趙紅福

（浙江省基礎(chǔ)建設(shè)投資集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310012）

1 工程概況

湖北某建筑工程西面為小區(qū)道路，距路邊約35m；南面為單層臨建某酒店，間距約8.5m，該臨建基礎(chǔ)采用φ800噴粉樁，樁長約28m，因存在不均勻沉降不同程度的開裂，如果地下室深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有較大變化，就會(huì)對該酒店造成較大不利影響；西面為圍墻，距離約12m，北面是八層宿舍樓，間距約15m。該建筑物占地成矩形，長85.56m，寬23.8m?？偨ㄖ娣e約18500m2，樓高21層，設(shè)一層地下室，地下室層高分別為4.4m和3.4m，但外露1.0m在地面上。場地自然標(biāo)高約為-1.00m，地下室基礎(chǔ)承臺墊層底標(biāo)高分別為-6.8m和-7.65m，即地下室挖土深度分別為7.5m及8.8m，具體布置詳見下圖：

2 地質(zhì)條件

按地質(zhì)鉆探資料顯示，地質(zhì)情況按孔深分層如下：0～4.8m 為雜填土，松散；4.8～18.7m為淤泥質(zhì)粘土，飽和流塑；18.7～26.1m為中細(xì)砂角礫層，飽和，中細(xì)砂松散，角礫稍密；26.1～28.6m為粉質(zhì)粘土，飽和硬塑；28.6～30.3m為粉質(zhì)土層，濕堅(jiān)硬；30.3～55.5m為強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖。地下水位較高，地表下約0.84m。

3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案比選

根據(jù)該建筑物地形及鉆探資料，綜合分析該地下基坑有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

3.1 基坑開挖深度大。

3.2 基坑開挖深度范圍內(nèi)是雜填土、淤泥，土性差；地下水位較高。

3.3 地下室南面距某酒店只有5.5m，且酒店有約3.0寬洗車槽場地及海鮮水池設(shè)在此5.5m范圍內(nèi)。鉆孔樁，噴粉樁等機(jī)械無法靠近施工。并且一定要保證酒店正常營業(yè)，地下室施工時(shí)要保證該酒店建筑物的安全。

通過對多種方案綜合分析，最后確定地下室基坑南面采用拉森Ⅲ型鋼板樁圍護(hù)，其余三面采用鉆孔樁φ800、φ1100圍護(hù)，鉆孔樁外側(cè)采用φ500、φ400噴粉樁聯(lián)成止水帷幕。鉆孔樁除基坑底為-7.35m部分采用兩層水平支撐外，其余鉆孔樁均采用一層水平支撐設(shè)計(jì)，鋼板樁采用兩層水平支撐設(shè)計(jì)。第一層支撐體系采用鋼筋混凝土梁，中間設(shè)φ800鉆孔支承樁。第二層支撐體系采用HK300C工字鋼。由于部分基礎(chǔ)承臺阻擋節(jié)在二層支撐的支撐樁上，考慮到不能拖延加設(shè)支撐的時(shí)間，因而先加設(shè)支撐，然后支撐與承臺混凝土一起澆筑（見下圖），一方面采用鉆孔樁及鋼筋混凝土支撐，經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)省工程開支，又能保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠的剛度和整體性；另一方面，鋼板樁可接駁加長，使樁錘能懸空施打板樁，以解決場地限制問題；且抗?jié)B性能較好，鋼支撐安拆方便，施工速度快，鋼板及鋼支撐可重復(fù)使用等。

4 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算

4.1 鉆孔樁等值梁法計(jì)算

4.1.1 r、Ck、ψk 按 20m 范圍內(nèi)的加權(quán)平均值計(jì)算，求得：r＝15.9Kn/m，ψk=120；主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka==0.66；被動(dòng)土壓力系數(shù)Kp=1.52；查表得 K=1.28；eAh=rhKa==57.7kN/m2；eAq=qKa=2.64 kN/m2；

4.1.2 基坑面以下支護(hù)結(jié)構(gòu)的反彎點(diǎn)取在土壓力零的d點(diǎn)，視為一個(gè)等值梁的一個(gè)鉸支點(diǎn)，計(jì)算樁上土壓力強(qiáng)度等于零的點(diǎn)離基坑底面下的距離為：y==2.94m。

