浅析基坑支护结构设计\施工及检测技术

关键词：基坑支护；地下室；双层支撑：施工监测 

abstract : with the rapid development of the building industry in the country, the high-rise buildings is everywhere now, and the foundation pit is a important structure form in the modern architecture industry construction. in this paper, taking a building construction engineering in shenzhen as the example, the author elaborates the foundation pit supporting structure design, construction and detection technology. 

key words: foundation pit; basement; double support:, construction monitoring 

中图分类号：tq639.2文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012） 

1、工程的基本概况 

深圳某大厦建筑工程正面为街道，工程离路边大概有25m；左面为一层临建某商城，距离大概有6m；后面为一水泥围墙，离建筑大概有9m，右面是十层小区住房，距离约15m。该大厦整体为一长方形，长60.21m，宽23.14m。总占地面积大约16250m2，共有16层，设有一层高为4.2m的地下室，有0.8m外漏于地面上。工程自然标高为-0.8m，地下室基础承台垫层底标高为-5.8m ，即地下室挖土深度为6.0m,具体布置详见图1。 

图1 地下室围堰平面图 

2、工程的地质状况 

根据地质探测显示，地质的具体形态具有以下分层：0～4.5m为较为松散的杂填土；4.5～18.1m为饱和流塑的淤泥质粘土；18.1～25.4m为饱和的中细砂及角砾混合层，角砾较密而中细砂较松散；25.4～27.3m 为饱和硬塑的粉质粘土；27.3～30.2m 为较湿且坚硬的粉质土层；30.2～60.3m为花岗片麻岩,属于经过强风化的土岩。地下水位相对比较高，大约在地表下1.0m处。 

3、基坑支护结构设计方案的确定 

通过研究该大厦的地形以及有关钻探资料，可知该地下基坑开挖程度较深，且其开挖深度间的土质较差，为杂填土、淤泥粘土，另外该地形的地下水位很高。地下室左方距某商城仅6.0m，该商城把2.8m左右宽的洗车槽场地设在此6.0m距离内。因此喷粉桩、钻孔桩等机器设备施工时不能靠得太近，还要保证不影响商城正常营业，地下室施工时最重要的是要确保该商城建筑物的安全。 

综合分析各个方案后，最终确定地下室基坑靠近商城的一面用拉森ⅲ型钢板桩作围护，另外三面则用钻孔桩围护。钢板桩的设计为双层水平支撑，钻孔桩在基坑底部使用双层水平支撑，而其它的钻孔桩的设计都为单层水平支撑。首层支撑实体使用的是钢筋混凝土梁，在中间设有钻孔支承桩。次层支撑实体使用工字钢。因有些基础承台阻挡节坐落于次层支撑体系的支撑桩上，而增加支撑又必须及时不能有耽误，所以可预先增加支撑，接着使支撑与承台混凝土同时进行浇筑，如图2所示。 

图2 地下支撑平面布置图 

4、基坑支护结构的数值验算 

4.1钻孔桩的计算 

（1）对 r、ck、ψk按一定距离内的加权平均值计算得，ψk=130，r=14.8kn／m；被动土压力系数kp=1.49，主动土压力系数ka=0.57；查表得k=1.13；eah=rhka=14.8×6.0×0.57=50.6kn／m2；eaq=qka=2.31 kn／m2。 

（2）基坑平面之下支护结构的反弯点设于土压力为0的点，即为等值梁的交汇点，计算该点距离基坑底面下的高度y=3.12m。算出等值梁的两支点反力得p。=119.8kn／m，ra =142.8kn／m。再算出最大弯距mmax=235.7kn／m。 

（3）计算钻孔桩钻土深度最低为to=13.71m；t=1.02×to=13.98m：l=h+t=19.98m。则桩长选择二十米为宜。 

4.2水平支撑gl1的截面设计 

水平支撑gl1 的截面设计尺寸定为1150×450mm，水平支撑结构上的力主要有土压力以及围护墙对腰梁ql1的侧应力，其垂直受力主要是gl1的自身重力g以及支撑顶层的施工压力。选定内力标准值综合系数，计算出gl1上的弯矩m以及轴力n。 

4.3工字钢130的强度计算 

查资料可知wx=513200mm2，(f)=220mpa，则f=mmax／w x=123.2mpa<(f)，故采用130工字钢较为安全。 

4.4钢板桩的计算 

利用现在拉森ⅲ型钢板桩，其截面特性w x=197n／mm2 ，最大弯矩mmax=232.16knm／m；f=mmax／wx=137＜197n／mm2 ；由于现有钢板桩规格的局限性，为了保证深基坑支护结构安全，可设计桩长为二十米。 

4.5第二层水平支撑ql2 截面设计 

gl2梁的自身重力q=2.05kn／m：由此产生弯矩m=21.4 kn／m；轴向力n。=2011.2kn；ξ=m•a／n；w=0.101<29；λ =i0/iy =121； ψb=0.402；f=254n／mm2＜304n／mm2 。 

5、基坑支护结构的施工技术 

5.1钢板桩的施工 

由于打工程桩时产生的震动容易使土壤挤压，从而对商城的基础产生影响，因此在近商城的一侧的钢板应于工程桩开始施工之前先打，打完钢板桩之后可合理设计排水沟。 

5.2钻孔桩及喷粉桩施工 

所有的钻孔桩应等工程桩打完之后再开始施工，钻孔桩的施工应采取“间打”的方式进行，喷粉桩则依照钻孔桩的施工进展间隔施工。 

5.3挖土施工及支撑的设置和拆除 

（1）钻孔桩施工完后，要开始设计第一层水平支撑，需要降土深度大概为1.2m，这一支撑面收工后需要大范围回填土厚度约为250mm，且支撑面的准石粉石渣厚度起码要有250mm，这样设计是为了避免支撑被机械压坏的现象，同时这对运泥运料等大卡车在场上运行也非常有利。 

（2）地下室大范围施工开挖降土时，应在第一层支撑完成后以及在第二层支撑未施工前，通过多次验算以采取可以确保钢板桩安全的挖土深度要求来开挖。通过预留土台可使被动土压力的土坑力增加，更加确保钢板桩的安全，另一方面也可以有效采用挖土器械，提高开挖速度。实践经验发现这种方法是有效可行的，当然它还需要根据具体的土质来设置土台的有效宽度。 

（3）为了确保整个支护结构的安全，第二层支撑面的加设不能有任何的耽误，必须在降土后1-2d内完工。 

（4）在所有的桩承台施工结束后，基坑要用石粉石渣来回填，使其恢复第一层支撑的深度，接下来可把第二层支撑拆除，然后连续填土截至可以施工地下室底板。