藍 媚，張保志，藍 威

（1、清遠市建設(shè)工程綜合服務(wù)站清遠市人才儲備中心 廣東清遠 511500；2、廣東泓瓴建筑工程有限公司 廣東清遠 511500）

0 引言

隨著高層建筑和城市地下空間的開發(fā)利用，深基坑工程越來越多，其開挖深度和面積也越來越大，基坑所處的地質(zhì)及周邊環(huán)境也愈加復(fù)雜，保證基坑周邊環(huán)境的穩(wěn)定和基坑工程的正常運營具有重要的現(xiàn)實意義［1-2］。圓形內(nèi)支撐支護形式是近些年伴隨著基坑發(fā)展趨勢而出現(xiàn)的一種新的深大基坑內(nèi)支撐形式［3］，圓形內(nèi)支撐憑借其可適用于狹小場地施工、受力性能合理、施工作業(yè)空間大、節(jié)省材料等優(yōu)勢［4-5］，廣泛應(yīng)用于上海、天津、廣東等諸多高層建筑施工中［6-7］。本文以某醫(yī)院為例，介紹了圓形內(nèi)支撐支護體系在軟土深基坑中的應(yīng)用?；釉陂_挖支護施工及使用期間，基坑支護結(jié)構(gòu)變形、周邊建（構(gòu)）筑物沉降、土體深層水平位移、支撐軸力等處于可控范圍，整個基坑支護達到了預(yù)定功能要求，為同類工程提供參考依據(jù)。

1 項目工程與地質(zhì)概況

本工程總建筑面積115 150.11 m2，其中地上86 081.09 m2，地下29 069.02 m2，基坑開挖深度9.7～12.5 m，周長676 m，形狀不規(guī)則?；又苓厛龅丨h(huán)境復(fù)雜，其北側(cè)距離既有辦公樓3.5～11.2 m，東側(cè)與市政道路最近距離為12.4 m，南側(cè)距離排洪渠9.2 m，西南側(cè)距離兒科樓6～11 m，西側(cè)與高壓氧倉最近距離為13 m，基坑開挖范圍內(nèi)及基坑支護范圍外分布有大量的管線，正式施工前應(yīng)對基坑內(nèi)管線進行移除或截斷廢除。按照《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程：JGJ 120—2012》［8］及《建筑基坑支護工程技術(shù)規(guī)程：廣東省標準DBJ/T 15-20—2016》［9］要求，基坑支護設(shè)計安全等級為一級，以基坑變形控制為主，主要采用“放坡+鉆孔灌注樁+環(huán)梁支撐+攪拌樁止水支護”形式?；又纹矫鏋閮蓚€相互連接又相對獨立的圓環(huán)，其平面布置如圖1所示。

圖1 基坑支撐平面布置Fig.1 Floor Plan of Supporting Structure in Deep Excavation

根據(jù)地質(zhì)勘察報告，場地內(nèi)地質(zhì)起伏較大，基坑周邊有3.5 m 厚淤泥質(zhì)土，基坑坑底位于粘土〈2-1〉、粉質(zhì)粘土〈2-2〉及〈3〉中，地層分布情況及支護設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1 地層分布情況及基坑支護設(shè)計參數(shù)Tab.1 Distribution of Strata and Design Parameters of Struts For Foundation Pit

場地地下水主要賦存于素填土層中的上層滯水、溶洞中的巖溶水。場地淺層屬上層滯水，水量較小，它的補給來源主要為大氣降水，通過蒸發(fā)或向隔水底板的邊緣下滲排泄。巖溶水主要賦存于石灰?guī)r溶洞及溶蝕裂隙中，巖溶水賦存條件受巖溶發(fā)育程度、形態(tài)特征、規(guī)模大小以及裂隙充填情況等因素影響，富水性和滲透性及涌水量變化較大。

2 基坑支護設(shè)計

本工程開挖深度較深，地質(zhì)起伏較大，局部存在較厚淤泥，臨近基坑周邊有市政道路、高壓氧倉、排水渠及多層民用建筑。若基坑支護及止水措施不當，基坑開挖將產(chǎn)生較大變形，給周邊建（構(gòu)）筑物及市政道路的穩(wěn)定帶來不利影響。本工程采用“放坡+鉆孔灌注樁+環(huán)梁支撐+攪拌樁止水”支護，放坡高度3 m，坡率1∶1，在坡面上布設(shè)φ48×3.0 mm、水平間距1 m 的鋼花管；止水攪拌樁樁徑550 mm，樁間距300 mm，樁長8.1～11.0 m，進入基坑底不小于2 m；支護樁為樁徑1 200 mm，樁間距1 400 mm，樁長11.3～15.1 m，嵌固深度不小于6～7 m 的鉆孔灌注樁；設(shè)一道混凝土環(huán)梁內(nèi)支撐，內(nèi)支撐桿類型有圓環(huán)撐、冠梁、輻射撐、拉結(jié)梁、連系梁及拉結(jié)板，所有輻射撐延長線必須都經(jīng)過圓環(huán)撐圓心。

2.1 圓形支撐的特點

⑴受力性能合理。利用圓形內(nèi)支撐和支護樁結(jié)構(gòu)體系，充分發(fā)揮環(huán)形支撐梁的拱形效果，將基坑周邊產(chǎn)生的土壓力通過輻射撐和拉結(jié)板大部分轉(zhuǎn)化為軸壓力，有效利用混凝土材料的抗壓特性，同時降低支護結(jié)構(gòu)的體量［10-11］。

⑵施工作業(yè)空間大。采用圓形內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，在基坑平面形成的無支撐面積達到70%左右，為挖運土的機械化施工提供了良好的多點作業(yè)條件，挖土速度可成倍提高，極大縮短了基坑暴露時間和挖土工期［10］。

