優(yōu)化基坑圍護方案控制圍護體變形的研究

1、PAGE PAGE 9優(yōu)化基坑圍護方案，控制圍護體變形的研究作者：董澤榮 張志華摘要某基坑工程，位于鬧市區(qū)，通過不斷優(yōu)化設(shè)計方案，確定“先兩邊后當(dāng)中”的開挖方案，并在基坑局部加設(shè)第三道砼支撐，確保臨近老建筑（以下簡稱A樓）及周圍道路地下管線的安全。關(guān)鍵詞深基坑 圍護體系 建筑物保護 挖土 支撐優(yōu)化 1工程概況該工程總建筑面積52023 m2，地下二層，地上主樓分別為25、27、28、29層?；A(chǔ)形式為樁基，結(jié)合鋼筋混凝土箱型基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)體系為框架剪力墻?；用娣e5800m2，基坑呈不規(guī)則三角形，場地標(biāo)高為0.60m，主樓及地下車庫坑底標(biāo)高分別為12.11m和11.01m，基坑深度分別為11.51

2、 m和10.41m，局部挖深達到14.51m?；幽厦婢o鄰A樓，北面靠近交通干道，道路地下管線由近及遠(yuǎn)分別為信息30孔0.50，電力1/0.60，雨水300，燃?xì)?00/1.10，燃?xì)?00/1.10，電力15孔/1.20，給水150/0.90，給水500/0.80。2工程特點2.1施工總承包從挖土開始，由于種種原因基坑沒有布置挖土用的施工棧橋。2.2本工程基坑平面形狀見圖一，東西向長120米，南北向長70m。整個基坑只有一個出土口?；铀闹苎丶t線退進35m，基坑四周無道路貫通，施工場地狹小，僅靠馬路的一側(cè)有1條寬6米的施工便道。 2.3基坑南面距離A樓9米，該建筑為磚混結(jié)構(gòu)，歷史久遠(yuǎn)，基礎(chǔ)剛

3、度差，埋深淺。在基坑開挖前圍護樁施工階段沉降14mm，并有多處縱向貫通裂縫。圖一：支撐平面布置圖3優(yōu)化支撐設(shè)計方案3.1圍護方案3.1.1基坑圍護墻采用950mm間距1150mm鉆孔樁擋土，設(shè)計深度26m（局部28m），采用700mm間距500mm雙排水泥土攪拌樁止水，設(shè)計深度17m。電梯井、集水井等深坑處采用水泥土攪拌樁坑內(nèi)加固，壓密注漿封底。3.1.2基坑共設(shè)置兩道支撐，中心標(biāo)高分別為2.80m和8.00m，第一道支撐為鋼筋砼支撐，截面為8001000 mm。第二道支撐為鋼支撐，雙榀609 mm鋼管。3.2支撐方案優(yōu)化由于雙排水泥土攪拌樁止水帷幕施工中已造成A樓局部損壞，經(jīng)科技委的第二次評

4、審認(rèn)為基坑圍護剛度偏小，在挖土過程中對臨近建筑還要造成較大影響，由于圍護樁已經(jīng)施工完畢且無施工空間，增大圍護體的剛度已無可能，只有在支撐布置、挖土方案上不斷優(yōu)化，盡最大可能減少基坑對周邊環(huán)境的影響。3.2.1第一次優(yōu)化將原來第二道鋼支撐改為鋼筋砼支撐鋼支撐的優(yōu)勢是安裝速度快，能最大限度地減少圍護結(jié)構(gòu)無支撐的暴露時間，但是由于本工程受場地限制，無棧橋，鋼支撐吊裝不具備條件，如果采用土法安裝，施工周期長，無法減少圍護結(jié)構(gòu)無支撐的暴露時間，同時鋼支撐剛度相對較小，控制變形相對較弱，因此決定第二道支撐改為鋼筋砼支撐，直撐斷面為10001000mm。3.2.2第二次優(yōu)化基坑中部區(qū)域增加第三道鋼支撐 考慮

