应乘以不大于0.85的系数。

第十五条 深基坑支护结构（包括锚杆、土钉）不应超越场地红线。但若基坑周边无相邻建筑物及重要的地下管线时，在征得相邻场地产权单位书面许可的前提下，可适当超越红线。第十六条 安全等级为一级深基坑以及因周边环境不明而可能存在重大隐患的深基坑应优先采用内支撑的支护形式，不得采用土钉墙和复合土钉墙支护。

第十七条 对深基坑影响范围内的建筑物（一般取2～3倍深基坑深度），应要求进行变形监测。

第十八条 深基坑的坡顶应要求硬化防水，不宜留截水沟，应采取可靠止水、降排水措施。

坡顶允许的附加荷载应明确，均布荷载不得小于20KN/m2。

第十九条 预应力锚杆应采取二次高压注浆施工工艺，土层锚杆、土钉不应采用清水钻进成孔，设计文件对此应提出明确的要求。

对预应力锚杆应提出抗拔试验要求。

第二十条 如果对深基坑周边土体进行注浆加固，应在深基坑开挖前完成。

如果深基坑加固需要采用注浆的方法，应采取可靠措施防止注浆对深基坑支护结构的影响。

第二十一条 因工程实际需要基坑工程开挖需加深或改变支护形式时，需进行设计变更，并调整设计计算书，并经专家论证后，方可实施，深基坑严禁擅自加深。

第二十二条 在大面积基坑中局部加深开挖的基坑（“坑中坑”）支护设计应与深基坑支护设计同时完成。

第二十三条 深基坑超过设计使用期限，建设单位应委托设计单位根据实际场地环境和地质水文条件，考虑季节性因素后，重新复核验算原基坑设计施工图，必要时应采取加固措施，并经专家论证后，方可延期。延期时间应明确规定。

第二十四条 设计单位必须按照工程建设强制性标准和本暂行规定进行深基坑工程支护设计，并承担相应的设计责任。第四章 深基坑支护专项审查

第二十五条 深基坑支护设计应进行专项审查，施工图审查机构应将深基坑支护的施工图设计作为强制性审查内容。

第二十六条 施工图审查人员应具备岩土、结构、地基基础方面专业注册资格，并按照有关标准规范和管理要求进行严格审查，施工图审查机构和审查人员应承担相应的审查责任。

第五章 深基坑监测

第二十七条 业主应委托具有相应资质的监测单位进行深基坑监测。

第二十八条 深基坑监测单位应按《建筑基坑工程监测技术规范》进行变形观测；并根据实际地质情况按《建筑基坑工程监测技术规范》进行内力监测。

第二十九条 深基坑监测成果应包括当日报表、阶段性报告、和总结报告。报表、报告应符合《建筑基坑工程监测技术规范》的要求。监测成果应真实、准确，应采用文字阐述和绘制变化曲线（图形）相结合的表达形式。监测成果（当日报表、阶段性报告）应附相应施工工况，及时送达委托方签收。如出现异常，必须在2小时内报告有关单位和部门。

第三十条 深基坑监测项目应按下表执行。监测项目

一级

二级

三级

边坡顶部水平位移

☆

☆

☆

边坡顶部竖向位移

☆

☆

☆

深层水平位移

☆

☆

△

内支撑竖向位移

☆

△

支撑内力

△

○

立柱内力

△

○

锚杆内力

☆

△

○

周边地表竖向位移

☆

☆

△

周边建筑、地表裂缝

☆

☆

☆

周边管线变形

☆

☆ ☆

周边建筑

竖向位移

☆

☆

☆

水平位移

☆

△

○

倾斜

☆

△

○

（注：☆：应测；

△：宜测；○：可测）

第三十一条 监测单位应制定详细的监测方案，依据设计预警值提出分阶段施工的预警值，监测单位应对基坑施工过程中进行动态监测，对相邻建筑物、构筑物、道路、地下管线、地下水位等进行监测。监测方案应经专家论证。

第三十二条 监测单位必须按照《建筑基坑工程监测技术规范》和本暂行规定进行深基坑工程监测，对监测结果应承担相应的质量安全责任。

第六章 控制与管理

第三十三条 建设单位是深基坑工程建设活动的第一责任人，对因深基坑支护问题造成基坑周围建（构）筑物、设施损坏和人员、财产损失的，必须依法承担相应责任。

建设单位必须承担深基坑勘察、设计、监测、施工方案按规定计价的安全技术措施费，不得迫使承包方以低于成本的价格进行勘察、设计、施工、监测，不得明示或暗示深基坑勘察、设计、监测单位不执行施工图审查意见或不按设计图纸进行施工，不得压缩合理工期和削减施工过程中的检测、监测等项目。

第三十四条 勘察、设计、监测等单位承担相应的工程质量安全责任。

第三十五条 各县（市）区及开发区建设行政主管部门和各级工程质量安全监督机构应依据相关法律法规、规范标准和本暂行规定，加大对深基坑工程勘测设计质量技术方面的监督，对发现存在违法违规或违反本暂行规定的，应依法进行严肃处理，同时督促责任单位进行整改，整改不符合要求的，不得施工。

第三十六条 《规定》与我委原印发的有关深基坑工程管理规定相抵触时，按本《规定》执行。

第三十七条 深基坑支护工程勘察、设计、监测除应执行本《规定》外，尚应遵照相应的国家和行业、地方颁布的标准规范执行。

第六章 附则

高层建筑地下基坑支撑结构设计分析 篇3

目前，我国高层建筑的基坑支撑结构设计需要新型的设计方案。在保证施工质量的同时，降低施工的时间成本与经济成本。下文研究分析了我国高层建筑地下基坑支撑结构设计中存在的缺陷与问题，并结合实际经验进行了改进，希望能为相关高层建筑地下基坑支撑结构设计提供参考。

基坑支撑结构设计的主要特点与缺陷

为了改进我国现有的高层建筑基坑支撑结构设计，必须详细地研究我国现有的基坑支撑结构设计的主要特点，了解其中的设计缺陷，并根据这些缺陷提出相应的改进措施。传统基坑支撑结构设计主要有以下四个特点：

1.破坏周边建筑地基结构

通常，高层建筑的基坑深度较大，且周边常有现有建筑。因此在进行高层建筑的基坑支护结构施工时，必定会危及周围建筑物的安全。在城市中心修建高层建筑时，由于周边建筑修建年代比较久远、基础埋深较浅，若不对基坑进行有效支撑，基坑出现较大变形或失稳后，将危及周边现有建筑。

2.地基结构容易受降水影响

高层建筑的地基基坑深度较大，通常基坑底板比地下水水位低。为便于基坑及基础施工，必须对基坑进行人工降水。人工降水后，易引起周边现有建筑的基础沉降。

3.基坑支撑结构施工影响大，必须提前规划

一般的，高层建筑的施工范围比较狭小，且施工工地往往在建筑群中间，人流密度较大。在进行建筑的基坑支撑结构施工时，必须提前做好规划。施工前通知周边的住户，同时需要与有关部门取得联系，避免基坑支撑结构施工对地下公共设施的破坏。

4.地基施工工序复杂

高层建筑的基坑支撑结构设计时，必须提前考虑施工顺序。建筑群施工难度远远大于单体高层建筑的地基施工。因为不同的建筑，基坑深度也不相同，一般按照先深后浅的工序进行。如果先进行浅地基的结构施工，在进行深地基的施工时，容易对前期施工的地基造成较大的破坏，不符合地基施工要求。

高层建筑基坑支撑结构设计原则

1.基坑支撑结构设计的两种极限

国际上通用的高层建筑基坑支撑结构设计的原则主要有两点依据：分别是高层建筑的地基承载能力的极限设计状态与正常使用时的极限状态。

（1）承载能力的极限设计准则

地基的极限承载能力指的是地基的支撑结构和被支护土体可以承受的最大当量。只要地基上部的当量不超过这个极限，建筑的基坑支撑结构就不会被破坏，也不会出现基坑底失稳和管涌等现象，更不会造成地基土体与支护结构的破坏。常见的桩锚支护结构的破坏模式主要有以下几种：挡土结构受弯破坏、嵌入深度不足不够造成的破坏、锚杆抗拉拔失效造成的整体失稳以及地下水造成的坑底隆起或管涌等。