4.1.3 按簡支梁計(jì)算等值梁的兩支點(diǎn)反力，求得：Po=127.3kN/m，Ra=134.6kN/m。

4.1.4 計(jì)算鉆孔樁最小入土深度to=X+Y，X=10m， 求 得 ：to=12.94m；t=1.13 ×to=14.62m；L＝h+t=5.5+14.62=20.12m。綜合考慮樁長取L＝20m。

4.1.5 按剪力為零處彎矩最大，求得最大彎距：Mmax=246.8kN/m。

4.1.6 采用φ800徑鉆孔樁，每隔1100mm布置，最大彎矩設(shè)計(jì)值：Mmax＝325.8 kN/m樁混凝土等級為C25，通過常規(guī)方法計(jì)算，鉆孔樁選配 16φ20。

4.2 水平支撐GL1的截面設(shè)計(jì)

水平支撐GL1的截面尺寸定為500×900mm，作用于GL1的豎向荷載包括GL1的結(jié)構(gòu)自重g=1.25kN/m和支撐頂面的施工荷載q=9.7kN/m2，作用在支撐結(jié)構(gòu)上的水平力包括由土壓力和坑外地面荷載引起的圍護(hù)墻對腰梁QL1的側(cè)向力?？砂磭o(hù)墻沿腰梁長度方向分布的水平乘以支撐中心距確定，即支撐的軸向力為NO＝1009.5kN。水平支撐GL1按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。經(jīng)按常規(guī)方法計(jì)算，GL1 上下各選配 6φ25，箍 φ8@200。

4.3 腰梁QL1的截面設(shè)計(jì)

QL1梁的截面尺寸定為500×800mm，圍護(hù)墻沿QL1梁長度方向分布的水平反力為q=Ra=134.6 kN/m，考慮八字撐的影響，QL1梁的計(jì)算跨度按規(guī)范取lo=5.0m，QL1梁按連續(xù)梁考慮。通過正截面承載力計(jì)算及斜截面抗能力計(jì)算，選配 6φ25（每側(cè)），箍 φ8@200(四肢)。

4.4 工字鋼I30的強(qiáng)度驗(yàn)算

查表 Wx=472.3×103mm2；（f）=215Mpa，得f=Mmax/Wx=106.9Mpa＜（f），所以，采用 I30 工字鋼偏于安全。

4.5 鋼板樁的計(jì)算

基坑深6.5m，經(jīng)計(jì)算是一層內(nèi)支撐不滿足要求，為此要用第二層支撐。采用現(xiàn)在拉森Ⅲ型鋼板樁，考慮到現(xiàn)有鋼板樁規(guī)格等因素，經(jīng)計(jì)算樁長設(shè)計(jì)為20m，保證深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全。

4.6 第二道腰梁QL2的截面設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)采用H鋼HK300C，其截面特征值：A=225.1 ×102mm2；Ix=40948 ×104mm4；Iy=13734×104mm4；Wx=2559×103mm3；Wy=900×103mm3；ix=135mm；iy=78mm；沿 QL2 梁上分布 水 平 力 q=1.2 ×243.2=291.8kN/m；M=0.107qLo2=780.7kNm；f=M/Wx=305 ＜315N/mm2。

4.7 第二層水平支撐QL2截面設(shè)計(jì)

GL2梁采用HK300C鋼梁，其自重q=1.77kN/m；自重產(chǎn)生彎矩M=22.2 kN/m；軸向力No=7.5RB=2188.8Kn；ε=M·A/N；W=0.089＜30；λ=lo/iy=117；ψb=0.374；f=2=260N/mm2﹤315 N/mm2。

以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論值經(jīng)計(jì)算，符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

5 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工處理措施

5.1 鋼板樁施工

為避免施工打工程樁時(shí)震動(dòng)及土壤擠壓對酒店的基礎(chǔ)影響，所以靠近酒店（平行于A軸）的鋼板在工程樁施工前先打，打完鋼板樁后在板樁背后做排水溝。

5.2 鉆孔樁、噴粉樁施工

全部鉆孔樁均在工程樁完成后才進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔樁采用“跳打”的方式施工。噴粉樁按鉆。

5.3 挖土施工及支撐的設(shè)置和拆除

5.3.1 鉆孔樁完成后，降土約1.3m深，制作第一層支撐，該層支撐完成后大面積回填300mm厚土，支撐面為不少于300mm厚的準(zhǔn)石粉石渣，這樣一方面保護(hù)支撐不被機(jī)械壓壞，另一方面有利于運(yùn)泥車在場上行走。