5、到第二道支撐中心距離坑底4.1米，為控制圍護的變形，設(shè)計考慮在基礎(chǔ)承臺中部加一道H型鋼支撐，見圖二、圖三。圖二：第三道鋼支撐平面布置圖圖三：第三道鋼支撐剖面圖 經(jīng)過分析與計算，認(rèn)為增加第三道鋼支撐的方案雖能減少鉆孔樁變形和A樓沉降，但存在以下幾個問題：一是必須在北塊基礎(chǔ)承臺砼澆筑完畢且達到一定強度以后才能安裝支撐，施工工期較長，考慮時空效應(yīng)的因素對控制變形不利。二是同樣存在安裝機械無法吊裝鋼支撐的問題。三是由于安裝鋼支撐的標(biāo)高受到承臺鋼筋的限制，不是在控制圍護變形的最佳位置。四是安裝鋼支撐之后承臺鋼筋施工困難，特別是電梯井等深坑部分的彎起鋼筋很難安裝。3.2.3第三次優(yōu)化采用空間琵琶撐代替第三

6、道鋼支撐（見圖四）經(jīng)與設(shè)計協(xié)商再次優(yōu)化，將第二道支撐局部改為空間琵琶撐，待上一根琵琶撐形成后開挖下面土方至下一根琵琶撐底，再形成一組空間琵琶撐，這樣在開挖基礎(chǔ)底板這層土方之前，已形成第三道鋼筋砼支撐與圍檁，經(jīng)過此優(yōu)化，圍護樁變形計算值較兩道砼支撐和增加第三道鋼支撐的方案分別減少位移11mm和8mm，而且施工方便，速度快，效果較好。圖四：琵琶撐剖面圖4土方與支撐施工4.1施工工藝流程開挖第一皮土方至支撐面（2.300）并開槽澆筑第一道鋼筋砼圈梁和支撐開挖第二皮土方至支撐底（8.500）澆筑第二道鋼筋砼圈梁和支撐開挖第三皮土方到坑底墊層、基礎(chǔ)底板施工4.2施工技術(shù)措施4.2.1土方開挖時，遵循先撐

7、后挖的原則，每一次挖土不得超挖，待支撐砼強度達到設(shè)計強度的70%以上方可進行下層土體開挖。4.2.2嚴(yán)格按照“分層、分區(qū)、限時、對稱”原則，相鄰?fù)翆又g的高差不大于2米，以免局部應(yīng)力釋放過快，土層邊坡不得大于12。4.2.3按照“先兩邊后當(dāng)中”的開挖順序，增加近A樓處被動土。4.2.4先開挖基坑?xùn)|西兩端，待兩端支撐形成后再開挖基坑中部，同時留土區(qū)也可作為土方車行走道路，便于加快出土速度。（見圖五）4.2.5整個支撐體系分段形成。4.3施工工況4.3.1工況一：開挖基坑?xùn)|西兩端區(qū)域的土體至2.30再抽槽，形成兩端區(qū)域的第一道支撐。4.3.2工況二：開挖基坑中部區(qū)域的土體至2.30m再抽槽，形成中

8、部第一道支撐，再在基坑中部回填建筑垃圾筑路。4.3.3工況三：開挖基坑?xùn)|西兩端區(qū)域的土體至8.50m，形成兩端第二道支撐。此工況中一臺0.8m3挖機停在支撐上，一臺0.4m3挖機挖機停在支撐下土體開挖面上。4.3.4工況四：開挖基坑中部土體至8.50 m，形成當(dāng)中第二道支撐。其中近A樓處開挖至7.60m，形成上琵琶撐及圍檁。4.3.5工況五：開挖基坑近A樓處土體至9.90m，形成下琵琶撐及圍檁。4.3.6工況六：開挖至坑底，進入基礎(chǔ)底板施工。圖五：挖土分區(qū)示意圖5結(jié)束語5.1A樓雖仍有沉降，墻體裂縫也有增加，但其沉降速率均在控制范圍內(nèi)，房屋結(jié)構(gòu)也是安全的。 5.2基坑先挖兩端后挖當(dāng)中的開挖順序，將長邊一分為三，減少長邊效應(yīng)造成中部位移大的不利狀況，同時又為土方施工提供作業(yè)面，解決了場內(nèi)無棧橋無貫