組合支護(hù)在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

陳宇波 朱一寒

（長(zhǎng)沙縣水利水電勘察設(shè)計(jì)室 長(zhǎng)沙市 410100）

1 工程概況

石子暗涵改造工程位于長(zhǎng)沙市東郊長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，為凈空2.5 m×2.5 m鋼筋混凝土箱涵,承擔(dān)松雅湖的水循環(huán)排水的功能和騰飛島雨污水外排功能，底板高程為（25.39～26.80）m，地下埋深（4～5）m，受地形條件限制，在張家圍子段須從G107國(guó)道水渡河大橋第一跨跨中穿過(guò)。橋梁凈跨徑12 m，一側(cè)為重力式漿砌石橋臺(tái)，基坑開(kāi)挖如不采取穩(wěn)固的支護(hù)措施，必將危及大橋橋臺(tái)安全。該支護(hù)工程地質(zhì)條件惡夯，基坑支護(hù)難度大，風(fēng)險(xiǎn)高，主要有以下特點(diǎn):

（1）基坑開(kāi)挖深度大，達(dá)6 m，為二級(jí)基坑工程。

（2）施工場(chǎng)地狹小，基坑緊鄰建筑物，一側(cè)為G107國(guó)道重力式橋臺(tái)擋墻，一側(cè)為G107國(guó)道樁柱式橋墩，兩者相距12 m，基坑段從中穿越，支護(hù)能夠利用的距離十分有限，施工難度大。

（3）場(chǎng)地緊鄰撈刀河，長(zhǎng)沙經(jīng)開(kāi)區(qū)水廠取水需要水渡河壩關(guān)壩長(zhǎng)年維持外河水位在31 m左右，河堤下地層中粉細(xì)砂層、圓礫層厚，導(dǎo)致地下水埋藏淺，只有1.5 m左右,地層透水性強(qiáng)，基坑涌水量大，易發(fā)生流砂現(xiàn)象，基坑須開(kāi)挖至25 m，水頭差大。

2 工程設(shè)計(jì)

本工程采用靈活可靠的支護(hù)方案：高壓擺噴灌漿止水＋人工挖孔灌注樁的組合方案。采用高壓擺噴灌漿封閉止水帷幕進(jìn)行基坑止水截砂（至19 m高程，強(qiáng)風(fēng)化巖），坑內(nèi)降水井降水，防止涌水流砂的危害，坑外設(shè)回灌井。沿設(shè)計(jì)穿G107段箱涵兩側(cè)及基坑兩端先采用高壓擺噴灌漿防滲墻形成一個(gè)封閉的止水圍井，兩側(cè)擺噴位置為沿橋墩邊線外移1.5 m，兩端擺噴位置為橋中線往兩端各偏移15 m。然后再在擺噴防滲墻內(nèi)基坑兩側(cè)各進(jìn)行一排人工挖孔鋼筋混凝土灌注樁作為擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)。

3 基坑地下水的降排和回灌

為避免水體浸泡軟化基坑土體，并利于基坑內(nèi)的作業(yè)施工，在基坑內(nèi)部坑壁底設(shè)置排水溝及降集水井。上排水溝應(yīng)夯實(shí)地基土體，再鋪設(shè)100 mm厚防滲混凝土，砌筑排水溝或者采用PVC管（直徑300 mm～400 mm）。下排水溝位于基坑壁底部，距坑壁一定距離，寬度及深度約為0.30 m，基坑挖至底時(shí)修筑，修筑時(shí)可以做成明溝或盲溝，在基坑角點(diǎn)和基坑邊中點(diǎn)等部位設(shè)置直徑 （800～1 000）mm，深度（1.5～2.0）m 的集水坑（井）、降排水井點(diǎn)，及時(shí)將坑內(nèi)集水排出，為了防止周?chē)ㄖ锏牟痪鶆虺两担O(shè)置了一系列的回灌井，以保證基坑外的水位下降不太嚴(yán)重。

4 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算

（1）內(nèi)力計(jì)算。

內(nèi)力計(jì)算方法：增量法。

水平側(cè)向剛度(MN/m)=229.848；放坡級(jí)數(shù)：0；超載個(gè)數(shù)：2；超載值：163.866 kN/m；13.764 kN/m。

（2）土壓力模型及系數(shù)調(diào)整（圖1～圖2）。

（3）整體穩(wěn)定驗(yàn)算。

計(jì)算方法：瑞典條分法；

應(yīng)力狀態(tài)：總應(yīng)力法；

條分法中的土條寬度:0.40 m；

滑裂面數(shù)據(jù)：

圖1 彈性法土壓力模型

圖2 經(jīng)典法土壓力模型

整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.115；圓弧半徑（m）R=17.588；圓心坐標(biāo) X（m）X=0.245；圓心坐標(biāo) Y（m）Y=7.076。

（4）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。

抗傾覆安全系數(shù):

