劉振杰， 王小勇， 姚 波

(1.安徽工程勘察院，安徽 合肥 230011; 2.安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230009)

淺談樁+豎向斜撐在深基坑支護中的應(yīng)用

劉振杰1， 王小勇1， 姚 波2

(1.安徽工程勘察院，安徽 合肥 230011; 2.安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230009)

基于工程實例，詳細介紹了樁+豎向斜撐支護型式的具體應(yīng)用，闡述了此種支護型式關(guān)鍵施工工序為“先撐后挖，再撐再挖，分層分段開挖”。通過分析變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，指出了土方開挖2/3深度至坑底的工況是基坑支護控制坡頂位移的關(guān)鍵工序，提出了分三個標準進行土方開挖的建議。監(jiān)測斜撐軸力變化，強調(diào)了斜撐應(yīng)盡量設(shè)置在靠近土壓力合力點位置上。

樁+豎向斜撐;基坑支護;土方開挖;變形

0 引 言

隨著現(xiàn)代化大都市的發(fā)展，人們對地下空間的需求越來越大，在用地愈發(fā)緊張的城市中開發(fā)大型地下空間已成為現(xiàn)代化建設(shè)的必然趨勢。深大基坑的涌現(xiàn)對周邊環(huán)境造成較大影響，為了保護對變形有嚴格要求的已有建筑物，深基坑支護設(shè)計必須將支護結(jié)構(gòu)的位移控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)[1-3]。

傳統(tǒng)的樁+錨桿(索)形式可有效地控制坡頂位移，但其對土質(zhì)和已有建筑物的基礎(chǔ)形式有較嚴格要求，且目前大多數(shù)城市規(guī)定錨桿(索)的施工不允許出建筑紅線，這也限制了這種支護形式的應(yīng)用。內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)可不受外圍土質(zhì)和已有建筑物的基礎(chǔ)形式的限制，但其造價要比樁錨體系高30%～40%，且其對主體結(jié)構(gòu)的施工影響較大，工期較長[4]。相比之下，樁+豎向斜撐的支護形式，既發(fā)揮了內(nèi)支撐不受外圍環(huán)境影響的優(yōu)勢，又減小了工程造價，鋼格構(gòu)式支撐梁又減小了對結(jié)構(gòu)施工的影響，具有一定的應(yīng)用前景。

1 地質(zhì)條件

某工程地下2層連體車庫，基坑深度為8.75～10.25 m，安全等級為一級，使用期為12個月。場地為一級階地地貌單元，局部為河漫灘地貌，土層差異很大，自上而下各土層分布情況及性質(zhì)指標見表1。地下水有雜填土中上層滯水、③層粉質(zhì)黏土及粉土、④層強風(fēng)化砂巖中的微承壓水。

表1 土的天然物理力學(xué)性質(zhì)指標

2 周邊環(huán)境

基坑西側(cè)緊鄰多棟20世紀80年代建設(shè)的六層住宅樓，磚混結(jié)構(gòu)，磚砌條基，基礎(chǔ)埋深約3.5 m，距離基坑邊僅2.4～3.7 m。房屋地下部位用預(yù)制板搭砌，內(nèi)部有大量積水。由于此處以前為老河道，地下局部有較厚的淤泥層，基坑施工和使用期間，居民正常入住。可見住宅樓對基坑的變形的要求嚴格，稍大的變形就會造成墻體開裂，危及到住戶的安全。

3 設(shè)計施工方案

結(jié)合土質(zhì)情況和計算分析，基坑西側(cè)設(shè)計采用旋挖樁+豎向斜撐的支護方案[5-7]，同時在先施工高壓旋噴樁止水的基礎(chǔ)上，增設(shè)兩排壓密注漿[8]，采用“先撐后挖，再撐再挖，分層分段開挖”的方式進行施工，具體的施工順序為：先施工支護樁→止水帷幕→開挖土方至第一道斜撐腰梁底→跳挖施工第一道斜撐→開挖土方至第二道斜撐腰梁底→跳挖施工第二道斜撐→開挖土方至坑底→施工地庫結(jié)構(gòu)部分至封頂→基坑回填，割除二道斜撐。

這種施工方法有效地控制了基坑支護結(jié)構(gòu)的變形。至基坑回填，西側(cè)圍護結(jié)構(gòu)頂部最大位移僅12 mm，成功控制在基坑深度的2‰以內(nèi)，基本達到了內(nèi)支撐變形控制的效果。緊鄰的建筑物最大沉降值為8.5 mm，無任何新增裂縫(圖1)。