（2）正常使用极限准则

正常使用极限准则指的是在支撑结构的变形很大的情况下，高层建筑仍然不会対周边建筑的平衡结构造成的破坏。

2.参照指标进行设计

在进行高层建筑的基坑支撑结构设计时，需要参照实际地基基坑的安全等级以及其他的重要指标。安全等级一级的破坏后果是支护结构破坏对基坑周边环境影响很严重，γ0为1.10；安全等级二级的破坏后果是支护结构破坏对基坑周边环境影响很小， 但对本地工程地下结构施工影响严重，γ0为1.00；安全等级三级的破坏后果是支护结构破坏对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重，γ0为1.00。

3.基坑支撑结构的设计步骤

根据上述基坑支撑结构设计的两条准则进行设计，高层建筑的基坑支撑结构设计主要包括以下四个步骤：确定建筑整体的结构形式，并根据建筑的基坑支撑形式进行稳定性校核；计算基坑支撑结构在承受压力、弯力、剪力时的稳定性；对基坑支撑结构的内支撑进行承载力校核；对安全等级较高的高层建筑的基坑支撑结构进行水平位移校核。

高层建筑的基坑支撑结构设计

根据工程施工实例进行综合分析，基坑支撑结构设计中的注意点：

（1）基坑支撑结构设计不允许出现明显的顶部形变。

（2）如果高层建筑的地基基坑周边存在距离较近的低层建筑群，在进行基坑支撑结构设计时，建筑地基不允许有明显的水平位移。研究表明，此种情况下的支护结构所承受的水平推力应按静土压力计算。

（3）基坑支撑结构设计中的支撑结构造成的水平压力不应该过小，保证在进行基坑施工中，桩顶不产生水平位移。

（4）如果基坑支撑结构设计中允许出现适当的水平位移，伴随着水平压力的不断增加，桩侧的土压力会出现下降的趋势。

（5）如果支撑结构的水平位移继续增加，势必影响到主体结构的稳定性。因此，基坑支撑结构变形应与主体结构的变形相协调。

实例应用

1.工程概况

拟建工程位于河南省郑州市中心区，规划总用地面积112 300 m2，总建筑面积375 600 m2（包括地下室建筑面积85 000 m2）。该项目结构类型为框架、框剪结构，地下室2 层，采用桩基础。本次勘察得知48 m 深度范围内，岩性以黏性土、淤泥为主，该区的拟建场地为湿润地区弱透水环境，场地环境类型为Ⅱ类。据勘察，地下水水位为0.30～2.40 m.

2.支护方案的选定

通常根据基坑周边环境的严峻程度，结合基坑开挖深度、工程地质和水文地质条件来确定支护方式，支护方式的确定也要考虑不同环境条件约束下的基坑或基坑各边不同的“安全度”。此外，支护结构要密切与施工相配合，以期整个工程的经济效益最大化。结合工程分析，本工程负一层选择采用单排混凝土灌注桩加预应力水平旋喷土锚，坑外设双轴水泥土搅拌桩进行止水，坑底加固采用水泥土搅拌桩。负二层采用竖向两道支撑、水平面四道支撑的支护形式，一道支撑上设栈桥。具体为：一道支撑设置在负一层基础底板上（底板上设牛腿），二道支撑设置在地下二层。负一、二层交界处采用钻孔灌桩结合地下一层底板拉锚进行支护，坑外设双头水土搅拌桩进行止水。该支护系统可简化为简支（外伸）梁或超静定（外伸）梁，挡土效果好，土体变形可得到有效限制。

3.支护效果及质量检验

主要包括在基坑开挖前后和支护施工过程中，对基坑边坡的水平位移和竖向沉降的监测，以及对土钉及预应力锚索受力性能的测试。

（1）位移监测

运用坐标法对基坑周边位移及护坡桩桩顶位移进行了监测，沿立柱顶共布设24 个沉降观测点，基坑底沿20 m 间隔均布设置竖向位移监测点。监测周期为：在基坑开挖期间，每天监测一次；开挖结束后以7 d 为增量加大监测时间间隔，具体要结合边坡变形情况而定。根据监测数据汇总分析，坡顶水平位移最大值为12.1 mm，桩顶水平位移最大值为4.3 mm，地面及基底竖向位移均在10 mm 以内，基坑整体变形量微小。

（2） 预应力桩锚抗拔试验

按照规范进行预应力锚索的抗拔试验，以检验其受力状态及施工质量。预应力桩锚共试验4 根，试验结果见表1。

试验结果表明，土钉及预应力锚索极限抗拔力均高于其设计拉力，在试验过程中均未发生失稳现象，说明其力学性能发挥正常，支护效果良好。

结语

深基坑支护结构设计分析 篇4

在深基坑支护施工中, 由于对其影响因素较多, 所以需要在设计方案上要进行详细的设计, 明确的确定围护结构形式、支撑和锚固系统、地下水控制及深基坑检测等多方面的问题, 确保深基坑支护方案的合理性。

1.1 影响深基坑支护方案确定的主要因素

在进行深基坑支护结构设计时, 对其方案带来影响的因素较多, 不仅需要受到深基坑所处场地的土层及土质物理学性质的影响, 同时还会受到周边管线及临近建筑物的影响, 地下水的分布及水位的高也会对深基坑支护方案的设计带来一定的影响, 另外还要在方案设计时充分的考虑到深基坑的形状、主建筑物的位置、基坑深度、造价、工期及施工难度等多方面的因素, 一旦在方案设计时考虑不周全, 则极易给工程施工带来较大的影响。

1.2 深基坑工程总体方案主要有顺作法、逆作法、顺逆结合法

在深基坑工程施工中, 顺作法是较为传统的施工方法, 而且其施工工艺也较为成熟, 支护结构和主体结构也较为独立, 施工具有较好的便捷性。而逆作法是近几年才开始应用的施工方法, 其主要以地下室楼层梁板作为支撑, 其支护结构和主体结构处于结合的状态, 施工难度较大, 但经济性较好。目前在一些施工中, 通常会将顺作法和逆作法有效的结合起来, 利用中心位置顺作, 而周边逆作的方式, 充分的发挥这两种施工方法的优点, 对推动深基坑支护技术的发展起到了积极的作用。

目前在深基坑工程施工时, 通常利用排桩和地下连续墙来作为围护结构, 这两种围护结构都处具自身的优势。排桩多以混凝土灌注桩为主, 不仅施工简单, 而且能够灵活进行布置, 成本较低。地下连续墙具有较好的整体性, 防水性能也较好, 但由于其工艺复杂, 入岩难度较大, 工程造价一直居高不下。

另外就是深基坑的锚固系统, 经常使用内支撑和锚杆来进行施工, 内支撑虽然能够起到有效抑制变形的作用, 而且也不需要侵入周边的地下空间, 但在施工完成后则需要拆除掉, 费工费力, 经济性较差。锚杆相对于内支撑相比, 其不仅具有较好的经济性, 而且能够提供较大的空间, 便于深基坑工程土方的开挖和地下结构的施工, 但其由于需要侵入到周边的土体, 所以对变形能力控制较弱。

2 深基坑支护结构类型

2.1 悬臂式支护结构

是指不加任何支撑或锚, 只靠嵌入基坑底下一定深度的岩土体平衡上部土体的主动土压力、地面荷载以及水压力的支护结构。有地下连续墙、排桩结构。就该种支护结构而言, 其嵌入深度极为关键。但是因为基坑底以上部分呈悬臂状态, 不具有任何支点作用, 桩顶位移及构件弯矩值相对较大, 对支护结构构件有很高的要求。所以, 该种结构应用广泛于基坑深度较小、土质条件较好以及对基坑水平位移要求不高的基坑。

2.2 内支撑结构

其结构形式由内支撑系统和挡土结构组成。内支撑为挡土结构的稳定提供足够的支撑力, 对两端围护结构上所承受的侧压力加以平衡, 一般钢筋混凝土支撑和钢支撑应用较为普遍。挡土结构主要承受基坑开挖所产生的水压力和土压力, 通常采取排桩和地下连续墙结构。内支撑结构形式广泛应用于市政工程施工中。

2.3 拉锚式支护结构

其结构形式由挡土结构和外拉系统组成。外拉结构可分为两种:锚杆 (索) 支护结构和地面拉锚支护结构。锚杆 (索) 支护是由挡土结构及锚固于基坑滑动面以外的稳定土体的锚杆 (索) 组成。地面拉锚支护结构由挡土结构、拉杆 (索) 和锚固体组成。常用于深度及规模不大的基坑。

2.4 土钉墙支护结构

又叫土钉支护技术, 是在原位土中密集设置土钉, 并在土边坡表面构筑钢丝网喷射混凝土面层, 支护边坡或边壁主要借助面层、土钉以及原位土体三者的共同作用。同时, 土钉墙体构成了一个就地加固的类似重力式挡土结构。相较于已有各种支护方法, 土钉墙支护结构具有更大的优势, 广泛应用于国内外的边坡加固与基坑支护中。

