基坑支護(hù)資料

1、軟土地區(qū)深基坑支護(hù)設(shè)計實例分析  杭州市勘測設(shè)計研究院 邊俊波浙江省綜合勘察研究院 李根華    【摘要】通過對軟土地區(qū)某深基坑支護(hù)工程的實例分析，揭示了在軟土地區(qū)進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計的特點及難點，分析了圍護(hù)樁、樁間擋土方式及對周邊環(huán)境的影響程度，為今后類似深基坑工程設(shè)計提供了依據(jù)并積累了經(jīng)驗。0引言     目前由于土地資源趨緊，高層建筑不斷涌現(xiàn)，城市土地利用對提高容積率的需要以及建筑結(jié)構(gòu)及功能上的要求，地下工程已由過去的一層發(fā)展到二層或三層，開挖深度也相應(yīng)增加。目前在軟土地區(qū)深基坑支護(hù)方法較多，但問題也不小。本文通過某深基

2、坑支護(hù)設(shè)計實例分析，揭示了在軟土地區(qū)進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計的特點及難點，并提出了設(shè)計、施工防止措施。1 設(shè)計基坑的基本情況 1.1工程概況     本工程位于瑞安市安陽新區(qū)，基坑平面尺寸為75m×140m，地下室占地面積近9000m，工程由A、B、C座三幢單體組成，其中B、C座設(shè)二層地下室，地下一層樓面標(biāo)高-3.85m、地下二層樓面標(biāo)高分別為-7.65m和-8.40m，基坑開挖深度7.70m9.05m，電梯 井局部開挖達(dá)11.20m；A座設(shè)一層地下室，基坑開挖深度3.85m5.35m。工程樁采用700mm 800mm鉆孔灌注樁，基坑周邊采用上翻地梁，所有承臺

3、均下翻。本次設(shè)計對象為B、C座地下室基坑。1.2場地土構(gòu)成與特征    根據(jù)巖土勘察報告，基坑開挖及影響范圍內(nèi)的地層分布如下：    -1雜填土：灰、黃灰色，稍濕，松散狀。成分為碎石、礫砂及粘性土，夾雜生活及建筑垃圾，土質(zhì)不均勻。層厚0.5m1.3m。    -2粘土：褐灰、灰黃色，可塑軟塑狀，中高壓縮性。含少量鐵錳質(zhì)氧化斑點或結(jié)核。層厚0.5m2.2m。    -1淤泥：灰、青灰色，流塑狀，高壓縮性，水平微層狀構(gòu)造。局部含少量粉細(xì)砂、貝殼細(xì)碎片及半炭化植物殘屑。全場分布，層

4、厚比較平均，達(dá)12m左右。該層土含水量高達(dá)58.8%。-2淤泥：灰、青灰色，流塑狀，高壓縮性，水平微層狀構(gòu)造。局部含少量貝殼細(xì)碎片及半炭化植物殘屑。全場分布，厚度達(dá)13m左右。該層土含水量高達(dá)65.7%。 淤泥質(zhì)粘土，灰色，軟塑狀（局部可塑狀），高壓縮性，水平微層狀或鱗片狀構(gòu)造。局部含少量粉細(xì)砂，偶見貝殼細(xì)碎片及半炭化植物殘屑。全場分布，厚度為9.217.1m。    各土層主要巖土工程特性指標(biāo)見表1。    表1 各土層主要巖土工程特性指標(biāo)層號巖土名稱 (kN/m3) c(kPa) (°)-1 雜填土 18.08.010.

5、0-2 粘土 18.516.012.0-1淤泥16.58.06.8-2 淤泥 16.07.06.5 淤泥質(zhì)粘土18.21010注： c、值為固結(jié)快剪指標(biāo)本場地地下水主要為上部淺層粘性土中的孔隙潛水和下部埋藏較深的圓礫層中的微承壓水。上部淺層粘性土中的孔隙潛水主要接受大氣降水和員當(dāng)橋河水的補(bǔ)給，且具季節(jié)相關(guān)性，該層屬弱透水層，滲透系數(shù)一般在10-610-8cm/s數(shù)量級之間。下部圓礫層埋藏比較深，在地面下69米左右，屬微承壓水層，對本工程基坑開挖沒有影響。場地內(nèi)地下水對混凝土具弱腐蝕性，屬分解類腐蝕；對氧能自由溶入地下水的鋼結(jié)構(gòu)和干濕交替環(huán)境下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有中等腐蝕性。1.3 基坑

