周 小 波

(昆山時(shí)代房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，江蘇 蘇州 215324)

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上海地區(qū)泵閘基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

周 小 波

(昆山時(shí)代房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，江蘇 蘇州 215324)

介紹了基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題，并結(jié)合上海市虹口區(qū)某泵閘工程概況，分析了影響基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)的因素以及施工要點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，科學(xué)地評(píng)價(jià)了各種圍護(hù)方案的利弊，論證了鉆孔灌注樁法的合理性。

基坑，泵閘，圍護(hù)設(shè)計(jì)，鉆孔灌注樁

基坑工程是一門(mén)綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)工程[1]。周邊的環(huán)境以及地質(zhì)條件都會(huì)對(duì)基坑的圍護(hù)產(chǎn)生很大的影響。因此，在基坑圍護(hù)方案的選擇上，也要立足于整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

1 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題

1.1 土壓力的選擇問(wèn)題

基坑設(shè)計(jì)首先面對(duì)的是土壓力的選取，而經(jīng)典計(jì)算理論主要為庫(kù)侖土壓力理論和朗肯土壓力理論。在兩種理論基礎(chǔ)上，當(dāng)擋墻達(dá)到一定位移值，即可計(jì)算得出主動(dòng)土壓力值和被動(dòng)土壓力值。在實(shí)際工程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移值往往比計(jì)算小。若不修正，計(jì)算的主動(dòng)土壓力值會(huì)比實(shí)際值小。另外，兩種理論計(jì)算都需要土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，而指標(biāo)的選取值與土工試驗(yàn)的測(cè)定方法相關(guān)。在一定程度上，土壓力值的選取受到了理論誤差和人為因素的雙重影響[2]。

同時(shí)，在土壓力計(jì)算中，土壤中水分的影響十分大。一般情況下，將粘性土進(jìn)行水土合算，而砂性土采取分算。實(shí)際土層十分復(fù)雜，土壤中的水分形態(tài)不一，不能簡(jiǎn)單歸為粘性土或砂性土。

1.2 重力式擋土墻的穩(wěn)定性問(wèn)題

在淺基坑的圍護(hù)設(shè)計(jì)中，重力式水泥攪拌樁被廣泛使用。由于充分利用了水泥土的強(qiáng)度，擋土墻的整體強(qiáng)度高，樁體連續(xù)性好[3]。但是，擋土墻的選取也需要根據(jù)地質(zhì)條件和基坑深度進(jìn)行調(diào)整，否則會(huì)使擋土墻發(fā)生位移，造成墻體變形甚至開(kāi)裂。當(dāng)土質(zhì)較為疏松時(shí)，擋土墻的建設(shè)會(huì)使土體的應(yīng)力平衡受到破壞，墻體下方的土發(fā)生移動(dòng)[4]。

1.3 支撐結(jié)構(gòu)問(wèn)題

施工過(guò)程中，由于深挖基坑的周期較長(zhǎng)，深度較大，常常需要一些支撐結(jié)構(gòu)保證圍護(hù)的穩(wěn)定性。由于鋼管抗壓承載力大，易于加工，便于回收，所以常常被使用。當(dāng)鋼管支撐架好后，由于施工途中的疏忽，局部鋼管的預(yù)應(yīng)力達(dá)不到要求，支撐就會(huì)發(fā)生向上拱起的現(xiàn)象，進(jìn)而影響連接薄弱的部位[5]。另外，支撐間距過(guò)小，浪費(fèi)材料，且增加了支點(diǎn)影響應(yīng)力傳導(dǎo)；間距過(guò)大，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得不到保證[6]。合理的間距應(yīng)結(jié)合基坑的平面尺寸，使支撐的傳力性能最優(yōu)。

2 實(shí)際工程概況以及存在問(wèn)題

本工程位于上海市中心城區(qū)虹口區(qū)，主體結(jié)構(gòu)為“泵+閘”的不對(duì)稱(chēng)布置形式，附屬構(gòu)筑物為內(nèi)外河翼墻及消力池。擬建基坑所處地塊地坪標(biāo)高約 4.30 m，而主體結(jié)構(gòu)最低標(biāo)高為-5.00 m，基坑主體結(jié)構(gòu)最大開(kāi)挖深度為 9.30 m。河道泵閘結(jié)構(gòu)建在河道中央，周邊環(huán)境保護(hù)要求高。地基土為第四紀(jì)松散沉積物。地下水初見(jiàn)水位埋深在 2.00 m～3.50 m之間，相應(yīng)標(biāo)高為1.04 m～1.52 m；穩(wěn)定水位埋深在1.30 m～2.70 m之間，相應(yīng)標(biāo)高為1.74 m～2.22 m。

從整個(gè)工程的施工環(huán)境以及地質(zhì)條件來(lái)看，對(duì)于基坑的圍護(hù)建設(shè)需要注意以下幾點(diǎn)：1)高含水量、大孔隙比、高壓縮性、低強(qiáng)度、高靈敏度及低中滲透性的土質(zhì)特性將使基坑外側(cè)的靜止土壓力和主動(dòng)土壓力增大，而被動(dòng)土壓力減小，對(duì)圍護(hù)墻體的作用將導(dǎo)致墻體的變形和墻底滑移量的增加。 2)由于上述土質(zhì)特性，還將引起基坑開(kāi)挖后坑底土的回彈量增加，對(duì)工程樁的作用將產(chǎn)生比較大的上拔力，設(shè)計(jì)時(shí)必須驗(yàn)算工程樁的抗拔能力，確保樁身不因基坑回彈而被拉斷。 3)擬建場(chǎng)地地處市區(qū)，與周邊已有建(構(gòu))筑物距離較近，最近距離在8 m左右，而且擬建工程均緊臨河道，預(yù)制樁或PHC管樁沉樁施工對(duì)周邊環(huán)境及河道邊坡影響較大。

