來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )1 前言

　　本工程由一棟20層主樓及裙房組成，主樓及裙樓下部均設二層地下室�；�坑地面面積1983.12m²，基地原地面標高取用3.60m作為施工場(chǎng)地設計高程（包括硬地坪厚200mm）�；�坑開(kāi)挖深度為8.30m，基坑周長(cháng)約160.34m。

　　本工程基坑南側道路下共設有七路管線(xiàn)，包括煤氣、電力、上水、電話(huà)等，最近處電話(huà)管線(xiàn)離基坑內邊線(xiàn)約6m。

　　擬建場(chǎng)地淺層地下水為潛水型，主要受大氣降水與地表徑流補給�？碧綔y得地下水靜止水位在地表以下0.28～0.52m，絕對標高為2.93～2.88m。試驗表明地下水對混凝土無(wú)侵蝕性。地面以下4～8m左右為粘質(zhì)粉土或砂質(zhì)粉土，設防烈度7度時(shí)易引起輕度液化，基坑開(kāi)挖深度范圍內可不考慮地震影響。因本工程開(kāi)挖的基坑較深，必須采用非常安全可靠且經(jīng)濟實(shí)用的基坑圍護結構來(lái)保證施工的安全性，下面就詳細以本工程為例，分析一下基坑圍護結構如何進(jìn)行選型和設計。

　　2 基坑圍護結構選型與方案設計

　　2.1 圍護結構介紹

　　深基坑支護的傳統施工方法是板樁支撐系統或板樁錨拉系統。經(jīng)過(guò)多年的探索與工程實(shí)踐，目前我國基坑工程所采用的支護結構型式多樣，按其受力性能大致可分為五大類(lèi)，即懸臂式支護結構、重力式支護結構、錨噴（網(wǎng)）支護結構、單（多）支點(diǎn)混合支護結構、拱式支護結構。

　　2.2 支護體系選擇的影響因素

　�。�1）基坑平面的幾何尺寸，開(kāi)挖深度，防水抗滲要求；

　�。�2）地下工程的類(lèi)型、特點(diǎn)，建筑物基礎結構及上部結構類(lèi)型；

　�。�3）場(chǎng)地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件；

　�。�4）基坑圍護結構所受的土壓力、地面超載等因素；

　�。�5）基坑周邊建筑物、道路、地下管線(xiàn)、市政設施、附近水域狀況及對基坑施工的特殊要求等；

　�。�6）施工技術(shù)、降排水方法、施工作業(yè)設備、材料等對基坑支護結構的適用的可能性；

　�。�7）根據可行性、安全性、工期、造價(jià)進(jìn)行綜合比較，優(yōu)化選擇圍護結構方案類(lèi)型。

　　2.3 支護方案的需求分析

　　根據該工程特點(diǎn)、施工條件以及周邊建筑、設施情況，基坑支護應主要考慮：

　�。�1）由于距離附近建筑物太近且為將來(lái)施工場(chǎng)地考慮，不允許進(jìn)行放坡處理。

　�。�2）護坡方案必須絕對安全可靠，盡量減小土體側移，防止周邊土層開(kāi)裂引起已建成建筑物傾斜和路面開(kāi)裂。

　�。�3）由于地下管線(xiàn)和建筑物的基礎都離基坑比較近，支撐適合用內支撐，不適合用拉錨支護。

　�。�4）此工程的地質(zhì)主要是粉土和粘土等弱透水性土。

　�。�5）必須考慮經(jīng)濟方面的投入。

　　2.4 支護方案選擇與確定

　　根據建筑基坑支護技術(shù)規程JGJ120-99，支護結構的選型如表1。

　　2.4.1 初選方案

　　鑒于以上分析，可選擇的護坡方案主要有三種：

　　方案一：鉆孔排樁+樁間旋噴樁止水+鋼筋混凝土內支撐方案；

　　鉆孔樁排樁擋土，樁間設旋噴樁作為止水帷幕，設鋼筋混凝土支撐。

　　方案二：地下連續墻+鋼管支撐方案；

　　方案三：SMW工法，墻體采用雙軸攪拌樁，插入型鋼。圍護墻頂設置周圈鋼筋混凝土壓頂圈梁。

　　2.4.2 方案比較

　　2.4.3 方案確定

　　基坑支護的一個(gè)大的原則就是根據基坑開(kāi)挖深度、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境采取合適的支護形式保證基坑的安全，在同樣保證基坑安全的情況下，考慮適合的造價(jià)。根據上面特點(diǎn)的比較，從地質(zhì)適用性，安全性，實(shí)用效果，經(jīng)濟性，工期等綜合考慮，我認為方案一為最佳，即鉆孔排樁+樁間旋噴樁止水+鋼筋混凝土內支撐方案。

　　3 基坑支護結構設計

　　3.1 基坑支護結構設計原則

　�。�1）基坑支護結構應采用以分項系數表示的極限狀態(tài)設計表達式進(jìn)行設計。

　�。�2）基坑支護結構極限狀態(tài)可分為下列兩類(lèi)：

　　承載能力極限狀態(tài)：對應于支護結構達到最大承載能力或土體失穩過(guò)大變形導致支護結構或基坑周邊環(huán)境破壞；

　　正常使用極限狀態(tài)：對應于支護結構的變形已妨礙地下結構施工或影響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能。