6、周邊環(huán)境條件     基坑?xùn)|側(cè)為火車站南路，已建成通車，人行道距離基坑最近處僅有2.4m，道路靠基坑側(cè)人行道上分布有電力管線、通訊管線；北側(cè)為規(guī)劃道路，基坑距離該側(cè)道路紅線僅為4.5m；東南角為已施工的安陽廣場，為該市重點工程，已建造完畢，其主體結(jié)構(gòu)距離基坑18米左右，廣場道路外邊線距離基坑只有67m，道路鋪設(shè)的均為花崗石，廣場主體結(jié)構(gòu)與道路內(nèi)邊線間為斜坡綠化帶，綠化帶填土最大高度達(dá)3.0m；基坑西側(cè)為A座地下室基坑，與本基坑相連。場地北側(cè)距離基坑6075m為員當(dāng)橋河（內(nèi)河）?；又苓叚h(huán)境情況詳見附圖1。附圖1附圖22 基坑支護(hù)方法選擇 2.1 基坑特點 

7、0;   (1)本工程B、C座樓有兩層地下室，基坑開挖深度比較大，車庫部分板底的挖深為7.7m，B、C座承臺比較密集，到承臺底的開挖深度為8.3m，電梯井局部挖深達(dá)11m；A座樓開挖深度較淺，到板底淺區(qū)開挖深度為3.85m，深區(qū)開挖深度為4.75m；    (2)場地周邊空間比較緊張，離周邊道路紅線比較近，基坑?xùn)|面的車站南路上的管線也比較多，南面為安陽廣場；    (3)場地地質(zhì)條件差，淤泥層巨厚且含水量極高，蠕變性強(qiáng)，地基承載力極低；    (4)基坑形狀復(fù)雜、平面尺寸大，施工工期長

8、，基坑暴露時間比較長；2.2 基坑支護(hù)方案比較分析     (1) 土釘墻方案 本工程場地比較小，不具備放坡條件和卸土條件，基坑開挖深度范圍內(nèi)全部為淤泥土層，土釘抗拔力低，效果很差。且本場地周邊環(huán)境比較復(fù)雜，周邊道路管線及建筑對地面沉降非常敏感。本方案可靠性差。    (2)地下連續(xù)墻方案 該方案施工技術(shù)要求較高，造價也高，為確保地下室外墻不滲水，常設(shè)襯墻，這樣即增加了費用，同時也減小了地下室的空間。本方案經(jīng)濟(jì)性差。    (3)排樁加一道內(nèi)支撐方案 如果支撐設(shè)在地下一層樓面以下，當(dāng)支撐拆除后，圍護(hù)樁的懸

9、臂高度很大，對圍護(hù)樁的受力不利，位移難以控制。如果支撐設(shè)在地下一層樓面以上，經(jīng)過試算，樁身彎矩和支撐軸力均很大，造成鉆孔樁及支撐成本偏高。另外，采用一道支撐時，由于坑底土性質(zhì)差，為保證支護(hù)體系本身的穩(wěn)定性，圍護(hù)樁的插入深度大，同時為了控制坑底的土體位移，被動區(qū)土體還需進(jìn)行大量的加固。本方案安全性和經(jīng)濟(jì)性差。    (4) 排樁加二道內(nèi)支撐方案 采用鉆孔樁加內(nèi)支撐的方案是比較經(jīng)濟(jì)合理的。該方案屬傳統(tǒng)的基坑圍護(hù)方式，技術(shù)成熟，施工質(zhì)量容易保證。通過對支撐在豎向和平面內(nèi)的合理布置，可使土體變形得到有效控制，同時樁身彎矩又比較小，從而達(dá)到安全性和經(jīng)濟(jì)性的最佳平衡。本工程采

10、用該圍護(hù)體系，樁間擋土采用專家提議的噴射砼方法。3 基坑支護(hù)設(shè)計 3.1 基坑支護(hù)分區(qū)     一般情況支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)基坑開挖深度、土層條件、基坑周邊環(huán)境情況進(jìn)行分區(qū)計算。本工程場地土層條件基本上比較平均，周邊地梁均采用上翻形式、承臺下翻，基坑開挖深度分別計算至板底和承臺底：對周邊承臺較小(主要為單樁承臺)且分布稀疏處取至板底標(biāo)高，對承臺尺寸較大且分布較密集處取至承臺底標(biāo)高。本工程分三個計算分區(qū)：開挖深度分別為7.70m、8.30m、9.05m。3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計     擋土體系：分區(qū)一，開挖深度7.70m，采用700直徑鉆孔灌注

