深基坑支護設(shè)計及施工范文

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《浙江建筑雜志》2014年第八期

1基坑支護設(shè)計

支護樁、冠梁、內(nèi)支撐、錨桿等的設(shè)置如下。

1．1支護樁設(shè)計支護結(jié)構(gòu)的側(cè)壓力主要包括土壓力、水壓力和地面附加荷載產(chǎn)生的側(cè)壓力。支護結(jié)構(gòu)的土側(cè)壓力應(yīng)分層按土的重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力由朗肯或庫侖土壓力公式予以計算［1］。支護樁采用鉆孔灌注樁，設(shè)計直徑為1000、1100、1200mm，樁身混凝土強度為C30;支護樁樁頂標(biāo)高為－3．85m(相對標(biāo)高，余同)，樁底標(biāo)高以進入中風(fēng)化基巖不小于2m控制樁底標(biāo)高。支護樁配筋為9種形式，主筋最大配筋為3625，主筋最小配筋為2425，箍筋為8@100，加強箍為18@1500。支護樁主筋錨入冠梁長度應(yīng)不小于800mm，支護樁超灌高度為800mm。見圖1。圖1基坑支護典型剖面圖

1．2冠梁設(shè)計為增強支護樁的整體剛度，樁頂設(shè)置冠梁，梁截面為1400mm×900mm，混凝土強度等級為C40，冠梁兩側(cè)各配825，梁面、梁底各配820;冠梁沿基坑周邊形成封閉結(jié)構(gòu)。

1．3冠梁梁面標(biāo)高以上放坡、噴錨設(shè)計梁面標(biāo)高為－3．00m，其上部土體按1∶0．5放坡，坡面進行80厚C20噴射混凝土內(nèi)配6．5@200雙向鋼筋網(wǎng)片，并設(shè)置48×3鋼管土釘@1200，L=4．5m。

1．4局部錨桿設(shè)計在局部坑底設(shè)置28鋼筋錨桿@1600，L=12m，90，錨桿傾斜角為傾角20°，以增加支護樁樁端穩(wěn)定性。

1．5內(nèi)支撐桿設(shè)計內(nèi)支撐桿分三層，內(nèi)支撐桿混凝土強度為C40。第一層內(nèi)支撐桿標(biāo)高為－3．000m，截面尺寸及配筋分別為900mm×1000mm(配筋為桿上下各配825，桿兩側(cè)各配320，箍筋為8@200(四肢箍)+8@400雙肢箍);第二層內(nèi)支撐桿標(biāo)高為－8．500m，截面尺寸分別為1000mm×1200mm［配筋為桿上下各配925，桿兩側(cè)各配325，箍筋為10@200(四肢箍)+10@400雙肢箍］;第三層內(nèi)支撐桿標(biāo)高為－14．000m，截面尺寸分別為1100mm×1200mm［配筋為桿上下各配1025，桿兩側(cè)各配325，箍筋為10@200(四肢箍)+10@400雙肢箍］。

1．6坑內(nèi)支撐的立柱設(shè)計格構(gòu)式井字形鋼構(gòu)架作為立柱便于施工，且抗壓能力及穩(wěn)定性方面都較好，因此立柱設(shè)計采用格構(gòu)式井字形鋼構(gòu)架。立柱采用Q235鋼，焊條E50型，用4根角鋼∠180×16與綴板440mm×200mm×10mm三邊圍焊焊接而成，均為滿焊，焊接尺寸不得小于6mm，綴板中心間距為500mm，焊接完成的鋼格構(gòu)柱外包尺寸為500mm×500mm，井型鋼構(gòu)架的四根角鋼的接頭可采用剖口熔透焊，接頭應(yīng)錯開600mm。鋼構(gòu)架的放置方位應(yīng)有利于基礎(chǔ)鋼筋的穿越，當(dāng)基礎(chǔ)鋼筋數(shù)量較多且難以穿越時，可在鋼構(gòu)架上開孔，但角鋼開孔面積不得大于角鋼全面積的20%。豎向立柱樁樁底除部分錨入工程樁，其余均錨入新打設(shè)的直徑900mm的灌注樁內(nèi)。鋼格構(gòu)柱應(yīng)與鋼筋籠一起置入，格構(gòu)柱制作時應(yīng)復(fù)核其長度，鋼構(gòu)柱頂部錨入支撐梁內(nèi)不小于400mm、下部插入鉆孔樁內(nèi)3000mm。鋼構(gòu)架的止水片應(yīng)在挖土結(jié)束后，地下室底扳混凝土澆注前施工，止水片應(yīng)設(shè)在承臺或底板厚度的中部附近，止水片與角鋼、止水片與止水片之間焊接，焊縫高度不得小于5mm。

