某復(fù)雜軟土深基坑工程設(shè)計實例

竺松 許冠

1 工程概況

擬建場地位于寧波市東部新城中心商務(wù)區(qū)B區(qū),民安二路以南,商務(wù)區(qū)中央廣場以西,西面是20 m寬的規(guī)劃路,再往西為7號地塊,東面是16 m寬的規(guī)劃路,南面是20 m寬的規(guī)劃路。

本工程地下室為3層,基坑開挖面積9 430 m2左右,支護(hù)結(jié)構(gòu)延長米約390 m;±0.000標(biāo)高相當(dāng)于黃海高程3.550 m,基坑周邊自然地坪絕對標(biāo)高為2.550 m,基坑周圈開挖深度為12.4 m～14.4 m。

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的選取必須綜合考慮地下室特點、周邊環(huán)境和地質(zhì)條件等因素,才能得到既安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理,又施工方便的基坑支護(hù)方案。

1.1 地下室特點

1)基坑開挖面積較大,基坑開挖面積達(dá)到9 430 m2。2)基坑開挖深度較深,基坑四周挖深達(dá)12.4 m～14.4 m;屬于Ⅰ級基坑,γ=1.1。3)基坑平面形狀接近矩形,比較規(guī)則。4)基坑北側(cè)緊鄰民安路,分布有較多管線,對基坑變形非常敏感。5)基坑南側(cè)臨近同期施工的10號地塊基坑,存在南北向土壓力不平衡的問題。6)基坑四周緊鄰用地紅線,施工場地非常狹小。7)工程樁為鉆孔灌注樁,對基坑開挖較為有利。

1.2 土層分布情況

本工程的土層分布情況為:1)場地內(nèi)土層分布總體比較均勻,地質(zhì)起伏比較平緩,南側(cè)好土層相對較淺。2)對基坑圍護(hù)影響較大的②c層淤泥物理力學(xué)性質(zhì)較差,層厚達(dá)到10 m左右。3)基坑底部已接近或到達(dá)了③a層含黏性土粉砂,這層土物理力學(xué)性質(zhì)較好,層厚在3 m左右,水頭差達(dá)到14 m左右,透水性很好,該層土附近需設(shè)置截水帷幕,在基坑?xùn)|南角該層土局部缺失。4)坑底以下第③b,④,⑤b層土性都較好,對于減小樁身內(nèi)力,控制變形都比較有利。5)由于好土層埋深相對較淺,對減短樁長比較有利,但應(yīng)充分考慮支護(hù)樁豎向承載力是否能滿足設(shè)計要求。

土的物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

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1.3 周邊環(huán)境情況

1)基坑?xùn)|側(cè):基坑邊有一條16 m寬的規(guī)劃道路,現(xiàn)作為臨近幾個工地的主要施工道路,作為本工程的主要施工道路,荷載非常大。2)基坑南側(cè):有一條20 m寬的規(guī)劃道路,道路對面為10號地塊基坑,地下室施工期間,南側(cè)將作為主要的施工堆場。3)基坑西側(cè):有一條20 m寬的規(guī)劃道路,道路對面為7號地塊,地下室施工期間西側(cè)作為一條主要的施工通道及材料堆場。4)基坑北側(cè):地下室基礎(chǔ)離用地紅線距離最近約2 m,紅線外側(cè)為民安路人行道,分布有較多管線,對基坑變形非常敏感。

1.4 周邊管線情況

基坑北側(cè)(民安路):由近到遠(yuǎn)分別布有電信和污水管等管線。總體上來看,基坑北側(cè)民安路管線較多,需要嚴(yán)格控制施工期間引起周邊道路的沉降及土體位移。

2 基坑支護(hù)形式選取[1,2]

方案設(shè)計原則:1)保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及土體的整體穩(wěn)定性,確保支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工期間安全可靠;2)土體開挖過程中確保基坑內(nèi)外工程樁及基坑外建(構(gòu))筑物和地下管線正常使用;3)在確保基坑及周圍建(構(gòu))筑物安全可靠的情況下,采用最簡明的支護(hù)手段,達(dá)到節(jié)省材料、方便施工、加快施工進(jìn)度、降低工程造價的目的。