11、樁，樁間距900，樁長22.4m；分區(qū)二，開挖深度8.30m，采用800直徑鉆孔灌注樁，樁間距1000，樁長24.0m；分區(qū)三，開挖深度9.05m，采用800直徑鉆孔灌注樁，樁間距1000，樁長26.0m；樁凈距200mm，樁間噴射砼防止擠土。樁身混凝土強(qiáng)度為C25。    坑內(nèi)高低差：電梯井均位于基坑中間布置，其大承臺尺寸為5.8m×8.8m，承臺底與周邊底板底按60度設(shè)計，其高差為3.25m。圍護(hù)方案采用鋼板樁結(jié)合小角撐和對撐支護(hù)處理。    支撐體系：設(shè)二道砼內(nèi)支撐，第一道支撐面標(biāo)高-1.65m、第二道支撐面標(biāo)高-6.

12、35m。所有支撐結(jié)構(gòu)均采用C30現(xiàn)澆砼，冠梁截面為1000×700，腰梁截面為1100×800，支撐截面尺寸分900×900、800×800、600×600三種。支撐體系平面布置見附圖2。    支撐豎向布置：支撐豎向布置時應(yīng)有效控制土體變形（包括淺層的和深層的位移），同時樁身彎矩又要比較合理，另外兩道支撐間的間距要保證挖土機(jī)械和運(yùn)輸車輛可以直接下坑作業(yè)，各層樓板施工的方便性以及換撐的處理。本工程共設(shè)48根支撐立柱樁，其中利用工程樁作立柱樁的有16根。立柱樁采用鉆孔灌注樁，坑底以上的部分采用“口”字形格構(gòu)鋼柱，鋼構(gòu)

13、柱插入鉆孔樁中2.0m，立柱樁施工前應(yīng)將鋼構(gòu)柱與鋼筋籠焊接后一起置入。鋼構(gòu)柱上應(yīng)設(shè)置止水鋼片，止水鋼片應(yīng)在基坑開挖至坑底后、澆注底板前于底板中部焊上。    施工順序：由于本基坑西側(cè)即為A座地下室基坑，開挖深度在3.85m4.75m之間，由于A座地下室基坑采用土釘墻施工，如果兩者的施工順序安排不合理，將會對本基坑支撐體系造成很大影響。設(shè)計要求A座地下室基坑在本基坑施工至地下一層樓板并且換撐完成后開挖土方。3.3 基坑監(jiān)測設(shè)計    由于地下工程有許多不可抗拒和難以預(yù)測的因素，可能使圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，甚至造成基坑坍塌。通過監(jiān)測，可以及時掌握

14、基坑變形、圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀況及相關(guān)因素，掌握基坑開挖對周邊環(huán)境影響程度，對施工控制和指導(dǎo)施工起重要的作用。所以，基坑圍護(hù)監(jiān)測必不可少。本工程布置的主要監(jiān)測項目有：土體深層位移監(jiān)測、水位觀測、支撐軸力監(jiān)測、圍護(hù)樁及支撐立柱樁沉降觀測和周邊環(huán)境沉降觀測等項目。見附圖2。3.4 基坑降(止)水系統(tǒng)設(shè)計     本工程場地在基坑開挖深度范圍內(nèi)及坑底相當(dāng)深度范圍內(nèi)均為不透水層，故不需進(jìn)行專門降水設(shè)計，只需進(jìn)行簡單的排水即可。本工程在基坑頂部周邊設(shè)置貫通的地面排水溝，排水溝每隔40m設(shè)一集水井，所有場地內(nèi)地面雨水、施工廢水經(jīng)排水溝、集水井至少一級沉淀后方可排入市政管網(wǎng)中。施工過