經(jīng)計(jì)算Ks=1.331≥1.200,滿足規(guī)范要求。

（5）抗隆起驗(yàn)算。

Prandtl（普朗德?tīng)枺┕剑↘s≥1.1～1.2），注：安全系數(shù)取自《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》YB 9258-97（冶金部）：

Ks=1.751≥1.1,滿足規(guī)范要求。

Terzaghi（太沙基）公式（Ks≥1.15～1.25)，注：安全系數(shù)取自《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》YB 9258-97（冶金部）：

Ks=1.945≥1.15,滿足規(guī)范要求。

（6）隆起量的計(jì)算。

（7）抗管涌驗(yàn)算。

抗管涌穩(wěn)定安全系數(shù)（K≥1.5）：

K=5.163≥1.5,滿足規(guī)范要求。

（8） 承壓水驗(yàn)算（圖 3）。

圖3 承壓水抗承壓示意圖

Ky=43.00/30.00=1.43≥1.05 基坑底部土抗承壓水頭穩(wěn)定。

5 主要施工工藝流程

主要施工流程：高壓擺噴灌漿→基坑中部進(jìn)行輕型井點(diǎn)降水→人工挖孔灌注樁施工→養(yǎng)護(hù)達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度→基坑開(kāi)挖→穿越段暗涵施工→養(yǎng)護(hù)達(dá)設(shè)計(jì)回填強(qiáng)度→回填基坑。

6 基坑險(xiǎn)情排除應(yīng)急措施

在基坑開(kāi)挖及支護(hù)施工中，采取分段分層開(kāi)挖，一旦發(fā)現(xiàn)坑壁上土體過(guò)量變形或局部土體產(chǎn)生明顯裂縫時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取措施，但本工程施工復(fù)雜，不可預(yù)計(jì)因素多，其主要應(yīng)急措施為：

（1）停止開(kāi)挖施工，基坑進(jìn)行填土反壓，當(dāng)支護(hù)樁樁頭或樁身變形及位移較大，樁身發(fā)生開(kāi)裂等情況發(fā)生時(shí)，采取此措施進(jìn)行外理，防止險(xiǎn)情進(jìn)一步擴(kuò)大。

（2）回灌水，當(dāng)降水井或基坑降水對(duì)造成鄰近地面嚴(yán)重開(kāi)裂，擋墻位移較為明顯時(shí)，應(yīng)采取回灌水處理，增高變形處地下水位，減少地面及建筑物變形。

（3）壘壓砂包、打鋼管鋪竹架板擋土，對(duì)兩側(cè)無(wú)灌注樁支護(hù)處基坑開(kāi)挖時(shí)，受地形限制放坡無(wú)法穩(wěn)定時(shí)，采取此措施，確?；娱_(kāi)挖的放坡處理。

（4）壓密灌漿，當(dāng)變形較大，影響了G107擋墻和橋臺(tái)穩(wěn)定，威脅公路安全時(shí)，對(duì)擋墻下地基及兩側(cè)地基進(jìn)行壓密灌漿處理，防止危險(xiǎn)進(jìn)一步擴(kuò)大，準(zhǔn)備一套壓密灌漿設(shè)備和一套灌漿人員，備足灌漿用水泥及化學(xué)膠凝材料。

（5）鋼支撐：當(dāng)樁頭變形較大，樁受力不足以抵抗土壓力，可考慮采取鋼支撐方案，準(zhǔn)備4～5套鋼梁支撐，支撐寬度為基坑寬度，采用250槽鋼制作成鋼支撐梁，用以對(duì)兩側(cè)灌注樁加固處險(xiǎn)。

7 結(jié)論與建議

（1）對(duì)于深大基坑的工程，在土質(zhì)允許條件下，采用高噴止水與支護(hù)樁共同工作，與內(nèi)支撐方案相比要經(jīng)濟(jì)，而且便于土方機(jī)械開(kāi)挖，方便施工，采用各種措施的組合支護(hù)，不僅能降低工程造價(jià)，而且能夠大大縮短工期，是值得推廣的一種支護(hù)方法。

（2）對(duì)于該類(lèi)支護(hù)的設(shè)計(jì)，在保持一定的水平位移條件下，采用彈性支點(diǎn)法（M法）的力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算是切實(shí)可行的，它不但能夠改善樁身受力，大大降低工程造價(jià)，同時(shí)也能保證基坑的安全。

（3）基坑工程設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備階段一定要把工程相關(guān)資料收集齊全，特別是既有建筑物附近施工的工程，這個(gè)問(wèn)題就顯得更加突出。主要包括：既有的地下電力線、通訊線、引用水管、排污管等的設(shè)計(jì)及布置圖等。

（4）對(duì)于該類(lèi)基坑工程，特別是在水位比較淺的情況下，排水顯得很重要，因?yàn)槿绻潘毓嗵幚聿缓?，很容易造成周?chē)ㄖ锂a(chǎn)生不均勻沉降，產(chǎn)生裂縫，必然會(huì)造成重大的損失。所以一定要處理好排水問(wèn)題。

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