2.5 复合式支护结构

复合式支护结构就是由地下连续墙、排桩、预应力锚杆、土钉及喷射混凝土等组合形成的综合性支护结构。在综合运用各种支护优点的基础上, 复合式支护结构工程造价低, 社会经济效益显著, 但由于综合了各种支护结构, 要求设计和施工要有较高水平。

3 深基坑支护设计中技术难点分析

3.1 支护结构侧向土压力的计算

支护结构的计算, 首先是土压力的取值问题。目前国内普遍采用古典的朗肯土压力理论, 且假定支护结构是竖直的, 土压力的作用方向水平, 墙背光滑, 不计土体对支护体的摩阻力。朗肯土压力理论用到支护结构计算上时, 由于该理论的主动土压力和被动力土压力是建立在极限平衡状态概念的基础上。在实际工程中, 由于支护结构常常不允许产生达到被动极限平衡状态时所需要的位移, 实际的被动土压力一般均低于被动极限值。因此, 在进行支护结构计算时, 用朗肯土压力理论计算所得到的被动土压力是偏大的, 使用时需要折减。折减系数的取值与被动区上体的土质和支护结构的型式密切相关, 应根据被动区土体的土质和支护结构型式, 以及对支护结构位移限制的程度, 采用不同的折减系数。

3.2 用H.B1um理论计算悬臂式板桩墙支护结构

悬臂式板桩墙支护结构的内力计算, 目前多用H.Blum理论来求解。此理论假定坑底出现的被动土压力近似地发生在弯点下面, 并在这部分阻力的中心处 (C点) 用一个反力Rc来代替, 支护桩插入深度t0用X来表示, 它必须满足围绕C点使∑Hc=0的条件。由于土的阻力是向板桩方向逐渐增加, 使用∑Hc=0的等式时会得到一个较小的插入深度, H.Blum建议计算所得的X增加20%, 即插入深度t0=u+1.2X。

3.3 土水压力的计算

长期以来, 在对深基坑侧上压力进行计算时, 都是以朗肯理论和库仑理论为基础, 但这两种理论在使用过程中都存在着一些缺陷, 如围护墙达不到理论中的假设条件, 同时还围护墙的变形也缺乏考虑, 理论中的计算依据缺乏科学性。实际开挖的深入越大, 则会导致围护墙的变形和上压力也会随着发生变化。而且理论计算方法中, 对于深基坑周围存在的水位差和渗流效应缺乏考虑, 这就导致计算出来的土水压力值的准确性会与实际值之间存在着一定的差距。所以在进行土水压力时, 需要考虑周全, 不仅要对土体的应力状况和路径进行考虑, 同时还要对孔隙水压力和边界条件等进行充分的考虑。确保理论计算值与实际值之间相符合。

4 结束语

近年来, 深基坑在建筑工程施工中应用的范围较广, 由于其具有复杂、多变性, 所以在施工方案考虑不周, 极易导致突发问题发生, 给财产和人员安全带来较大的威胁。所以需要加强对深基坑技术的研究力度, 确保技术能够得以不断完善, 更好的适应当前现代化经济发展的需求。

摘要：近年来建设行业发展的速度较快, 建筑施工技术也得以较快的发展起来, 深基坑施工作为建筑施工中非常重要的一项工作, 其不仅具有复杂性, 而且对技术要求也较高。所以需要对深基坑支护结构进行合理设计, 确保其工程进度、质量和造价都能达到预期的标准。文中从深基坑支护方案设计要点入手, 对深基坑支护结构类型进行了分析, 并进一步对深基坑支护结构中技术难点进行了具体阐述。

关键词：深基坑支护,设计要点,结构类型,技术难点

参考文献

[1]黄镜华.深基坑支护结构设计理论及工程应用[J].科技信息, 2009, 35.

深基坑支护工程优化设计论文 篇5

该商业楼初步设计方案打算建设在地下1层，基坑设计的深度约为5.1m，相关配套设备的地下2层深度约为1层深度的2倍。正在使用的地铁站位于2条路的交叉口位置。车站主体外包尺寸为152.3m×17.6m，车站底板深度约16.5m，设计方案中预留的出入口的深度与2层地下设施的设计深度保持一致。交叉的2条道路均为主要干道，配备有相关的居民日常生活中常用的配置设施。其中，受商业楼基坑施工影响较为明显的居民配套设施为预留的雨水管，其施工建设的深度在3m左右。管底距出入口顶板较近，容易遭受到预留出入口在后续施工过程中对其造成的影响。

3.2设计方案的分析与优化

①围护桩墙、支撑的设计参数之间的比较。为了满足设计及计算的信息要求，根据相关规范对基坑稳定性、围护桩墙强度及变形控制等方面的要求，按照实际施工要求及建筑物的基本特征和功能需求设定好围护墙的各个参数。②模型的维度、尺寸以及相关参数。考虑到边界对现有建筑物的影响，统一将模型的边界确定为结构边界外侧25m。土体采用D-P方式进行施工，并在初始应力状态分析及开挖过程模拟阶段对土体赋予不同的弹性模量，围护结构、各层结构板和市政管线采用线弹性板单元进行模拟应用，内支撑结构采用线弹性梁单元模拟。③计算结果。基坑的最大水平位移出现在基坑底面以上接近坑底的部位，与基坑围护桩墙优化分析时常采用的.Winkle地基梁法算得的围护墙体变形具有相同的规律。在对基坑施工完成之后，既有预留出入口上方雨水管的变形小于其相邻两侧区域，源于该处水管底部距出入口顶板距离近，而出入口结构沉降小，对雨水管具有类似结构基础的承托作用。为降低基坑施工时该区域水管因较大差异沉降而增加的水管损伤风险，雨水管敷设施工时，已在预留通道两侧各设置1座检修井以增加管线对地层沉降的适应能力。地铁车站的底板变形呈现在近基坑开挖一侧较大，往远处逐渐减小的特征。其中，平面上位于既有预留出入口区域的变形梯度较大，原因为计算模型与所模拟的实际结构具有差异性。

3.3结果分析

通过上述方案的对比分析得出，方案1受到的环境影响较方案2、方案3大，但仍可满足周边建、构筑物的保护要求，特别是运营地铁的安全要求。商业基坑虽然说在设计及施工中面临开挖面积大、与地铁车站及管线的平行段长度长等诸多问题，但基坑与车站平行段间的水平净距位于基坑开挖的显著影响区以外，区基坑与车站既有预留通道的衔接段，基坑的主要变形为横断面方向，即平行于地铁车站的方向，且基坑沿深度方向设置3道内支撑体系，由此对车站的直接影响较小;地铁车站底板埋深大于本基坑的底板深度客观上符合相邻基坑开挖“先深后浅”的基本原则。同时，车站围护墙底的深度较大，对地层位移具有一定的隔断效果。因此，在具体的施工进行之前，优先选择方案1具有很高的商用价值和实践意义，值得各个相关单位关注和采纳。

4结束语

综上所述，需要结合深基坑支护工程施工经验结合工程建设目标的设定建立方案推算比较机制，对编制的施工方案进行比较分析，最终选出最佳的施工方案，保证符合技术要求，满足施工质量。

参考文献

1杨培明.深基坑工程支护方案的优化设计.现代物业新建设，，12(9)

2王永鹏，杨双锁，于洋，等.漫滩地层深基坑稳定性特征机理及支护方案研究.施工技术，，45(19)

针对边坡基坑支护设计实例探讨 篇6

关键词：边坡基坑支护 结构计算 工程实例

1工程概况

本工程现场地势起伏较大，总体西低东高。场地全部处在已征地红线范围内，现场场地开阔，周边无建（构）筑物。拟建房屋基础形式为人工挖孔桩，直径1m，嵌入基岩长度大于2m。

本次主要针对拟建场地范围内8栋和9栋楼的两层地下室基坑，以及场地北、东、南三面的山体护坡进行设计。其中基坑北面相连为山体护坡工程，基坑边线距离削坡坡脚为4.5m。基坑平面尺寸约为160×120m，大体呈凸矩形。现状地面标高56.4～59m（考虑场地整平和边坡开挖），地下室底板顶面标高为49.9m，底板厚度0.4m，垫层100mm，基坑设计深度7～9.6m；现状山体高程57.1～105.8m，边坡高度3.8～24m。现场总平面图。

