鉆孔灌注樁加內支撐體系在深基坑的應用

■李其林，王煥新

■1.廣東省建筑設計研究院粵西分院，廣東 湛江 524043;2.溫州設計集團有限公司，浙江 溫州 325003

隨著超高層建筑及高層建筑的興起，建設方越來越重視利用地下空間。深基坑工程不斷出現，它的復雜性及重要性日益顯露出來，并成為現工程界的一個熱點和難點［1］。目前，深基坑支護方法很多，例如地下連續墻、鋼板樁、鉆孔灌注排樁、SMW 工法以及鉆孔灌注樁加內支撐體系等［2］。而本文簡單闡述鉆孔灌注樁加內支撐體系在深基坑的應用。

1 工程概況

浙江某市擬建3 幢29 層住宅樓及2 層裙房、機械停車庫，地下設層高為5 米的地下室。本工程的黃海高程5.000m 為工程的±0.000，而地下室底板標高為-5.150m。基坑開挖深度范圍由5m 至8m，本基坑總平面圖見圖1。

圖1 基坑總平面圖

1.1 工程地質概況

根據勘察院提供的《巖土工程勘察報告》可知，本工程按土的結構、力學性質、埋藏條件等由上至下依次為如下:

(1)素填土(1-0):均有分布，厚度約0.3～1.3m，由塊石、碎石、角礫、砂及粘性土組成，為人工新近填土;(2)粘土(1-1):均有分布，厚度約1.1～1.8m，呈可塑～軟塑狀，中～高壓縮性;(3)淤泥(2-1):均有分布，厚度約10.80～14.40m，流塑，高壓縮性，高靈敏度;(4)淤泥(2-2):均有分布，厚度約12.10～15.80m，流塑，高壓縮性，高靈敏度。

各層的設計參數，見表1

表1 土層主要物理力學性質

1.2 水文地質條件

場區地下水類型為孔隙潛水和承壓水;孔隙潛水主要賦存于素填土、粘土、淤泥等，水量貧乏，水逕流條件差，水位埋深為0.20～1.20m;承壓水主要賦存于粉砂、中砂和圓礫中，水量較豐富，承壓水水位埋深為6.00～9.35m。

2 基坑支護圍護設計方案

本工程的基坑開挖的深度雖然不是很深，但是最后采取的方案是鉆孔灌注樁加內支撐體系，這是基于以下考慮:

(1)為了保證本工程四周建筑物、管道以及管線的安全。而本工程的四周環境比較復雜，基坑開挖時，不可能不會對已有地下管線以及四周建筑物產生影響，鉆孔灌注樁加內支撐體系整體剛度比較大，能有效控制周邊土體變化。

(2)本工程的場地地質條件比較復雜，存在比較厚的淤泥層，而且基坑開挖至坑底以下4～10m 還存在淤泥，因此基坑開挖將會產生比較大的變形。

2.1 鉆孔灌注樁擋土

因為現鉆孔灌注樁的施工工藝比較成熟，所以灌注樁的質量可以得到保證。而且本項目大部分基礎采用取鉆孔灌注樁，為了基坑支護施工方便，基坑支護樁采取用鉆孔灌注樁型式。鉆孔灌注樁樁徑分別為600、700、800 的，樁長為15～20m?；拥湫推拭鎴D，如圖2 所示。

圖2 典型基坑剖面圖

2.2 內支撐布置

2.2.1 冠梁及支撐

冠梁的截面尺寸為850 ×750、1050 ×750 和950 ×750，而支撐最大截面尺寸為750 ×750，最小截面尺寸為550 ×550。冠梁、支撐的混凝土等級均為C30。未注明的鋼筋錨固長度為35d。

2.2.2 支撐立柱

圖3 支撐結構平面布置

支撐立柱上部嵌入混凝土支撐500，支撐樁垂直度要求偏差小于1/200，上部井子桁架采用四根120 × 10的角鋼和140 × 10的綴條焊接，角鋼和綴條鋼材型號為Q345B，焊條采用E43 型要求雙面焊接，焊縫高度＞6。

支撐結構布置圖詳見圖3。

3 支護結構設計計算

本工程基坑支護結構設計采用理正深基坑支護結構軟件(7.0 版)計算。計算主要分為以下兩部分:

3.1 支護剖面的計算

支護剖面分別按6 種工況進行計算，分別為［3］:(1)工況1—基坑開挖至基坑的支撐底標高;(2)工況2—基坑設置支撐系統;(3)工況3—基坑開挖至基坑底標高;(4)工況4—地下室底板施工，并在地下室底板與支護樁之間的設置傳力支承層;(5)工況5—地下室一層樓板施工，并在樓板與支護樁之間設置傳力支承層;(6)工況6—拆卸基坑支撐系統。開挖5.0m 的內力結果詳見圖4。

圖4 典型剖面內力位移包絡圖

3.2 基坑內支撐系統結構計算

圖5 支撐系統位移圖

基坑內支撐系統結構計算采用了考慮空間協同作用的空間結構有限元分析方法［4］。該方法在基坑設計過程中，為了確保設計的合理性與經濟性，計算過程中應該滿足支護樁頂的位移與支撐結構相應位置的位移一致性。而從圖5 支撐系統位移圖顯示，可知該設計方案有效地控制了支護樁頂水平位移，并且達到相關規范要求。

4 整體穩定性分析［5］

4.1 整體穩定性驗算

利用Bishop 法，應力為總應力狀態，條分法中條寬度為0.4m，可算出整體穩定安全系數Ka=1.275，滑動圓弧半徑R=20.869m。

4.2 抗傾覆穩定驗算

抗傾覆穩定驗算系數:

Mp——被動土壓力及支點力對樁底的彎矩，對于內支撐支點力由內支撐抗壓力決定;對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。

Ma——主動土壓力對樁底的彎矩;

利用上式，可以驗算每工況的穩定系數分別為:

工況1∶Ks=3.652 ＞=1.000，滿足要求;

工況2∶Ks=5.299 ＞=1.000，滿足要求;

工況3∶Ks=5.299 ＞=1.000，滿足要求;

工況4∶Ks=1.608 ＞=1.000，滿足要求;

從上面結果可知:每工況均滿足規范要求。

5 結論

綜上所述，本工程深基坑支護采用鉆孔灌注樁加內支撐體系，能有效的滿足地下室的施工空間以及四周的建筑物深基坑土方開挖的要求，并且本工程的基坑變形符合規范相關要求，達到經濟安全可靠的目的。

［1］李鑫.淺談高層建筑深基坑支護施工技術［J］.民營科技，2014(3):228.

［2］顧浩聲.基坑支護選型的智能決策支持系統［D］.上海:同濟大學，2003.

［3］黃慧.鉆孔灌注樁加圓環形內支撐支護結構在廈門某基坑工程中的應用［J］.福建建筑，2009(10):102～104.

［4］林建明.鉆孔灌注樁及高壓旋噴樁加內支撐支護結構在漳州某深基坑工程中的應用［J］.福建建筑，2012(4):112～114.

［5］周紹源，李其林，蔣文宇，劉發標.彈性地基梁法在基坑支護中的應用［J］.土工基礎，2013(4):117～120.