3 基坑圍護(hù)方案設(shè)計(jì)

3.1 重力式水泥攪拌樁+放坡方案

擬建基坑場(chǎng)地標(biāo)高一般約4.30 m，放坡開(kāi)挖至0.00 m，坡度1∶1.5，0.00 m處設(shè)置1.5 m寬平臺(tái)，在平臺(tái)以下采用兩軸水泥土重力式攪拌樁圍護(hù)，水泥攪拌樁重力式墻體厚度4.2 m，采用格柵斷面；嵌入深度取8 m?；觾?nèi)側(cè)采用攪拌樁坑底貼邊加固，加固深度6.0 m，寬度5.0 m。

3.2 SMW工法樁+支撐方案

SMW工法樁方案采用φ850三軸水泥土攪拌樁，內(nèi)插H700×300×13×21型鋼的圍護(hù)型式。攪拌樁水泥摻量為20%，嵌入深度取12 m；豎向在3.8 m和-0.50 m設(shè)兩道支撐，并施加預(yù)頂力，支撐縱向間距4.30 m，橫向間距一般為4.0 m，支撐采用φ609鋼管支撐，壁厚16 mm。在第一、二道支撐處分別設(shè)置頂圈梁和2H400型鋼圍檁。

3.3 鉆孔灌注樁方案+支撐方案

本基坑圍護(hù)方案采用φ800@950鉆孔灌注樁(局部φ1 200@1 350)作為圍護(hù)墻體，墻后距離圍護(hù)樁0.15 m處設(shè)置一排封閉的φ650三軸水泥土攪拌樁隔水帷幕。樁頂設(shè)置頂圈梁連接，圍護(hù)樁樁長(zhǎng)一般為20.0 m。豎向在 3.8 m 和-0.50 m設(shè)兩道撐，并施加預(yù)頂力，支撐縱向間距4.30 m，橫向間距一般為4.0 m，支撐采用φ609鋼管支撐，壁厚16 mm。在第一、二道支撐處分別設(shè)置頂圈梁和2H400型鋼圍檁。

方案一采用重力式攪拌樁圍護(hù)墻體結(jié)合放坡的方案受到場(chǎng)地空間限制較大，在本工程中很難實(shí)施。根據(jù)本工程實(shí)際特點(diǎn)和周邊環(huán)境限制和保護(hù)要求，基坑圍護(hù)需采用板式支護(hù)體系。其中方案二的SMW工法樁圍護(hù)墻墻體剛度與鉆孔灌注樁柱列式排樁圍護(hù)墻相比剛度較小，且由于場(chǎng)地條件限制，SMW工法樁中的部分型鋼插拔不易，施工難度和造價(jià)均會(huì)提高。由于本工程泵閘主體結(jié)構(gòu)最大開(kāi)挖深度為9.30 m，深度較深，方案三鉆孔樁圍護(hù)墻墻體剛度相對(duì)較大，對(duì)基坑周邊變形控制較為嚴(yán)格，適合于本工程基坑圍護(hù)的特點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)主體結(jié)構(gòu)布置，并綜合考慮擬建場(chǎng)地周邊環(huán)境條件(包括地面管線(xiàn)、地面構(gòu)筑物等)、施工流程和方法及投資等影響基坑工程的諸多因素，基坑開(kāi)挖采用明挖順作法作業(yè)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體推薦采用單排鉆孔灌注樁排樁+單排三軸水泥土攪拌樁隔水帷幕的圍護(hù)體系和兩道支撐系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。

[1] 龔曉南.關(guān)于基坑工程的幾點(diǎn)思考[J].土木工程學(xué)報(bào),2005,38(9):99-102.

[2] 曹書(shū)文,楊 璐,孔濤濤,等.基坑降水對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和地面沉降影響的有限元分析[J].建筑科學(xué),2011(9)：125-127.

[3] 楊迎曉,許鈞陶,靳建明.某綜合樓基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)[J].巖土工程學(xué)報(bào),2006(13):28.

[4] 隗建波.地鐵車(chē)站明挖基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究[D].成都：西南交通大學(xué),2010.

[5] 龔曉南.基坑工程發(fā)展中應(yīng)重視的幾個(gè)問(wèn)題[J].巖土工程學(xué)報(bào),2006,28(11)：48-49.

[6] 張?jiān)诿?對(duì)我國(guó)巖土工程規(guī)范現(xiàn)狀的幾點(diǎn)看法:土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性[M].北京：中國(guó)建筑出版社,2003.

Study on the design of excavation support structure of pump and sluice in Shanghai

Zhou Xiaobo

(KunshanShidaiRealEstateDevelopmentLimitedCompany,Suzhou215324,China)

This paper introduced the common problems in foundation pit enclosure design, the factors of foundation pit support’s design and key points of construction have been investigated by comparing with a pump work’s construction in Hongkou, Shanghai. On this basis, the pros and cons of each design plan have been evaluated scientifically and the validity of bored cast-in-plale pile has been confirmed.

foundation pit, pump and sluice, retaining design, bored pile

1009-6825(2016)27-0056-02

2016-07-15

周小波(1970- )，男，工程師

TU463

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