2工程地质条件

场地属山前丘陵及冲积平原区，原为农田、荒地、采石场，场地北部、东部为丘陵，西侧及中部为冲积平原，总的地势为南、北、东高，中间低；场区在区域构造上属佛岗与肇庆两纬向构造带之间，广从大断裂的东侧，场区距该断裂大于25km。场区内及附近未见断裂构造通过，属构造运动相对平静区；场地岩土层自上而下划分为:人工填土(Qml)、耕植土层(Qpd)、第四系冲积层(Qal)、坡积土层(Qdl)、風化残积土层(Qel)及燕山期花岗岩(γ)等六大类。

场区地下水主要为第四系冲积层的淤泥质粗砂、粗砂、砾砂孔隙水及基岩裂隙水，地下水主要受大气降水及山前侧向迳流补给，钻探期间测得各孔地下水位埋深0.10～14.90m，水位变幅在1.00～2.00m。本工程范围没有砂层，故水量不丰富。

场区地下水对砼具弱腐蚀性，对砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

3边坡、基坑设计方案

3.1方案思路

基坑周边无既有建筑，据资料显示周边无管线。另根据地质勘察资料，本场地范围主要为素填土、粘性土，无淤泥和砂层，周边场地空旷，具备放坡条件。故在南侧和东侧部分地段考虑采用土钉墙支护，在北侧由于距离山体开挖边坡距离较近（约为4.5m），从整体支护分析，采用钻孔灌注桩加锚索的支护方式，桩顶采用冠梁连接，并在填土层设置φ550@400搅拌桩止水帷幕。边坡为永久结构，安全等级为一级，综合考虑地形地貌、地质条件后决定采用混凝土框格植草+锚杆支护形式，坡底采用2m高的浆砌毛石挡墙以体现整体的美观。

3.2对地下水的处理

场区地表存在较厚填土层，有一定的渗水性，主要由大气降水和地表散水补给。土钉墙范围采用泻水方案，桩锚地段设计采用φ550单排搅拌桩，相邻桩之间搭接150mm，形成封闭抗渗帷幕，并在山体边坡的平台上设置截水沟以拦截上体上方的来水。搅拌桩浆液为水泥浆，采用32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.5～0.6。桩长依地层、基坑深度变化且以进入不透水层不小于0.50m为宜，应在围护桩施工前做好。

基坑底部采用集水井处理，施工到底后及时浇筑砼垫层。为避免坑顶地表水沿因基坑桩顶位移而产生的裂缝渗入地下，增加基坑侧壁的土压力，基坑四周地面应进行硬化处理，处理方法采用5cm厚C15混凝土覆盖上部土体。

3.3结构计算

设计在结构计算时采用保守的计算参数，侧压力对填土层采用水土分算，粘性土采用水土合算，土压力计算采用朗肯土压力理论，并根据不同的开挖深度和地层条件分段计算，采用增量法模拟施工各个工况，其中重点是北侧基坑结合山体边坡的整体计算。

整体计算中首先需要对地质资料进行详细分析研究，搞清楚边坡范围内的岩土层分布情况以及结构面的走向分布规律，然后才能准确的建立计算模型。具体到实际中基坑范围采用φ800@900的钻孔灌注桩+三道预应力锚索进行支护，锚索采用两桩一锚，水平间距1.8m，入射角度25度。基坑与边坡之间的平台考虑20KPa的超载，高边坡的削坡部分作为基坑的上部放坡段考虑，边坡的锚杆等支护措施作为安全储备计算时不予考虑，除此之外，上部自然山体考虑为顶部的超载折算后进行输入。计算模型。

各岩土层支护设计参数主要依据勘察报告中的土工实验统计表，并参照行业标准《建筑基坑支护技术规范》以及《基坑支护技术规定》确定，详见表1。基坑及边坡总高度为24.4m，其中下部基坑深度9.6m，围护桩嵌固深度3m。计算结果为：围护桩最大弯矩为361KN.m（标准值），桩身最大水平位移为19mm，最大沉降量为20mm，三道锚索内力设计值分别为233KN、261KN、221KN，均采用2s15.2预应力钢绞线，长度分别为17m、15m、12m。支护结构整体稳定安全系数Ks1.393，抗倾覆稳定性安全系数Ks=2.541,均满足规范要求。

表1各岩土层设计参数

通过计算分析表明，本设计考虑基坑与边坡的整体作用而采用桩锚支护体系是可行的，可以满足上部边坡传递的侧土压力，通过深层滑裂面搜索分析，整个支护体系也是稳定的，各项安全系数均满足规范要求。

4结论及建议

通过本工程的设计实例，可以总结出一些经验以及其他还需要注意的地方，以供参考：

对于基坑和边坡相连的工程，采用本文所述的整体计算、模型建立方法是安全可靠的，相对来讲也是比较保守的。

地下水在岩土工程中的影响要充分重视，整个工程的排水系统需认真做好，对于边坡和基坑的截、排水沟尺寸、流向则需经过山体汇水面积的计算以及整体小区的规划最终确定，以保证水能顺畅的排走，保证工程安全。

如果岩土层软弱结构面平行于边坡面，则边坡设计时尚需采用折段线等方法复核边坡的受力以及变形，确保安全。

本工程正在施工进行中，通过监测资料显示，整体支护体系处于稳定状态，内力、位移等参数趋于收敛，这说明设计思路和计算方法是正确、稳妥的，可以为今后的类似工程起到良好的借鉴作用。

【参考文献】

[1]《建筑边坡工程技术规范》（第一版），中国建筑工业出版社，2002年6月；

[2]《建筑基坑工程技术规范》，冶金工业出版社，1998年8月；

[3]《工程地质手册》（第三版），中国建筑工业出版社，1992年2月；

[4]《建筑基坑支护工程技术规程》，广东省工程建设标准化协会，1998年1月。

PCMW工法基坑支护设计与分析 篇7

地下建筑迅速发展, 深基坑工程日趋增加, 各种类型的基坑工程建设不断加快, 同时发展了诸多支护方式。城市地下工程中, 为保证主体结构顺利施工, 基坑周边环境的安全, 对支护的要求较高。在软土地区, 基坑支护常采用的方式主要有:SMW工法桩、钻孔灌注桩及管桩[1,2,3]、PCMW工法桩等。

PCMW工法是一种在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入预制管桩形成的复合挡土、隔水结构[4,5,6]。即利用三轴搅拌桩钻机在原地层中切削土体, 同时钻机前端低压注入水泥浆液, 与切碎土体充分搅拌形成隔水性较高的水泥柱列式挡墙, 在水泥土浆液尚未硬化前插入支护管桩的一种地下工程施工技术。它能将预制的高强度支护管桩的高强度和大刚度与水泥土搅拌桩的抗渗性能有机结合起来。因其适用范围广、环保高效经济等优点, 可同时做挡土止水体系, PCMW工法桩既可单独使用, 又可结合内支撑、锚杆等支护形式共同作用。

本文结合南通假日广场基坑工程中PCMW工法围护结构实例, 探讨了PCMW工法与SMW工法的比较、PCMW工法与灌注桩结合止水桩的比较, 及PCMW工法施工技术与质量措施, 分析了监测数据, 以期能对同类基坑工程的设计、施工起到借鉴作用。

1 项目背景

1.1 项目概况

假日广场地块商办楼基坑支护工程位于南通市青年西路南侧, 三德大酒店东100.0 m。工程±0.000相当于黄海高程3.85 m, 场地标高按黄海高程3.60 m, 场地相对标高为-0.25 m。基坑规模:南北长约40.0 m, 东西长约88.0 m, 基坑边长约278.5 m。开挖深度5.5 m~6.6 m。该拟建地下室周边条件复杂, 东侧为河道, 南侧为居民小区, 西侧为商业用房及居民区, 北侧为青年中路。

基坑东侧为藏珑小区, 24层, 1层地下室, 距坑壁最近处约25.0 m;南侧、西南为段家坝小区, 6层, 无地下室, 砖混结构, 距坑壁最近处约10.0 m;西侧为办公楼, 7层, 无地下室, 距坑壁最近处约10.0 m;北侧为青年中路, 道路两侧埋设管线, 距坑壁最近处约8.0 m;场地西侧及南侧局部亦埋设管线。

1.2 工程地质与水文地质概况

基坑影响范围内地下水主要为浅层孔隙潜水。孔隙潜水赋存于第四系全新统冲积层中, 主要含水层为粉土和砂性土, 富水性一般。孔隙潜水主要受大气降水垂直补给及地表水体侧向补给, 地表水体与地下水呈互补关系。地形平坦, 径流缓慢。排泄方式为就地泄入地表水体、自然蒸发等。工程地层在约20 m深度范围内主要为粉土、粉砂, 各土层间水力联系密切。