根據(jù)本基坑的特點、實際施工條件及以往工程經(jīng)驗,經(jīng)過多個方案的選擇和比較,最后決定選用以下支護(hù)結(jié)構(gòu)體系:

基坑采用排樁+三道鋼筋混凝土水平內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式:支護(hù)樁采用A700～A850的鉆孔灌注樁,支撐體系采用對撐+角撐的形式布置。該支護(hù)結(jié)構(gòu)形式具有安全可靠變形小、挖土施工相對比較方便及施工經(jīng)驗豐富等優(yōu)點。

豎向支護(hù)體系:1)未采用兩道支撐的原因:由于地下1層樓板標(biāo)高較低,若采用兩道支撐,則換撐時存在較大問題:如果一道支撐標(biāo)高位于一層樓板以上,則二道支撐拆除時一道支撐與地下室底板間高度達(dá)到8 m多,變形將會很大;如果一道支撐標(biāo)高位于一層樓板以下,則一道支撐拆除時支護(hù)結(jié)構(gòu)上部懸臂過大,變形也會很大。考慮到基坑北側(cè)緊鄰民安路,該側(cè)對基坑變形非常敏感,因此最終還是考慮采用三道支撐的形式。2)考慮到基坑北側(cè)緊鄰民安路,基坑的一道圍梁面標(biāo)高設(shè)置不宜太低,因此一道圍梁面標(biāo)高設(shè)置在自然地坪以下0.5 m處,二道圍梁及支撐面標(biāo)高降到自然地坪以下4.9 m處,三道圍梁及支撐面標(biāo)高降到自然地坪以下9.35 m處,這樣做既改善了樁身內(nèi)力分布,減少了樁身變形,同時保證兩道支撐之間凈間距在3.7 m,為基坑施工提供盡可能充足的空間。3)支護(hù)樁均穿越淤泥質(zhì)土進(jìn)入土性相對較好的黏土或粉質(zhì)黏土層,以防止踢腳,減少變形。4)樁間均設(shè)置大功率水泥攪拌樁嵌縫(靠民安路一側(cè)設(shè)置密排水泥攪拌樁),以防止樁間水土流失,從而減少坑外土體的變形;同時拉大樁凈間距至200 mm以減少鉆孔樁的數(shù)量,節(jié)省造價。5)樁間均設(shè)置高壓旋噴樁嵌縫穿透③a粉砂層作為截水帷幕以切斷基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系。6)坑中坑位于③a層含黏性土粉砂,設(shè)置密排高壓旋噴樁作為截水帷幕。7)考慮到基坑南側(cè)臨近同期施工的10號地塊地下室基坑,基坑南北向存在很嚴(yán)重的土壓力不平衡問題,因此在基坑的南側(cè)設(shè)置條形水泥攪拌樁帶進(jìn)行主動區(qū)加固,以改良南側(cè)主動區(qū)土性,同時南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)與10號地塊圍護(hù)結(jié)構(gòu)通過連梁連接,以增強(qiáng)該側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體剛度。典型支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖見圖1。

平面支護(hù)體系:支撐體系采用對撐+角撐,盡可能減少支撐覆蓋面積,方便挖土施工,縮短工期。

3 結(jié)語

目前本工程已順利施工完畢,現(xiàn)場監(jiān)測的實際位移都達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的要求。綜合分析本工程的設(shè)計與施工過程,可得到如下結(jié)論:1)針對深度較深的地下室基坑支護(hù)工程,合理布置支撐,同時留有足夠的施工空間方便基坑挖土施工非常重要。基坑施工工期越短,基坑的安全性也相應(yīng)的越高。2)基坑挖土的合理與監(jiān)測的及時,是保證基坑施工順利完成的重要手段,通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的反分析,可以指導(dǎo)和安排施工順序和施工進(jìn)度,達(dá)到基坑開挖的動態(tài)信息化施工管理的目的。3)由于土體位移產(chǎn)生的時段主要在圍護(hù)墻側(cè)土體開挖一星期內(nèi)產(chǎn)生,所以墊層、底板施工要及時跟進(jìn),方能減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移,保證基坑的安全實施。

[1] JGJ 120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] DB33/T 1008-2000,建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 周書東,王小霞,張志民.軟土地區(qū)基坑工程設(shè)計統(tǒng)計分析[J].山西建筑,2008,34(2):131-132.