基于鉆孔灌注樁設(shè)計技術(shù)的深基坑支護結(jié)構(gòu)分析

摘 要：文章通過筆者對現(xiàn)實中所接觸深基坑實例的研究，就如何合理確定深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行了分析和探討，提出了參考建議。

關(guān)鍵詞：深基坑；方案分析；支護設(shè)計

1 工程概況

寧波鋼鐵有限公司熱扎廠水處理系統(tǒng)旋流池工程，位于煉鋼廠房以西，熱扎廠主廠房房東側(cè)。旋流池為內(nèi)、外雙圓筒式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。外筒（水池）直徑31.8米，壁厚1.4米，池底為倒圓錐臺形底板，池底厚1.6米，池底深度30米。內(nèi)筒的內(nèi)壁直徑6.5米，壁厚0.3米。其大直徑和深度屬國內(nèi)少見，且底板特殊。

2 基坑圍護結(jié)構(gòu)方案的選擇分析

旋流池工程埋地深，直徑大，地下水位高，地質(zhì)情況復(fù)雜，且靠近鐵路，工期短，施工難度大。根據(jù)目前的施工技術(shù)水平和以往的施工經(jīng)驗認為：

（1）基坑大開挖施工：因靠近鐵路，施工場地有限，土方工作量大，對鐵路的支護方案費用較高，也無法滿足工期（8個月）的要求。

（2）地下連續(xù)墻圍護：具有整體剛度好，防水性能好的優(yōu)點。但造價高，工期長，且污染道路。

（3）鋼板樁圍護：具有止水效果好，施工速度快等優(yōu)點。但剛度差，結(jié)構(gòu)變形大，造價高，不易回收，且材料來源有困難。

（4）鉆孔灌注樁圍護：樁截面剛度好，但造價相對較高，抗?jié)B性能差，施工時污染環(huán)境。

（5）水泥攪拌樁圍護：圍護墻的整體性和防滲性能好，造價低。但圍護墻需要占據(jù)較多的位置，本工程場地條件不允許，且支護深度受到限制。

（6）預(yù)制鋼筋混凝土板樁圍護：具有可事先預(yù)制，施工速度快，利用板樁的契口能擋土止水，占地位置小，造價低等優(yōu)點，但場外運輸困難，打樁時對周圍環(huán)境有影響，且深度有限。

（7）沉井法圍護：利用結(jié)構(gòu)本身作為圍護結(jié)構(gòu)，具有造價低，施工方便的優(yōu)點。但該工程因旋流池直徑較大，下沉深度深，垂直度和水平位移難以控制，并且嵌入巖石，其質(zhì)量難以控制。

經(jīng)過綜合分析、比較，采用常規(guī)的圍護結(jié)構(gòu)無法滿足該工程的要求。借鑒以前采用的鋼筋混凝土井模施工方法，從基坑上口向下，邊開挖邊支護，開挖一段，支護一段的經(jīng)驗。同時可利用圍護結(jié)構(gòu)作為池壁結(jié)構(gòu)的一部分的思路，擬采用逆做法施工方案。

3 逆作法施工中基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 基坑降水

針對本項目具體實施過程中可能遇到的地下水滲入的情況，擬采用基坑內(nèi)外聯(lián)排的措施。具體設(shè)計如下：（1）在坑外距坑邊5米遠的地方，沿基坑周圈設(shè)16個直徑為1米的深井，用水泵進行降水。同時挖一圈0.8米深的排水溝截斷地表水，防止因下雨造成地表水流入基坑。（2）在基坑內(nèi)，每層段挖土時先挖排水溝和集水井，用水泵抽至坑外的排水溝。

3.2 池壁支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2.1 荷載計算

（1）外筒池壁自重：考慮17m以上由池壁外側(cè)摩擦力及措施樁承重。（外筒外直徑：31.6m，外筒池厚：1.3m）。（2）池壁外側(cè)摩擦力：由于場地地質(zhì)層狀復(fù)雜，在直徑30m、深15-16.5m范圍內(nèi)，土層變化較大，各孔位計算摩擦力相應(yīng)變化較大，為安全因素考慮，設(shè)計取K9、K10、K12計算摩擦力中的小值（極限標準值）。（3）池壁承載力計算：根據(jù)上述計算，池壁自身側(cè)阻力容計值fa>G，即僅靠池壁側(cè)阻力即能滿足施工需要，但考慮周邊建構(gòu)筑物、地下水及施工、地下石方爆破作業(yè)等不確定因素，為確保池壁不產(chǎn)生不均勻沉降而偏移，同時考慮場地地質(zhì)層狀變化多產(chǎn)生的側(cè)阻力不均勻影響，設(shè)計考慮沿池壁均勻布置20根直徑800人工挖孔樁作為池壁支撐樁，樁長24.5m，樁頭嵌入中風化巖層5.5m。