据勘探资料, 在基坑影响范围内, 除表层填土外, 其余均为第四纪长江冲积层, 主要由粘性土、粉土、粉砂组成。支护设计计算所采用的土层主要物理力学性质参数详见表1。

2 PCMW工法应用与分析

2.1 基坑设计方案

根据上述的本工程支护设计的特点, 采用分段支护, 其支护形式也根据周边环境条件, 采用不同的形式。表2详细列出各分段的基坑支护形式。

其中, PCMW工法桩采用PHC600-AB130-11的管桩, 间距1 200 mm。冠梁采用宽1 100 mm、高600 mm的钢筋混凝土梁, 坑内采用2排ф850@1 800三轴搅拌桩进行加固, 支护形式与具体布置详见图1。

2.2 PCMW工法与SMW工法比较

目前国内基坑支护的形式很多, 但是主要的支护形式是工法桩以及钻孔灌注桩结合止水帷幕。其中, 工法桩又分为PCMW工法与SMW工法。二者对基坑支护作用基本相同, PCMW工法是指大直径预应力管桩复合支护墙, 即采用搅拌桩施工对地层进行加固, 同时在地层内形成一道类似于咬合排桩一样的水泥土墙, 在水泥土中的水泥尚未凝固时插入大直径预应力管桩, 形成由搅拌桩挡土止水、管桩承受侧向水土压力的组合结构, 管桩因其刚度大, 基坑位移很小[7];SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法, 即在水泥土桩内插入H型钢等, 将承受荷载与防渗挡水结合起来, 使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙均是在水泥搅拌土中插入劲性材料, 形成挡土与止水复合支护结构。以实际工程价格比较, PCMW工法比SMW工法每延米造价多约5%~10%, 如果地下结构施工周期较长, SMW工法型钢的租赁费用会增加, 两者费用将会接近。

2.3 PCMW工法与灌注桩比较

PCMW工法与常规的灌注桩结合水泥土搅拌桩相比, 整个支护体系占用土地少 (一般PCMW工法占用0.85 m~1.2 m宽, 而钻孔桩结合止水帷幕支护需要占用的宽度至少2.0 m~2.4 m) , 在施工进度和施工环境上有着较为明显的优势。管桩的置换土仅为灌注桩的25%~35%, 而且渣土硬结运输, 没有撒漏滴冒现象。这种优势对于处于城市范围的下穿有时是决定性的。

2.4 止水桩效果比较

图2表明了止水桩的平面布置形式。一般情况下, 采用SMW工法时, 为方便型钢顺利拔出回收, 均会在型钢表层涂刷隔离剂, 致使水泥土与型钢粘结性降低, 容易成为渗透点, 但采用PCMW工法桩时, 支护管桩无需拔出回收, 管桩在水泥土凝固硬化前插入, 使得管桩和管桩内、外水泥土形成一个整体的复合包裹体, 其防渗性能更加可靠。

采用PCMW工法, 管桩与冠梁直接连接。在主体施工期间, 通过预埋件和主体结构有效连接, 达到一定的抗浮效果。采用灌注桩结合止水帷幕的形式, 在支护的工作期间, 因土体变形, 钻孔灌注桩后的止水帷幕容易开裂漏水, 且渗漏点寻找处理困难, 而PCMW工法在这方面具有渗漏点明确, 堵漏灌浆方便简单的特点。

2.5 质量保证与安全性比较

PCMW工法中, 管桩采用预应力高强度支护管桩, 其具有轻质高强的特点。工程中, 预应力管桩由生产厂家预制, 检测中更容易保证其质量。在节约和经济造价方面, 提供相同抗弯强度的前提下, 管桩只消耗钻孔桩30%~50%的钢材和25%~30%左右的混凝土, 节约造价约25%以上。管桩的轻质高强、节约资源的特点非常符合我国节能减排的基本国策。在主体结构施工完毕后, PCMW工法因管桩的支挡作用, 有效地增强了U槽侧墙的抗弯抗剪性能, 而SMW因型钢的拔出回收, 不具备上述优点。

2.6 PCMW工法施工技术与质量措施

整个施工过程中, 应从原材料供应开始, 到桩机定位、钻进, 乃至桩的搭接、管钢的插入, 对各道工序层层把关, 以形成优质的围护结构体。本次PCMW将加强下述五个方面的控制:1) 桩机定位及垂直度控制。开机前必须探明和清除一切地下障碍物, 须回填土的部位, 必须分层回填夯实, 以确保桩的质量。桩机行驶路轨和轨枕不得下沉, 桩机平面定位误差不大于5 cm, 管桩定位误差不大于3 cm, 桩机垂直偏差不大于0.5%。2) 合理选择水泥土配合比。水泥宜采用42.5级普通硅酸盐水泥, 水泥掺入比选用20%范围, 水灰比选用1.5~2.0 (砂土中加大水灰比, 增大水泥掺量, 并掺入适量的膨润土) 。设计要求严格控制水灰比, 水泥浆搅拌时间不少于2 min~3 min, 滤浆后倒入集料池中, 随后不断的搅拌, 防止水泥离析。压浆应连续进行, 不可中断。3) 控制注浆量和提升速度。一般三轴搅拌机下钻搅拌时注浆的水泥用量约占总数的70%~80%, 提升时为20%~30%。三轴搅拌机搅拌下沉速度与搅拌提升速度应控制在0.3 m/min~2 m/min范围内, 下沉速度粘性土:0.5 m/min~1 m/min, 砂土:1 m/min~1.5 m/min;提升速度为1 m/min~2 m/min, 比钻进速度快1倍, 但不宜过快, 并保持匀速下沉与匀速提升。4) 做好桩与桩须搭接的工作:a.桩与桩搭接时间不应大于12 h;b.如超过12 h, 则在第二根桩施工时增加注浆量25%, 同时减慢提升速度;c.如因相隔时间太长致使第二根桩无法搭接, 则在设计认可下采取局部补桩或注浆措施。在接缝处补桩及作出明显标记, 开挖前再需注浆补强。5) 加强管桩的施工管理。

3 设计结果分析

3.1 计算条件

基坑支护体的设计计算采用规范推荐的竖向弹性地基梁法, 土的c, 值均采用固结快剪指标。计算中普遍区域地面施工超载都取20 k Pa。在支撑体系的计算中, 将支撑与冠梁作为整体, 按平面杆系进行内力、变形分析, 基坑稳定性验算结果详见表3。

3.2 结果分析

深基坑设计中计算及验算的主要内容包括支护结构的变形、坑底隆起、基坑倾覆和深基坑周围地层沉降。深基坑施工过程应对与基坑安全相关的各个方面进行监测。

总结上述分析并结合现场实测基坑位移 (见图3) , 由图3可知, 基坑最大位移为19.4 mm, 表明本工程采用PCMW工法支护形式顺作开挖方式能满足基坑开挖对周围环境的保护要求。

从基坑开挖过程的监测数据可以看出, 本工程基坑围护所采用的技术有效地控制了基坑位移, 保证了周边环境的安全和主体工程的正常施工。但三轴搅拌桩插管桩属于隐蔽工程, 影响施工质量的因素较多, 施工过程若稍有不慎或措施不当, 便会在施工中产生质量事故, 造成的损失较大, 直至影响工期, 并对整个基坑安全产生不利影响。因此, 必须对其施工过程每一环节都进行严格控制。

4 结语

PCMW工法是利用三轴搅拌桩钻具就地钻进切削土体, 同时在钻头端部将水泥浆液注入土体中, 经过充分搅拌混合后, 再将预应力支护管桩插入搅拌桩体内, 形成地下连续体作为挡土和止水结构。

PCMW工法的主要特点是对周边环境影响小, 有利于保护周边建筑及基础设施, 施工残土及泥浆很少, 有利于城市环保;成桩质量比较可靠, 桩体内置支护管桩, 与水泥结合增加桩体强度;基坑防水效果好, 且水泥掺入量高, 墙体属无缝连接, 具有较高的抗压和抗剪强度;工艺构造简单, 工程造价较低, 压缩工期的同时节约了人工费, 降低工程造价, 是一种值得推荐的基坑支护工法。本工程成功的实践可为今后类似工程提供一点借鉴。

参考文献

[1]葛鹏, 佴小彬.预应力混凝土管桩支护体系的设计与施工[J].地质学刊, 2010, 34 (1) :84-88.

[2]黄广龙, 李勇, 宰金珉, 等.预应力混凝土管桩在深基坑支护工程中的应用研究[J].建筑施工, 2010, 27 (4) :12-15.