5.3.2 地下室大面積降土?xí)r，根據(jù)加設(shè)第一層支撐后，未加設(shè)第二層支撐之前，保證鋼板樁安全的計(jì)算挖土深度來開挖土方，并且通過研究核算決定，除坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高為-7.35m的部分和靠A軸至鋼板樁的范圍內(nèi)挖土至-5.9m深,并按I-I剖面圖所示在靠近鋼板樁留設(shè)土臺外,其余部位均大面積降土至標(biāo)高-6.4m。這樣，通過預(yù)留土臺，增加被動(dòng)土壓力的土坑力，保證鋼板樁的安全，充分利用機(jī)械挖土，加快施工速度。實(shí)踐證明該方法是可行的，但不同的土質(zhì)其留設(shè)的土臺的寬度不同。

5.3.3 第二層支撐應(yīng)在挖土后兩天內(nèi)加設(shè)完成，不能拖延時(shí)間，保證整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)安全。

5.3.4 全部樁承臺施工完畢后，用石粉、石渣將基坑回填至于-5.9m處，這樣，使整個(gè)基坑底回復(fù)于一層支撐的深度，然后拆除第二層支撐，繼續(xù)填土至能施工地下室底板為止。

5.3.5 第一層支撐（-2.2m）待±0.00樓面施工完畢，圍堰樁與地下室外壁回填土方至-3.00標(biāo)高外才拆除。

5.4 降排水處理措施

基坑上部外圍采用集水井和排水溝聯(lián)合排水，雖然鋼板樁及粉噴樁止水帷幕抗?jié)B性能較好，但為防止基坑開挖時(shí)的雨水、少量滲水及土層含水量的影響，基坑底四周共設(shè)8個(gè)集水井，井壁用磚砌筑，但磚縫必須疏水，井內(nèi)徑為1.0m，井底標(biāo)高比施工面低0.8m，井內(nèi)設(shè)潛水泵，集水井用排水溝縱橫聯(lián)接。這樣，由排水溝、集水井和抽水設(shè)備組成一個(gè)簡易的降排水系統(tǒng)將地下水位降低至6.0m以下。

5.5 鋼板樁的回收

完成±0.00樓面，全部支撐拆除后，采用樓面行車回收鋼板樁。

6 施工監(jiān)測

為及時(shí)掌握基坑支護(hù)動(dòng)態(tài)變化，采取專門監(jiān)測，對監(jiān)測內(nèi)容定時(shí)觀測，繪制位移坐標(biāo)圖，以觀察各參數(shù)隨時(shí)間的變化趨勢，及時(shí)反饋信息，指導(dǎo)土方開挖和后續(xù)工程施工。

監(jiān)測結(jié)果說明此基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是十分成功的，并且說明采用鋼板樁和鉆孔樁，鋼支撐和鋼筋砼支撐所組成的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，剛度及整體性良好。

7 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

該基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的總造價(jià)約為284萬元，總設(shè)計(jì)基坑支護(hù)長度為176.25m，平均每延長米的費(fèi)用為1.63萬?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)施工工期為562d。這對于主要土層內(nèi)磨擦角僅為8°且挖土深度超過7m的地下室基坑支護(hù)工程來說是比較經(jīng)濟(jì)合理的。

結(jié)語

8.1 地下室基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須滿足強(qiáng)度和變形要求。

8.2 基坑圍護(hù)針對不同現(xiàn)場及開挖深度，綜合采用鉆孔樁、鋼板樁、挖土預(yù)留土臺、鋼筋混凝土內(nèi)支撐和鋼內(nèi)支撐等方法，即達(dá)到目的，而且圍護(hù)費(fèi)也合理。

8.3 本工程設(shè)上、下兩層支撐均采用對撐及角撐，不僅滿足設(shè)計(jì)內(nèi)力要求，而且有利于機(jī)械挖土，且第二層支撐采用工字鋼，用電焊聯(lián)接，施工靈活方便，縮短工期；工字鋼可回收重復(fù)使用，降低基坑支護(hù)費(fèi)用。

8.4 對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周圍建筑物的監(jiān)測，實(shí)行信息化施工，不僅使施工具有科學(xué)性，確保施工安全，也為優(yōu)化設(shè)計(jì)合理組織施工提供可靠依據(jù)，節(jié)省了工程造價(jià)。

[1]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范.GB50007-2002.北京：建筑工業(yè)出版社，2002.

[2]秦四海.深基坑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].中國地震出版社.

[3]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范.GBJ50007-2002.

[4]建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范.GB50330-2002.