1．7基坑降排水設(shè)計對于施工用水及雨水等地表水，應(yīng)在基坑坡頂修筑400mm×400mm磚砌排水溝截流、匯集然后抽排。基坑壁外圍設(shè)置簡易管井降水，鉆孔D800，波紋管Φ300，外包二層80目尼龍網(wǎng)布，再外包一層7目鐵絲網(wǎng)。基坑支護樁外側(cè)設(shè)置三軸水泥攪拌樁止水帷幕，攪拌樁直徑3Φ850@600，標(biāo)準(zhǔn)套打，相鄰兩樁施工間隔不得超過12h;采用42．5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1∶1．5，水泥摻入量22%;水泥攪拌樁28d無側(cè)限抗壓強度不低于1．2MPa。局部設(shè)置高壓旋噴樁止水帷幕，高壓旋噴樁采用三重管法高壓旋噴工藝，設(shè)計采用直徑Φ800@500。基坑西南角碎石層分布處采用Φ800自流管井降水。局部基坑內(nèi)壁上掛網(wǎng)、噴射混凝土并設(shè)置泄水孔。坑底設(shè)置明溝、集水井抽水。

1．8換撐設(shè)計施工底板時，底板混凝土澆至支護樁邊形成傳力帶;施工樓板時，應(yīng)同步實施傳力構(gòu)件，支護樁上的泥皮應(yīng)清理干凈。換撐構(gòu)件(寬×高:1500mm×200mm)，板面標(biāo)高同樓板頂標(biāo)高，配筋為14@150雙層，分布筋為10@200，混凝土強度等級同地下室樓板(C30)，與樓板同時澆注，最初設(shè)計換撐構(gòu)件達(dá)到C30強度后方可拆除相應(yīng)支撐，換撐構(gòu)件間距為3000mm，但由于工期要求，難以等到換撐構(gòu)件達(dá)到100%再拆除內(nèi)支撐［2］，因此將換撐構(gòu)件中心間距調(diào)整為1500mm，換撐構(gòu)件達(dá)到C20強度后拆除相應(yīng)支撐。支撐拆除宜采用人工鑿除，應(yīng)先撐后拆，先拆除次撐，后拆除主撐。

1．9地下室后澆帶處內(nèi)支撐設(shè)計本工程內(nèi)支撐主要為對撐與角撐相結(jié)合，由于后澆帶分割樓面，導(dǎo)致樓面作為換撐構(gòu)件時對撐方面抗壓剛度減弱，同時由于本地下室結(jié)構(gòu)工程中沿對撐方向布置抗側(cè)移的混凝土墻很少，建筑結(jié)構(gòu)本身不足以承擔(dān)基坑側(cè)壁的土壓力，易導(dǎo)致基坑側(cè)壁發(fā)生較大變形，為增強樓面軸向抗壓剛度，減小軸向變形，在后澆帶處增設(shè)Q235A［14槽鋼，間距為1500mm，每段錨入混凝土350mm。見圖2。

2土方開挖

根據(jù)本工程特點，土方開挖遵循分層、分段、分步、對稱、限時的原則，盡量減少未支護暴露時間［3］，在支護結(jié)構(gòu)及支撐體系未達(dá)到要求之前，不得進行下層土方的開挖。機械挖土方式開挖時，嚴(yán)禁挖土機械碰撞支撐、立柱和支護樁。挖土機械不得直接壓在支撐上，應(yīng)在支撐兩側(cè)先填土，填土須高出支撐頂面，然后鋪設(shè)路基箱，方可在上面通行機械車輛。每層土開挖深度不得超過1．5m。因本基坑挖深達(dá)20．8m，基坑自身狹長且周邊場地狹小，通過與傳統(tǒng)土坡道挖土方式分析對比，選擇混凝土棧橋具有提高機械施工效率、節(jié)省工期、節(jié)約投資等優(yōu)點。棧橋用鋼格柱樁(同內(nèi)支撐下的鋼格柱樁)支撐;行車頂板中梁截面尺寸為900mm×1400mm(配筋為桿上下各配1025，桿兩側(cè)各配418，箍筋為10@150(四肢箍)，梁側(cè)拉筋為8@300)，行車頂板厚300mm(配筋18@150雙層雙向)，混凝土強度為C30。棧橋的縱向跨度為8m，主支撐間設(shè)置聯(lián)系梁與斜撐使其連成整體，坡度1∶8，棧橋設(shè)計荷載為50kPa，并設(shè)防滑及安全防欄，棧橋平面布置見圖3。