[3]徐佩林, 傅红玉, 陈林.长短间隔悬臂现浇薄壁管桩基坑支护设计与施工[J].施工技术, 2011, 40 (344) :24-27.

[4]管鹤楼, 赵秀娟, 刘林.浅谈PCMW工法在基坑支护工程中的施工工艺及质量控制[J].公路工程, 2012, 37 (4) :175-180.

[5]耿平, 陆秀华, 蒋柏东.PCMW工法在深基坑工程中的应用[J].建筑技术, 2012, 43 (3) :231-233.

[6]周毅雷, 郭彤, 卫龙武.软土地区深基坑支护的PCMW工法及其现场测试研究[J].江苏建筑, 2010 (6/138) :58-60.

武汉某大厦深基坑降水设计分析 篇8

随着科学技术的进步和人类社会需要的增长, 地下空间得到大量的开发。在地下水位较高的地区进行基坑开挖施工, 极易产生流砂、管涌、坑壁土体坍塌等工程事故。为了保证此类地区的基坑施工安全和工程质量, 必须进行基坑降水[1]。

1 工程概况

项目位于武汉市建设大道745号, 该项目由1栋38层~55层塔楼及5层商业裙房 (带3层地下室) 组成, 主楼设4层地下室。基坑内裙楼区开挖深度为-19.2 m, 主楼区开挖深度为-21.2 m。地下室平面基本形状为方形, 面积约10 655 m2。

本项目四周高楼大厦林立, 还有高压线, 燃气管道, 输水管线, 人行道等建筑设施。根据实际工程需求, 地下室区及裙楼区基坑开挖至坑底时, 承压水头需降至-19.2 m以下, 主楼区基坑开挖至坑底时, 承压水头需降至-21.2 m以下。

2 场地地质条件

2.1 地层条件

本场地在勘探深度 (65.5 m) 范围内除表层分布有厚度不一的杂填土 (Q4ml) 外, 其下为第四系全新统冲积、冲洪积成因的粘性土及砂类土 (Q4al, Q4al+pl) , 下伏志留系泥质粉砂岩 (S2f) 。

2.2 水文地质条件

本场地分布有上层滞水及孔隙承压水两种类型地下水。上层滞水主要赋存于杂填土层 (Q4ml) 中, 无统一水面, 勘察期间测得其稳定水位埋深为0.9 m~1.8 m, 水量较少, 对于基本降水影响较小, 故可不考虑其对基坑降水的影响。孔隙承压水主要赋存于Q4al+pl层砂类土中, 含水层厚度约24 m, 上覆的Q4al粘性土及下伏S2f基岩为相对隔水层。水位观测资料表明, 现场实测平均地下水位为-12.2 m, 承压水水头高度年变化幅度在3.0 m~4.0 m之间。

3 降水方案设计

3.1 概述

基坑周边环境非常复杂, 要求降水引起的地表沉降控制在允许范围内, 以保证周边建筑及管线的安全。为了减轻对周边建筑物的影响, 基坑先采用地下连续墙加三轴搅拌桩加高压旋喷桩的形式围护, 然后再合理的计算涌水量、管井数及分布。

3.2 水文地质参数的选取及计算

根据抽水试验资料, 场地承压含水层概化渗透系数K=15 m/d。影响半径根据以下经验公式确定:

其中, R为影响半径, m;S为管井中水位降深, 9 m;K为承压含水层渗透系数, 取15 m/d。计算得R≈348 m。

3.3 基坑涌水量的估算

基坑涌水量用大井法计算, 承压非完整井公式如下:

其中, Q为基坑涌水量, m3/d;M0为含水层厚度, 取24 m;S为基坑设计水位降深, 取9 m (基坑深度皆取主楼的21.7 m) ;r0为引用半径, 取61 m (基坑概化为规则的方形, r0=0.59a, 边长a≈103 m) ;R0为含水层的引用补给半径, m。计算得Q≈10 693 m3/d。

3.4 单井最大允许出水量的估算

根据场地水文地质条件, 降水井应深入地下S2f的砂岩中, 完整井深为38 m, 过滤器进水部分长度为16 m。管井的单井最大允许出水量可按下列规定确定:

其中, q为单井最大允许出水量, m3/d;D为过滤管直径, 取0.273 m;l为过滤器进水部分长度, 取16 m。计算得q≈1 098 m3/d。

3.5 管井数量与布置

管径数量和井间距按下式初步确定:

其中, n为管井数量;L为基坑周长, 取412 m;α为基坑间距, m。代入式 (3) , 式 (4) 计算结果, n≈12, α=34 m。假设管井沿基坑边缘均匀布置, 则组成的承压干扰完整井群对基坑中心点的降深可用如下公式计算:

其中, Ssum为基坑中心总降深, m;ri为管井到基坑中心点的距离, m。经验算, Ssum≈9.1 m, 满足设计水位降深要求。井位的布置情况如图1所示。

3.6 降水井需满足的技术要求

1) 采用冲击成孔, 避免使用浓泥浆, 防止泥浆堵塞滤水通道。钻机到位后, 要安装稳正, 钻孔开凿圆、正、直, 井身倾斜度不超过1°。2) 井管壁厚不得小于5 mm, 滤水段开孔18 mm, 开孔率不小于20%, 包三层80目滤网, 井管连接段密封可靠, 井管居中, 偏差不大于1 cm。3) 滤料规格为1.0~3.0连续级配石英砂, 动水投滤料, 投放滤料时应沿井管连续均匀填入, 要求密实。投粘土球止水应捣实, 不架空, 发现中间卡塞时应及时处理, 并测量记录其位置和数量, 以保证填封密实。4) 自下而上逐段洗井, 至水清砂净。基坑周边降水井的深井泵放置深度约25 m。5) 抽水30 min (稳定流) 取水样, 含砂量控制在1/50 000以下。如抽水超过3个月时含砂量应小于1/100 000。成井完后, 应立即采用活塞洗井, 保证水位变化灵敏。降水井结构图见图2。

4 降水引起地表沉降估算

基坑开挖及降水后, 承压水位降低使周边土层产生附加荷载而导致相应的沉降[2], 从而引起周边建筑的变形破坏。根据规范, 承压水引起的最大沉降可用下式估算:

其中, Sω为降水引起的地面沉降值, cm;Ms为沉降计算经验系数, 取经验值0.30~0.90;Δσi为水位下降引起的各地层有效应力增量, k Pa;Δhi为受降水影响的各地层厚度, cm;Esi为各地层的压缩模量, MPa;n为计算的地层层数。

用理正软件通过式 (8) 计算得周边水位下降引起建筑物各点最大沉降量4.1 cm, 最小沉降量2.9 cm。经大量武汉工程实践表明:在粘性土层中, 降水时间达180 d, 其固结度不超过20%, 其沉降量在降水启动后, 沉降滞后效应非常明显, 在合理的降水设计和良好的施工质量的前提下, 降水引起的地面沉降量一般小于预测计算值, 且沉降比较均匀[3]。因此, 在基坑开挖过程中, 降水应遵循“按需降水, 分层降水”的原则, 并切实监视地下水位和地面沉降、地面变形, 以便作出应急反应。

5 结语

基坑工程是系统工程, 基坑降水设计需要结合场地各种地质环境条件。后期群井降水3 d后达到预期降水目标, 说明本次基坑降水设计基本满足工程要求。通过本文研究, 总结以下几点经验:1) 管井降水在长江边上砂土含水层中有较好的效果, 可为该地区基坑降水设计提供参考。2) 管井降水设计合理性的前提是地质资料的准确性。准确的地质资料提供准确的设计参数, 故地质勘察是后续工作的基础。3) 合理的概化计算模型是降水设计的关键。本次基坑降水设计中将含水层概化为均值各向同性, 基坑概化为方形, 基坑深度皆取以主楼为准, 沉降量计算中将压缩模量相近的粘土层合并。4) 基坑降水引起地面沉降是不可避免的, 需要采取相应的措施及应急预案。本次设计中采取地下连续墙止水帷幕, 然后再布置管井抽水。抽水过程中随时监测水位降深及周边地面沉降, 随时调整抽水措施。

参考文献

[1]王蓉.西安地铁五路口车站基坑降水设计[J].山西建筑, 2009, 35 (27) :111-112.

[2]金小荣, 俞建霖.基坑降水引起周围土体沉降性状分析[J].岩土力学, 2005, 26 (10) :1575-1581.

[3]何爽, 冯晓腊.长江隧道深基坑降水技术的应用[J].山西建筑, 2007, 33 (34) :24.