⑶節(jié)省材料，經(jīng)濟效益顯著。與各類支撐結(jié)構(gòu)相比，軟土深基坑施工中采用圓形內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)不但節(jié)省了大量鋼材和水泥，而且較大幅度減少單位土方開挖費用，整個支撐體系總費用降低約20%～30%，經(jīng)濟效益顯著［10］。

2.2 圓形支撐的變形及內(nèi)力計算

采用理正深基坑計算軟件建立三維整體模型，四邊地面超載為均布荷載20 kPa，土層均按水土合算考慮。計算所得結(jié)構(gòu)最大位移為37.4 mm，發(fā)生在圓環(huán)支撐與基坑中部位置，采用400 mm厚拉結(jié)板整體澆筑加強，其位移如圖2所示。圓環(huán)支撐最大軸力約12 760 kN，最大彎矩約2 329 kN·m，最大剪力約1 265 kN。支護結(jié)構(gòu)最大水平位移18.84 mm，整體穩(wěn)定安全系數(shù)1.485，可見該結(jié)構(gòu)設(shè)計安全、合理且可行。

圖2 支護結(jié)構(gòu)變形Fig.2 Deformation of

為增加基坑支護結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，在局部支撐梁之間澆筑混凝土強度等級C35、厚度400 mm 的拉結(jié)板?？紤]到鋼筋混凝土支撐跨度較大，共布設(shè)58根豎向支撐鋼構(gòu)柱縮短支撐跨度，鋼構(gòu)柱采用熱軋等肢角鋼4×L160×16 焊接而成，鋼構(gòu)柱基礎(chǔ)采用灌注樁，樁徑為1 200 mm，插入灌注樁鋼筋籠內(nèi)長度3 m，灌注樁嵌入基坑底不少于8.0 m且進入強風化巖不少于1.0 m。

2.3 坑內(nèi)被動區(qū)加固設(shè)計

由于基坑G～N 軸局部存在較厚淤泥，為了減少基坑開挖后支護樁的變形，對淤泥部位采取以下加固措施：

⑴G～L 軸部位的淤泥采用換填級配碎石處理，開挖換填時止水攪拌樁不得拆除，基坑換填部位采用旋噴樁進行加固，樁長10 m。

⑵L～N 軸部位的淤泥采用雙管高壓旋噴樁進行坑內(nèi)加固（加固部位不換填），坑內(nèi)加固旋噴樁直徑700 mm，間距600 mm，樁長10 m，且進入粉質(zhì)粘土層不小于6 m。旋噴樁坑內(nèi)加固部位及支護剖面如圖3～圖4所示。

圖3 旋噴樁平面布置Fig.3 Floor Plan of Jet Grouting Pile （mm）

圖4 旋噴樁支護剖面Fig.4 Supporting Section of Jet Grouting Pile （mm）

3 監(jiān)測結(jié)果分析

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范：GB 50007—2011》［12］、《建筑變形測量規(guī)范：JGJ 8—2016》［13］、及文獻［8］等要求，該基坑監(jiān)測內(nèi)容主要包括周邊建（構(gòu)）筑物沉降、土體深層水平位移、支撐軸力、支護結(jié)構(gòu)頂部水平位移、立柱沉降、建筑物頂部豎向位移、地表沉降等?？紤]到施工范圍、監(jiān)測儀器布設(shè)和周邊環(huán)境等因素，具體監(jiān)測點布設(shè)為：周邊建（構(gòu)）筑物沉降布置監(jiān)測點20 個，土體深層水平位移4 個，支撐軸力14 個，支護結(jié)構(gòu)頂部水平位移22 個，立柱沉降及支護樁側(cè)向變形各8個。

基坑開挖期間，開挖側(cè)每1～3 天觀測一次，非開挖期間每5～7 天觀測一次，當變形超限時應(yīng)加密觀測。對于基坑周邊地面的建（構(gòu)）筑物，在基坑圍護結(jié)構(gòu)施工前，要求先進行第三方的房屋及既有構(gòu)筑物檢測及技術(shù)鑒定，為施工過程中的監(jiān)測、搶險及可能產(chǎn)生的糾紛提供必要的依據(jù)。

監(jiān)測資料顯示，基坑開挖至回填期間，其周邊建（構(gòu)）筑物沉降、土體深層水平位移、支撐軸力、立柱沉降、建筑物頂部豎向位移、地表沉降及支護樁側(cè)向變形均小于其報警值、控制值，具體數(shù)值如表2 所示；支護結(jié)構(gòu)頂部水平位移累計最大值為36.1 mm，超過控制值1.1 mm，但由基坑支護結(jié)構(gòu)頂部各水平位移觀測點數(shù)據(jù)可知其變形保持穩(wěn)定，說明各項監(jiān)控指標基本控制在設(shè)計要求范圍內(nèi)，深基坑工程取得了圓滿成功。基坑支護結(jié)構(gòu)頂部各水平位移觀測點如圖5所示。

圖5 基坑支護結(jié)構(gòu)頂部各水平位移觀測點Fig.5 Observation Points of Horizontal Displacement at the Top of Supporting Structure of Foundation Pit

表2 監(jiān)測結(jié)果匯總Tab.2 Summary of Monitoring Results

4 結(jié)語

該基坑工程施工實踐證明，在深厚軟土地基上采用圓形內(nèi)支撐支護體系是一種成功、合理的支護技術(shù)體系。圓形內(nèi)支撐支護體系不僅能有效控制基坑、基坑周邊建（構(gòu)）筑物、地下管線變形，并能在基坑中形成較大的施工作業(yè)空間，節(jié)省大量鋼材和水泥，提高土方開挖速度，具有較好的經(jīng)濟、社會效益，為類似工程實踐提供借鑒參考。