深基坑人工挖孔排樁支護結構深化設計

邱博懿 李程林

摘 要：以某酒店工程項目的超高邊坡支護工程為實例，闡述了其支護結構的選型、應用深基坑軟件設計與計算、施工工藝流程和質量控制關鍵點以及深化施工技術措施、現場動態監測方法等，通過施工監測和驗證表明，該邊坡支護工程的選型、設計體系、支護方案及加強技術措施切實可行，符合現行JGJ120—2012《建筑基坑支護技術規程》的要求，且縮短建設工期，降低工程造價。

關鍵詞：排樁支護;人工挖孔樁;現場動態監測

該工程建筑面積為43112.21m2，建筑檐高99.15m，地上面積36120.70m2，地下面積6991.51m2，地下1層、地上24層，結構形式為框剪結構，采用筏形基礎，該項目的超高邊坡支護工程在高層建筑的后側，其支護總長度為71.8m，。場地地面高程在188.32～188.94m之間，室外地面標高為180.5m。該區場地地貌為河流侵蝕堆積作用形成河漫灘地。場區地下水屬潛水類型，埋藏于第3層圓礫層中，2015年8月7日勘察鉆孔中實測地下水穩定水位2.8～4.8m，標高182.730～184.080m，地下水依賴大氣降水補給和區域地下水側向補給，水位主要受季節影響而不斷變化，變化幅度1.0～2.0m。地下水滲透系數為粘性土取k=0.5m/d，圓礫取k=60.0m/d。

一、方案選擇

因基礎臺體底板底的挖土深度超過6.65m，故不考慮采用復合土釘措施。若采用地下連續墻，工程造價高且該地區缺乏地下連續墻的施工機械。在施工場地狹小且對周邊環境保護有嚴格要求、大型鉆孔機械設備又無法進場的情況下，人工挖孔灌注樁具有顯著優勢。人工挖孔排樁支護施工時對周圍居民生活影響極小，施工人員可徹底清理孔內雜物，并可在緊湊的場地靈活使用。

二、人工挖孔排樁支護計算和設計

（一）設計基本信息和參數

依據該場區檢測的地質報告和JGJ120—2012《建筑基坑支護規程》，并經過計算，排樁的直徑取900mm，支護結構的混凝土強度均采用C30，基坑側壁重要性系數γ=1，水平側向剛度40.824MN/m。

1、排樁設計

內力計算方法為增量法，樁間隔距離為1.200m，基坑類型級數為二級，有冠梁，嵌固深度為6.400m，冠梁寬度為0.900m，基坑深度為8.000m，冠梁高度為0.500m，樁頂標高為–1.000m，放坡級數為0，樁材料類型為鋼筋混凝土，樁截面類型為圓形，樁直徑為0.900m，超載個數為2個。

2、土層信息

土級劃分種類為4種，坑內無需加固土，內側降水最終深度為8.000m，外側水位深度為6.000m，彈性法計算方法為m法，基坑外側土壓力采用主動的計算方法。

（二）土壓力計算方式及其相關調整參數

經典法把支護結構看作1根豎放的梁，支點為支撐點或反彎點，支撐點為不動點，成為一個多支點的梁受墻后土壓力的作用。用該方法計算位移時，采取手算的方式計算。一般采用JGJ120—2012《建筑基坑支護技術規程》彈性法把排樁支護結構按豎向彈性地基梁考慮，用有限單元法計算內力和位移，也稱彈性地基梁法，用電算手段進行計算。全4層土的內側土壓力最大值均為10000kPa。

（三）深基坑穩定性驗算

為保證深基坑工程的安全施工，支護體系的綜合穩定性研究尤其重要，主要從以下幾方面：1、整體穩定性驗算;2、抗傾覆穩定性;3、嵌固深度計算;4、抗隆起穩定性。經計算整體穩定性、驗算抗傾覆穩定性滿足要求，嵌固深度為6.400m，抗隆起穩定性滿足要求。

三、人工排樁支護深化施工技術

（一）施工工藝流程與質量控制關鍵點

人工排樁支護結構的施工工藝流程與設置的質量控制關鍵點如圖4所示。

（二）深化施工技術措施

1、為了控制樁的垂直度偏差不超過0.5%，采取開挖1m為一施工段，用線錘檢驗其垂直度，經符合要求后再做孔護壁;因相鄰樁之間的距離較近，所以排樁采用間隔法施工。

2、每個樁位置安排2名施工人員，其中一人在孔內施工，一人在孔外施工;利用手電筒保持相互之間的聯絡，施工人員時刻觀察孔壁位移和裂縫變化情況，為防止孔內側土壓力的增加而導致孔壁的開裂及孔內側土發生較大位移，將孔內挖出的土石倒在離孔口不少于5m處的地方，堆放高度控制在1m以內。

3、針對驟降大雨而地下水位升高，誘發透水流砂現象，采用的預防原則是“減少或平衡動水壓力”。采取人工明排降低地下水位。

4、因施工項目地下水在圓礫層2.8～3.8m，故地下水采用明排為主要方式;排水口設置距離孔口大于5m處，連續明排降水及疏干地下水的控制深度以保證人工開挖基坑底部下1m為宜，每挖孔1m，及時澆筑護壁混凝土。

5、當人工挖孔樁在施工途中遇到巖石層時，為防止孔壁發生塌落，根據樁身短，直徑較小的特點，采取多層板附加鋼筋網加強技術措施。

6、采取間隔法開挖樁;當因地質情況而無法滿足間隔1.2m時，2個相鄰的樁組成連體雙樁同時施工;當雙樁相距較短而同時施工時，為防止孔壁發生塌落，采取加強技術措施。

在施工現場制作的2樁同時施工時預防坍塌加強技術措施。

四、施工監測與驗證

根據規范GB50497—2009《建筑基坑工程監測技術規范》的要求，對排樁支護結構進行動態監測。為保證監測的有效性，監測基點設置在邊坡兩端沒有開挖基坑地段且離端部第1個樁2m處，在排樁上部冠梁每8m處布置1個監測點，監測排樁豎向位移;在每隔8m處在排樁外側設置1個監測點，監測排樁水平位移。在基坑開挖的過程中每天早晚各觀察1次;待基坑開挖完后，每天觀察1次;到樁的強度等級達到100%時，每周觀察1次。通過對動態監測的數據分析和驗證，排樁的最大水平位移為1.6mm，最大豎向位移為5mm，滿足規范GB50497—2009《建筑基坑工程監測技術規范》的第6.2條和第6.3條要求。

五、結語

（一）通過經典法和彈性法對排樁承載力的計算結果比較可知，經典法不能充分發揮材料的強度，增加施工成本，且不能求樁的豎向最大沉降位移和地表沉降量值，故建議使用彈性法計算樁的承載力。

（二）本文提出的深基坑超高邊坡人工挖孔排樁支護施工工藝流程與質量控制關鍵點以及護壁施工設計，經施工動態監測和驗證，符合施工質量驗評標準，保證工程質量。

（三）深基坑超高邊坡人工挖孔排樁支護采取間隔法開挖樁，當施工途中遇到巖石層時，采取多層板附加鋼筋網加強技術措施;當因地質情況而無法滿足設計要求間隔時，3個相鄰的樁組成連體雙樁同時施工;本文提出的各工況多層板附加鋼筋網加強技術措施，有效預防和控制樁孔壁裂縫的形成與發展以及坍塌，且施工簡便，經施工動態監測和驗證，滿足JGJ120—2012《建筑基坑支護技術規程》要求，可供類似工程借鑒。

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