某商业街深基坑加固补强设计分析 篇9

本商业街工程位于一江心洲岛上, 商业街正对引桥, 为岛东西区的分界, 设地下室三层, 地下室面积约1万平方米, 开挖深度9.5～11.35m。场地的地质条件较为复杂, 自上而下分布的主要地层为:①杂填土:标贯修正值3.0～8.0击, 厚度1.20～8.60m;②淤泥质土:厚度0.40～3.35m, 局部钻孔有揭露;③ (含泥) 中砂:标贯修正值2.2～17.2击, 厚度6.20～17.80m;④淤泥质土夹细砂:标贯修正值1.5～9.2击, 厚度2.70～12.70m;⑤中砂:标贯修正值4.9～19.3击, 厚度0.70～4.10m;⑥碎卵石:厚度4.00～7.00m。

本场地地下水赋存于上部的 (含泥) 中砂层和下部的中砂、碎卵石、强风化花岗岩层中, 其中 (含泥) 中砂含水层属孔隙型潜水, 与附近岛外江水有直接的水力联系;中砂、碎卵石、强风化花岗岩含水层属孔隙型～裂隙型承压水。中砂、碎卵石、强风化花岗岩含水层初见水位标高为黄海高程-14.40～-19.70m, 稳定水位为-5.50～-8.50m, 统一测量场地地下水位为黄海高程1.80m左右, 相对标高为-7.65m, 受江水水位和季节性降水影响, 一般年变化幅度2.0～4.0m。

2 原基坑支护设计方案及施工中存在的问题

2.1 原基坑支护设计方案

该建筑物设地下室三层, 基坑东侧距离已建别墅约18m, 南北两侧距离驳岸约62～84m, 西侧距离其他施工单位临建约20m, 施工场地相对较为开阔, 西侧与下一期工程地下室连通。周围环境如图1所示。

基坑开挖深度9.5～11.35m, 基坑开挖深度内需支护的土体为杂填土及 (含泥) 中砂, 土质条件较好。底板以下约7.0～10.0m为淤泥质土夹细砂的弱透水层, 勘察测得混合地下水稳定水位为-7.65m, 与江水有直接水力联系。根据该工程的场地地质条件特点, 支护设计的难点是止水, 综合考虑方案可行性和工程造价等因数, 最后选择采用Φ600@450厚度为1500mm的水泥搅拌桩墙及背拉锚管的复合挡墙联合支护形式[1]。该方案经过专家论证及通过施工图审查后实施。基坑支护剖面如下图2所示。

2.2 原设计施工中存在的问题

支护结构原方案利用弱透水的淤泥质土夹细砂层与水泥土搅拌桩组合形成封闭的整体, 切断基坑与附近江水的水力联系。基坑场地内的残留地下水, 和地表雨水, 则通过降排水计算在基坑内设置的15个口径500mm的降水井以满足降水需要。因甲方工期要求紧, 原设计方案实施前未进行现场施工工艺可行性试验, 但在搅拌桩施工完成后进行试降水时发现, 地下水补给迅速, 降水无法达到预期效果。考虑到在强透水地层, 水泥搅拌桩有可能由于浆液流失严重难以成桩, 于是对水泥搅拌桩进行抽芯检测, 发现搅拌桩芯样长度不一, 最短的4.15m, 最长17.10m, 大部分芯样长度在8m左右。这与原设计中13～16m桩长且进入弱透水层不得小于2m要求相差甚远。通过分析发现:场地内土层③ (含泥) 中砂层的透水性强于勘察报告评价值, 是造成支护搅拌桩成桩效果不理想的主要原因;另外, 由于场地水文条件相对复杂, 上层潜水及下层承压水均不同程度的受江水潮汐的影响, 地下水可能存在径流, 这也是前期水泥搅拌桩在-5.0m以下相当数量不能成桩的关键原因;再有, 由于砂层较厚, 搅拌桩施工垂直度出现偏差, 导致水泥土墙下部出现开叉, 无法形成密闭的水泥土墙, 这也明显削弱水泥搅拌桩复合体的止水帷幕作用。

3 基坑加固补强方案及施工控制

3.1 基坑加固补强的方案选择

如何形成封闭的止水帷幕成为保证基坑加固补强方案是否成功的关键, 先后考虑的方案有:

①冲钻孔桩加桩间旋喷止水。

加固的安全可靠性高, 但因在原有搅拌桩中施工困难, 工期长, 造价高。

②地下连续墙。

加固的安全可靠性最高, 可是设备组织困难, 工期长且造价最高。

③高压旋喷桩。

加固的安全可靠性中等, 但不会破坏原有搅拌桩, 工期最短, 且相对前面两个方案, 造价最低。

因此, 选择高压旋喷桩加强止水帷幕[2][3]。

3.2 基坑加固补强的原位试验

为检验高压喷射注浆桩施工工艺及锚管施工工艺在现场水文地质条件下的可行性, 同时为下阶段的整个基坑的补强加固提供施工参数, 先在基坑东北侧角部做了原位试验。原位试验具体做法如下, 在原先施工的搅拌桩后侧布设一排高压旋喷桩 (桩径1.2m, 桩间距0.9m) , 并通过增设一排相同的圆弧段高压旋喷桩, 在基坑角部形成一个小型基坑;待高压旋喷桩水泥龄期达到后, 进行降水并分层开挖, 同时进行四排锚管施工。工艺试验平面布置及剖面如下图3所示。

从三重管高压喷射注浆桩完成后进行的降水试验结果来看, 整个围井的内残留的地下水能迅速抽光, 降水井中地下水位在标高-14.00处保持稳定, 在随后开挖进行的锚管施工中也未见地下水位提升。这证明通过高压喷射注浆桩对原有的水泥土搅拌桩进行补强, 能截断渗流路径, 可以形成封闭的止水帷幕。同时, 对高压喷射注浆桩进行抽芯检测, 所抽取的芯样均达到设计长度11.5m, 这表明三重管的高压喷射注浆工艺在受江水潮汐影响的厚含水砂层中成桩的垂直度和完整性是可以保证的。

另外, 传统锚杆工艺是先成孔, 后下杆体, 而厚含水砂层中的成孔困难, 容易出现塌孔、流砂、突涌等现象, 即便使用套筒跟进钻机, 也未必奏效。因此本工程使用管径48mm的无缝不锈钢管做为杆体, 直接用普通潜孔冲击转机, 将锚管锤击进入厚砂层, 成孔和下杆体一次完成, 并通过设置止浆袋, 如图4所示, 封堵住锚管内空隙。此项工艺改进成功地施工了围井中最地下一排, 标高为-12.45m处的锚管, 顺利解决了承压水的反涌和富水层锚杆施工的难题。现场拉拔试验表明, 单根锚杆的极限抗拔力达到125kN以上, 满足了设计所要求的100kN抗拔力, 这也直接验证了加固补强设计所采用的设计参数的可靠性[4]。

3.3 加固补强设计

加固补强设计出发点如下:①先通过在标高-7.45m处设立8.5m的大平台将11m左右的深基坑分解成为一个5m、一个6m的小基坑, 这样做的目的, 一方面除了发掘场地的有利施工条件, 将标高-7.45m以上部分尽量放坡卸荷, 另一方面通过大平台将上、下两级坡的潜在滑动影响线水平错开;②对于标高-7.45以下部分, 在原先施工的搅拌桩后部增设高压旋喷桩 (Φ1200@900) , 顶标高为-9.45m, 底标高为-21.95m, 同时为了解决高压旋喷桩的桩身抗弯刚度不足的问题, 在旋喷桩中心插入长6米的10#工字钢, 工字钢插入-7.45平台地面以下深度2.5m。具体剖面修改如图5所示。

该加固补强设计方案从经济角度出发, 尽量充分利用原有的搅拌桩, 通过增设高压旋喷桩, 成功形成复合止水帷幕;同时该场地地质条件复杂, 地下水受江水潮汐影响, 常规的桩锚结构做法中应用的灌注桩施工较为困难, 通过充分利用砂层水泥土桩的刚度, 并利用工字钢加强高压旋喷桩的桩身抗弯刚度[5]。

3.4 施工控制措施

为了保证基坑支护施工的安全, 提出了以下施工要求:

①高压旋喷桩施工中添加适量水玻璃, 并加大回灌量, 降低提升速度以确保旋喷桩的施工质量;

②基坑开挖应与基坑支护、降水配合进行, 分阶段分层开挖, 不得超挖。在开挖过程中发现基坑侧壁有搅拌桩开叉形成的漏洞应及时封堵;