3施工順序

三軸水泥攪拌樁施工→支護樁(鉆孔灌注樁)施工→高壓旋噴樁施工→冠梁標(biāo)高上放坡及第一層土方開挖施工→冠梁施工及第一道內(nèi)支撐施工→第二層土方開挖施工→第二道內(nèi)支撐施工→第三層土方開挖施工→第三道內(nèi)支撐施工→第四層土方開挖施工→地下室底板結(jié)構(gòu)及底板傳力帶施工→地下室第五層頂板結(jié)構(gòu)、換撐構(gòu)件施工及第三道內(nèi)支撐拆除→地下室第四層頂板結(jié)構(gòu)、換撐構(gòu)件施工及第二道內(nèi)支撐拆除→地下室第三層頂板結(jié)構(gòu)、換撐構(gòu)件施工及第一道內(nèi)支撐拆除→地下室外墻防水施工及回填土。

4基坑監(jiān)測、檢測

根據(jù)本工程基坑特點，為準(zhǔn)確掌握基坑支護及土體變形情況，需要監(jiān)測內(nèi)容為土體沉降、深層土體水平位移、支撐軸力監(jiān)測、地下水位觀測、立柱沉降監(jiān)測等。觀測構(gòu)件、建筑物為支撐、支護樁、周圍建筑物、道路裂縫的產(chǎn)生和開展情況。監(jiān)測頻率為開挖前至少測3次初值，開挖期間1次/d，底板澆好圖3棧橋平面布置示意圖7d后2d1次，拆除支撐及拆后3d內(nèi)2次/d。經(jīng)過詳細(xì)計劃，落實措施，在土方開挖期間最大地面沉降為65．6mm(西面3層樓房處，出現(xiàn)在土方開挖完成后，地面沉降65．6mm一方面是由基坑開挖引起的，另一方面是該新建樓的自然沉降引起的)。深層土體水平位移最大一個點為60．71mm(該點位于瑏瑡軸/軸處，最大水平位移深度為11m，在土方開挖至坑底時出現(xiàn)，是由于土方開挖后在坑側(cè)土壓力作用下產(chǎn)生的)，監(jiān)測數(shù)據(jù)都符合要求。

5結(jié)語

(1)對于在城市的深基坑工程中，應(yīng)根據(jù)基坑周邊環(huán)境特點、基坑深度合理選擇基坑支護方案，實踐證明，本基坑工程選擇的基坑支護技術(shù)是經(jīng)濟可行的，基坑周邊土體變形相對較小，位移=60．71/20800=0．29%，符合建筑基坑監(jiān)測技術(shù)規(guī)范的要求，基坑安全，說明支護設(shè)計很可靠。(2)對于本工程中存在透水性較差的粉質(zhì)黏土，在三軸水泥攪拌樁做止水帷幕后，坑外降水減少水壓力，坑內(nèi)有碎石處設(shè)疏水井的降排水方案是經(jīng)濟、可行的，本工程成功解決了基坑降、排水難題。(3)對于深基坑支護應(yīng)仔細(xì)研究、分析各種工況以及其帶來的影響，并做好相應(yīng)的措施。如利用土層被動土壓力嵌固樁底端，應(yīng)充分考慮開挖至底層后雨水進入坑底土層削弱被動土壓力，特別對于砂土。(4)基于對本工程中深層土體水平位移、支撐軸力監(jiān)測、地下水位等觀測所得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，得到了基坑施工中的關(guān)于基坑支護及土體變形的重要信息，做到了信息化施工。監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用能及時采取相應(yīng)的技術(shù)措施指導(dǎo)施工，確保了基坑安全。

作者：包仁華秦學(xué)劉達(dá)杜耀進單位：浙江省建工集團有限責(zé)任公司杭州潤灝置業(yè)有限公司