圖1 樁+豎向斜撐剖面圖

4 變形監(jiān)測

由圖2～圖5可知，土方開挖前，建筑物即出現(xiàn)了0.1～2.0 mm的沉降，且變化速率較大，分析原因主要是前期施工旋挖樁的機械振動，局部淤泥層較厚，造成淺層地下水流失較多，下部的止水帷幕亦不能阻止上部地下水的流失，遂在基坑西側(cè)坡頂部位增設(shè)兩排壓密注漿，防止地下水進一步流失。隨著土方的第一次開挖，基坑坡頂處有1.0～5.0 mm水平位移和0.2～0.8 mm的沉降，建筑物上出現(xiàn)0.3～7.0 mm的沉降，且變化速率較大。

土方開挖至斜撐腰梁位置時，施工斜撐，此時基坑邊坡及坡頂建筑物未發(fā)生位移，伴隨著土方繼續(xù)下挖，變形加大，且變形速率逐漸加大。由變化數(shù)值可知坡頂有建筑物的部位其位移數(shù)值較大。隨著開挖深度的增加，基坑的水平位移和沉降逐漸加大，且變化速率明顯加快?？梢娡练介_挖2/3深度至坑底的工況是基坑支護控制坡頂位移的關(guān)鍵工序，因此可根據(jù)基坑開挖深度，分三個標準按照不同的開挖深度進行土方開挖，即開挖至1/3 h(h為基坑深度)時，在規(guī)范要求下[3]，可適當(dāng)增加每次開挖的深度；當(dāng)開挖至2/3 h時，按照規(guī)范要求進行土方開挖；2/3 h至坑底的土方開挖至關(guān)重要，關(guān)系到支護施工的成敗，可在規(guī)范要求下，適當(dāng)減小每次的開挖深度和長度，防止超深超長開挖造成邊坡位移陡增[8-11]。

由圖4可知，位于建筑物下方的斜撐軸力較大，且隨著設(shè)置斜撐后土方的開挖，斜撐軸力不斷增大，前期增幅較大，后期增幅較小，且趨近于一常量。大部分斜撐軸力是逐漸增加的，但由于地層變化較大，土質(zhì)軟硬更替，設(shè)置的第二道支撐會分擔(dān)較多的土壓力，故個別斜撐軸力前期增加后期降低了，降幅約為2.13%～31.0%，這說明了斜撐應(yīng)盡量設(shè)置在靠近土壓力合力點位置上。

圖2 基坑西側(cè)水平位移累計量-時間曲線圖

圖3 基坑西側(cè)圈梁沉降累計量-時間曲線圖

圖4 支撐軸力累計量-時間曲線圖

圖5 基坑西側(cè)建筑物沉降累計量-時間曲線圖

5 結(jié)束語

通過以上案例，在城市較復(fù)雜的周邊環(huán)境和地質(zhì)條件較差的情況下，樁+斜撐的支護型式能夠有效地控制邊坡變形，保護周邊建筑物的安全，為結(jié)構(gòu)施工提供可靠的操作空間。

(1) 樁+斜撐的支護型式必須按照“先撐后挖，再撐再挖，分層分段開挖”的方式進行施工，方可有效地控制基坑支護結(jié)構(gòu)的變形，減小地面沉降。

(2) 基坑支護是一個動態(tài)施工過程，信息化施工保證了基坑支護設(shè)計方案的順利實施，變形監(jiān)測不但檢驗了設(shè)計方案的準確性，而且排除了圍護體系在施工過程中的安全隱患，也為此種支護型式積累了工程經(jīng)驗和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

(3) 2/3 h至坑底的土方開挖至關(guān)重要，關(guān)系到支護施工的成敗，提出分三階段按照不同的開挖深度進行土方開挖的建議。

(4) 斜撐應(yīng)盡量設(shè)置在靠近土壓力合力點位置上。

[1] JGJ 120-2012, 建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 中國土木工程學(xué)會土力學(xué)及巖土工程分會.深基坑支護技術(shù)指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[3] 龔曉南.關(guān)于基坑工程的幾點思考[J].土木工程學(xué)報，2005,38(9):98～99.

[4] 劉國彬,王衛(wèi)東.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2009.

[5] GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[6] GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[7] JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[8] 錢 午，蘇景中.深基坑工程止水帷幕設(shè)計概要[J].土木基礎(chǔ)，1998,12(1)：8～13.

[9] GB 50497-2009，建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[10] 劉俊言,應(yīng)惠清.建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范實施手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[11] 岳建平，田林亞.深基坑工程信息化施工技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.

2016-08-16；修改日期：2016-08-19

劉振杰(1981-)，男，河北石家莊人，碩士，安徽工程勘察院工程師．

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1673-5781(2016)04-0520-03