③锚管钻孔施工时, 应严格做好钻孔止水工作, 避免钻孔渗水、流砂。

基坑土方开挖后, 支护结构的位移很小, 除东南角一个点位移最大为28mm, 其余各点位移均在20mm以内, 并且很快达到稳定, 对周边几无影响。

4 结语

通过采取一系列的补强设计和施工控制措施, 该基坑在开挖过程和地下室施工过程中, 地下水水位始终控制在基坑底板下, 整个支护体系变形控制在安全范围内, 基坑支护结构工作正常, 未出现异常现象, 这表明该支护加固补强处理是成功的。

通过对该基坑支护结构的动态设计和施工实践, 有以下几点体会供参考:

①水泥土搅拌桩在受潮汐影响的厚含水砂层中施工质量差, 不易形成连续密闭的水泥土墙, 严重削弱了墙体的止水作用, 在类似场地基坑支护中应慎用;

②锚杆支护在无法避开潮汐及承压水影响的砂层中施工时, 建议杆体材料选用无缝钢管, 钻孔和下杆体一次完成, 避免出现塌孔;并通过设置止浆袋, 解决承压水的突涌的难题;

③在场地条件复杂的情况下, 有必要的先进行原位试验或试验性施工。通过原位试验一方面可以检验设计方案的可行性, 另一方面可以为整个基坑支护的动态设计提供更为合理的设计参数;

④深基坑支护方案的确定必须全面分析工程地质水文资料、周边环境和地下结构的特点, 从安全、经济和工期等方面综合考虑进行多方案比较, 以确定更为合理的方案。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院, 建筑基坑支护技术规程 (JG J 120-99) [S]北京:中国建筑工业出版社, 2000.

[2]余志成, 施文华, 深基坑支护设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997

[3]刘建航, 侯学渊, 基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.

[4]程良奎等, 岩土锚固[M], 北京:中国建筑工业出版社, 2003

某基坑支护设计及现场监测实例分析 篇10

武汉市某公共租赁房项目由7栋住宅楼、沿街商场、幼儿园及一层整体地下室组成,其中1-1#和1-2#、2#～5#楼位于该整体地下室范围内。基坑主楼范围开挖深度为7.45 m,纯地下室范围开挖深度为6.25 m。基坑平面大致呈平行四边形,开挖面积约16 500 m2,周长约519 m。

基坑北侧地下室外墙距用地红线约12.0 m,红线外为空地;东侧地下室外墙距拟建6#楼最小距离为15.00 m,目前6#楼未建;地下室外墙距用地红线约54.5 m,红线外33.0 m处为新城十五路;南侧地下室外墙距用地红线最小距离约10.0 m,红线外为团结南路(团结南路为使用中市政道路);西侧地下室外墙距用地红线最小距离约10.0 m,红线外为台中一路(台中一路为使用中市政道路)。

2 场地岩土工程条件

拟建场区地势平坦,高程在21.03～22.73 m之间,地貌单元属汉江I级阶地冲积平原。基坑影响深度范围内自上而下主要分布有厚度不一的素填土(Qml),第四系全新统冲积(Qundefined)成因的粘性土及湖积(Qundefined)的淤泥质粘土、第四系全新统冲积(Qundefined)成因的砂性土,下伏基岩为志留系中统坟头组(Sundefined)泥岩。构成本基坑坑壁的土层主要有:(1)素填土、(2-1)粘土、(2-2)粘土,基坑坑底座落在(2-1)层粘土、(2-2)粘土中,局部基底分布有(2-3)淤泥质粘土。(2-3)层土土质情况差,对基坑支护尤为不利。

根据勘察报告,本基坑开挖时对基坑有影响的地下水主要分为上层滞水和承压水两种。上层滞水主要储存在上部杂填土中,承压水储存于下部砂性土中,层厚约38 m,为强透水层,承压水水头埋深约为2.0 m。基坑开挖深度影响范围内土层参数如表1所示。

3 基坑支护与地下水控制方案设计

3.1 基坑特点分析

该基坑主要有以下特点:

1)基坑开挖面积大,达16 500 m2,基坑开挖深度达到6.25～7.45 m,对于一层地下室属于深基坑;

2)基坑周边环境相对宽松,若设置支护桩,桩顶有一定的放坡空间;

3)基坑范围内,各不同深度的坑壁地层分布有所不同,同一深度的坑壁地层分布亦不均匀。坑底部分存在软～流塑状的淤泥质土,对基坑整体稳定性不利;

4)承压水水头较高,基坑开挖易发生突涌现象。

3.2 基坑支护方案

根据以上特点,经多方案计算分析及经济对比,确定该基坑支护方案如下[1]:

1)北侧支护深度7.45 m,场地相对较空旷,坑底分布有6.7 m厚淤泥质土,采用二阶放坡+悬臂排桩支护,桩顶标高控制在地面下4.5 m。支护桩桩径为Φ700@1000,桩长12 m。桩顶放两级坡,一级坡高2.2 m,二级坡高2.3 m,坡比1∶1.0,坡脚卸荷平台宽6.0 m。

2)东侧支护深度6.25～7.45 m,场地相对较空旷,坑底无淤泥质土分布,采用二阶大放坡支护形式。

3)南侧和西侧支护深度7.45 m,场地相对较紧张,坑底分布有2.5～6.5 m的淤泥质土,采用悬臂排桩+被动区加固支护,桩顶控制在地面下3.0 m。支护桩桩径为Φ600@900,桩长12 m。桩顶放一级坡3.0 m,坡比1∶1.0,卸荷平台宽4.0 m。被动区加固宽度7.3 m,采用阶梯型加固模式,加固厚度2.5～5.5 m。

3.3 地下水控制方案

1)基坑周边支护桩外侧均设置二排水泥土搅拌桩做防渗帷幕,桩顶放二阶坡段和二阶大放坡段均在卸荷平台前缘设置了二排水泥土搅拌桩做防渗帷幕。水泥土搅拌桩搭接150 mm,有效桩长一般进入基坑底以下2 m。

2)地下水水头较高,为防止基坑开挖过程中发生突涌事故,整个基坑共设置了12口深井降水,单井深25 m,井径550 mm,单井平均出水量1 200 m3/d。

4 支护结构计算

土压力标准值采用朗肯理论公式分层计算,支护体系极限平衡按等值梁法计算,弹性抗力按m法计算[2]。

1)基坑北侧悬臂桩计算结果见图1。

2)基坑南侧及西侧计算结果见图2。

北侧支护桩位移计算结果51 mm,由于基坑北侧为征地范围,且不存在需要保护的建筑物及管线等,在二级基坑变形限值范围内。基坑南侧和西侧支护结构位移为17 mm,满足规范要求。

5 基坑监测

基坑在开挖过程中进行了监测,并通过监测数据指导基坑工程施工的全过程[3]。按照基坑重要性等级,一共布设了支护桩桩顶水平位移监测点18个。

根据基坑监测单位提供的基坑现场监测点平面布置图,基坑北侧、南侧及西侧支护桩桩顶水平位移监测布置图如图3所示。

根据监测数据结果整理的桩顶水平位移曲线如图4～图6所示。

根据《基坑工程技术规程》(DB 42/159—2004),二级基坑支护桩水平位移监测报警值为60 mm(累计位移量)。

北侧ZCW1～ZCW3及西侧ZCW16、ZCW18监测点观测最大值均未达到报警值,最大位移量为监测点ZCW16第35 d的观测值,为5.69 mm。

南侧ZCW12、ZCW13测点位移量均已超过报警值,其中ZCW13监测点第42 d位移量已达到101.19 mm。ZCW12及ZCW13监测点位移量均在第14 d急剧增大,现场目测到南侧支护桩后出现一条裂缝,长30 m宽20 mm,监测方下达了工程联系单。经过转移该处的施工材料,并将卸荷平台标高降低了约0.5 m之后,变形量没有再次急剧增大,变化趋势也趋于稳定。

6 基坑支护效果和经验

1)对于基坑底有软土的工程,若场地有条件,采用放坡减载的支护方案技术可行且最经济;若场地条件有限,则可采用放坡+悬臂排桩支护或悬臂排桩+被动区加固的联合支护方式。从桩顶位移监测结果来看,该工程的支护方式是安全合理的。本工程的基坑变形控制达到预期目的。

2)在武汉汉口长江(汉江)Ⅰ级阶地广大地区,采用深井降水措施控制地下承压水方案技术可行;

3)一个深基坑的成功实施,必须有好的监测措施做保证,坚持以“信息法”施工指导基坑开挖。

参考文献

[1]JGJ120—2012,建筑基坑支护技术规程[S].

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