3.2.2 防止池壁結(jié)構(gòu)在自重的作用下下沉的支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

依據(jù)荷載計算結(jié)果，采用人工挖孔灌注樁作為支承的措施樁。措施樁的設(shè)計和施工必須控制在外筒池壁的中心上，樁徑必須小于外筒池壁的厚度，同時要滿足外筒池壁內(nèi)外層鋼筋的位置。樁基采取人工挖孔樁，盡量嵌入巖石層，護壁采用紅磚護壁，施工時要嚴格控制樁徑和垂直度。在結(jié)構(gòu)施工時，要破除樁基的護壁并清理干凈，以便與外筒池壁緊密結(jié)合。具體要求如下：（1）在池壁頂部設(shè)一圈鋼筋混凝土外跳板梁，寬度1.00米，厚度0.5米。（2）在護壁結(jié)構(gòu)中設(shè)16根直徑為0.9米的鋼筋混凝土人工挖孔灌注樁支承護壁結(jié)構(gòu)的重量（護壁結(jié)構(gòu)與土體之間的磨察力不計）。樁的底部嵌入巖層1.500米。在澆灌混凝土前向樁身外預(yù)留插筋（垂直方向間隔0.8米，水平方向間隔0.3米），以便與護壁結(jié)構(gòu)有效的連接。（3）在基巖頂面，池壁外側(cè)設(shè)一道環(huán)形梁，以保證支承失去作用后托住池壁。

3.3 施工縫的留設(shè)及防滲漏設(shè)計

由于從上往下分節(jié)施工，共有5道施工縫，新老混凝土間將產(chǎn)生約束應(yīng)力，增大了產(chǎn)生裂縫的可能性，產(chǎn)生漏水及滲水現(xiàn)象，需常期進修補處理。其次施工縫的防水處理是本工程逆作法施工的難點和重點所在，常規(guī)的施工縫處理：采取施工縫內(nèi)側(cè)接頭修補或堵漏處理方法，每節(jié)砼在內(nèi)側(cè)形成了一道環(huán)形疤塊，要后期處理，直接影響內(nèi)側(cè)砼的外觀質(zhì)量，留下施工痕跡，且易脫落。具體措施如下：（1）池外壁內(nèi)側(cè)與池內(nèi)壁結(jié)構(gòu)之間留垂直施工縫。（2）池底板與池壁之間留設(shè)一道水平施工縫。（3）池壁±0.000～-18.400米之間每2.3米留一道水平施工縫。-18.400米（池壁底部）～-25.00米之間留設(shè)一道水平施工縫。池壁澆灌混凝土前支設(shè)模板時留設(shè)外斜模板，使混凝土澆灌面高出池壁澆灌層150mm，以保證接縫處混凝土澆灌密實。即在施工縫的內(nèi)環(huán)部位增設(shè)一道砼環(huán)形“牛腿”，作為結(jié)構(gòu)的組成部份，與結(jié)構(gòu)一起澆灌完成，將施工縫封堵不留痕跡，作為設(shè)計造型永久保留。或者施工完后將壁外多余的混凝土鑿除。（4）施工縫留設(shè)企口縫，并且內(nèi)高外低，以保證在混凝土澆灌時接縫易灌飽滿。（5）在每節(jié)池壁下部填30～50mm的砂子，防止混凝土結(jié)合面不沾泥土。接縫處鋼筋必須清理干凈。（6）每節(jié)第一層混凝土要減石子接漿，混凝土中參加適量微膨脹劑，保證施工縫處的混凝土結(jié)合緊密。此外混凝土中參加適量的早強減水劑，以增加混凝土的和易性和早期強度。（7）對接縫薄弱部分采用防水砂漿抹縫。

4 思考與建議

基坑支護形式的選擇應(yīng)在仔細針對周邊環(huán)境、工程造價以及施工技術(shù)等的各方面考察的前提下，通過綜合對比進行選擇。具體來說就是應(yīng)當在確?；臃€(wěn)定以及引起的周圍環(huán)境變形在可接受范圍內(nèi)，應(yīng)當盡可能的選取工程造價較低的基坑支護形式，不能夠通過提高基坑變形控制標準，而選擇造價昂貴的支護型式，造成不必要的浪費。

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