15、程中，在基坑內(nèi)視實際情況設(shè)置臨時的排水溝和集水坑，臨時排水溝和集水坑應(yīng)在離開圍護(hù)樁邊至少4.0m以外設(shè)置。3.5 基坑支護(hù)施工效果分析     位移監(jiān)測值偏大 地下室施工至±0.000時位移監(jiān)測在57.2mm122.59mm，平均75.66mm，超出設(shè)計控制位移值較多。其中最大位移122.59mm發(fā)生在CX6號孔處，該孔位置在挖土過程中出現(xiàn)過樁間流土現(xiàn)象，當(dāng)日日位移超過50mm，造成測斜孔破壞，后在附近補(bǔ)打一只測斜孔，位移值進(jìn)行累計。根據(jù)位移監(jiān)測曲線來看，所有測孔最大位移均發(fā)生在基底以下2.0m基底以上0.5m之間的位置，與設(shè)計情況基本相符。樁間流土、土

16、體蠕變變形及第二道支撐施工時間較長是造成位移值偏大的主要原因。    第一道支撐軸力設(shè)計最大值為3896kN，位于編號ZL-1的對撐桿件上，發(fā)生在第二道支撐拆除后的工況，實際監(jiān)測最大值為3500kN，軸力值的大小、產(chǎn)生的工況同設(shè)計情況比較接近；第二道支撐軸力設(shè)計最大值為8250kN，實際監(jiān)測最大值為5050kN，比設(shè)計值小近40%，究其原因，可能是第二道支撐施工時間過長，土體應(yīng)力釋放較完全而導(dǎo)致實際軸力比設(shè)計值小很多，從圍護(hù)樁外側(cè)土體位移監(jiān)測就可說明這一點。    樁間流土 基坑開挖期間，由于挖土與樁間噴射砼配合不合理，基坑邊共有67

17、處發(fā)生樁間流土現(xiàn)象。基坑北側(cè)的寺廟無法拆除，土建設(shè)計單位將地下室進(jìn)行了調(diào)整，圍護(hù)邊線在該處形成了一只內(nèi)陽角。在挖土至第二道支撐標(biāo)高以下土方時，該處出現(xiàn)了較大的樁間土流失，場立即采取了應(yīng)急措施：坑內(nèi)回填土方，坑外設(shè)置警戒區(qū)，土體穩(wěn)定后用鋼板焊接在鑿出的圍護(hù)樁主筋上進(jìn)行封堵，挖至基底標(biāo)高后，該區(qū)域首先鋪設(shè)墊層封底。    施工結(jié)束后，基坑周邊的地面沉降在24mm 54mm之間，廣場主體與附近綠化帶交界處出現(xiàn)了較大的豎向裂縫，最大裂縫寬度有50mm左右，距離基坑邊20m左右。廣場主體結(jié)構(gòu)為樁基礎(chǔ)，綠化帶為回填的斜坡，填土高度大概有3.0m，從主體結(jié)構(gòu)坡向地面道路。根據(jù)沉

18、降觀測發(fā)現(xiàn)，廣場主體結(jié)構(gòu)沉降僅有23mm，廣場路面沉降在1020mm之間，最大沉降發(fā)生在綠化帶上，達(dá)54mm。分析其原因，估計是由于樁間土體流失、土體蠕變變形及回填土自身固結(jié)沉降引起。4 結(jié)論     (1) 淤泥土蠕變性強(qiáng)，基坑工程設(shè)計時應(yīng)引起足夠的重視，采用排樁支護(hù)時樁間應(yīng)采取有效的措施防止樁間土體流失。對于二層地下室，排樁支護(hù)時采用樁間噴射砼防擠土效果不明顯，建議采用水泥攪拌樁進(jìn)行嵌樁或在圍護(hù)樁外側(cè)單獨設(shè)置防止樁間擠土的措施。    (2) 基坑邊線設(shè)計時應(yīng)盡是避免出現(xiàn)內(nèi)陽角，特別是在軟土深基坑中，陽角處易形成應(yīng)力集中，成為圍護(hù)體系中的薄弱環(huán)節(jié)。    (3) 軟土基坑施工時，應(yīng)合理組織安排挖土，支撐形成的時間要求比較迅速，特別是采用二道支撐時，第二道支撐的形成要快。    (4) 圍護(hù)樁以受水平力為主，只要其樁長能滿足整體穩(wěn)定性、抗傾覆和坑底土抗隆起穩(wěn)定，即使樁端位于性質(zhì)極差的淤泥土層上，圍護(hù)樁的沉降量