　�。�3）基坑支護結構設計應根據表3選用相應的側壁安全等級及重要性系數。

　�。�4）支護結構設計應考慮其結構水平變形、地下水的變化對周邊環(huán)境的水平與豎向變形的影響，對于安全等級為一級和對周邊環(huán)境有限定要求的二級建筑基坑側壁，應根據周邊環(huán)境的重要性、對變形的適應能力及土的性質(zhì)等因素確定支護結構的水平變形限值。

　�。�5）當場(chǎng)地內有地下水時(shí)，應根據場(chǎng)地及周邊區域的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境情況和支護結構與基礎型式等因素，確定地下控制方法。當場(chǎng)地周?chē)�有地表水匯流、排瀉或地下水管滲漏時(shí)，應對基坑采取保護措施。

　�。�6）根據承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設計要求，基坑支護應按下列規定進(jìn)行計算和驗算：

　�。�1）基坑支護結構均應進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計算，計算內容應包括：①根據基坑支護形式及其受力特點(diǎn)進(jìn)行土體穩定性計算；②基坑支護結構的受壓、受彎、受剪承載力計算；③當有錨桿或支撐時(shí)，應對其進(jìn)行承載力計算和穩定性驗算；

　�。�2）對于安全等級為一級及對支護結構變形有限定的二級建筑基坑側壁，尚應對基坑周邊環(huán)境及支護結構變形進(jìn)行驗算。

　�。�3）地下水控制計算和驗算：①抗滲透穩定性驗算；②基坑底突涌穩定性驗算；③根據支護結構設計要求進(jìn)行地下水位控制計算；

　�。�7）基坑支護設計內容應包括對支護結構計算和驗算、質(zhì)量檢測及施工監控的要求。

　�。�8）當有條件時(shí)，基坑應采用局部或全部放坡開(kāi)挖，放坡坡度應滿(mǎn)足其穩定性要求。

　　3.2 設計說(shuō)明

　　根據所選的方案設計，對維護樁的計算應該分工況進(jìn)行，由各個(gè)工況計算所得的數據進(jìn)行灌注樁的入土深度和配筋計算，以及可計算出內支撐的支撐力及其配筋情況，從而根據計算所得的數據確定最優(yōu)化支護方案。

　　本基坑工程的土質(zhì)比較均勻，而所需的開(kāi)挖深度都一樣，所以模擬基坑的四周情況都相同。由于土質(zhì)大部分是粘土，作用在維護樁墻上的側向壓力采用水土合法。土的飽和重度γ取自然重度�？油獾孛娉�載取q=20KN/m²，C按直剪固結快剪取峰值。側向土壓力按朗金土壓力方法分層計算。

　　本基坑工程是單支撐結構，采用等值梁法對支撐維護結構進(jìn)行計算。工況分為兩個(gè)：第一個(gè)工況內力按挖土至支撐設置標高但尚未設置支撐時(shí)進(jìn)行計算；第二個(gè)工況是設置支撐后，挖土至相應基坑底標高時(shí)。詳見(jiàn)圖1，先對第二個(gè)工況進(jìn)行計算，再進(jìn)行第一個(gè)工況的驗算。

　　3.3 工況二計算

　　在澆筑底板以前的開(kāi)挖階段，檔墻是兩個(gè)支點(diǎn)的靜定梁，兩個(gè)支點(diǎn)分別是第一道支撐及土中凈土壓力為零的一點(diǎn)。

　　先計算各層的被動(dòng)土壓力，再計算最大彎矩為Mmax=781KN.m，兩支座反力為RA=399KN，QB=205.5KN。最后計算出鉆孔灌注樁的插入深度為12.7m（實(shí)際施工取21m長(cháng)的樁）。

　　3.4 工況一驗算 在設置支撐以前的開(kāi)挖階段，可將擋墻作為一端嵌固在土中的懸臂樁。計算出最大彎矩為Mmax=456.52KN.m。

　　3.5 灌注樁截面配筋設計

　　計算參數為：預選樁直徑為D=1000mm，樁間間距為1.5m，混凝土強度等級為C30，fc =14.3N/mm²，受力鋼筋采用HRB335級鋼筋，fy=300N/mm²，鋼筋保護層厚度取as=50mm，該基坑的安全等級是二級，γ0=1.0，螺旋箍筋用HPB235，其間距按構造要求配置。

　　先求出截面彎矩設計值M=1464KN.m，再進(jìn)行配筋計算,得出按20Φ22進(jìn)行配筋，沿灌注樁周邊均勻配置，箍筋按構造要求配置，按照規范取螺旋筋Φ8@250mm，每隔1500mm布置一根Φ14的焊接加強鋼筋，以增加鋼筋籠的整體剛度。

　　3.6 樁頂圈梁的設計

　　樁頂部設置連續梁，可以增加護坡樁的整體性，形成閉合的結構。圈梁鋼度越大，則圈梁的作用越相當與支點(diǎn)的作用，對樁的受力和變形起顯著(zhù)改善作用。因此設計時(shí)可將其斷面加大，配以適量的配筋，增加其鋼度。根據大量的工作經(jīng)驗，建議�。篈q=（0.5～0.8）As ，設計圈梁高度400mm，寬度1000mm，配置10 25，滿(mǎn)足最小配筋率要求，箍筋按構造要求，配Φ8@250，拉鉤為Φ8@250。

　　3.7 鋼筋混凝土內支撐設計

　　采用鋼筋混凝土內支撐，圍護樁的變形較小，能確保周?chē)�建筑物的安全和控制道路的變形狀態(tài)。鋼筋混凝土支撐的截面為600mm*600mm，上下均勻配置4Φ 25，箍筋為Φ8@200。

　　3.8 止水帷幕旋噴樁的設計

　　高壓噴射注漿用作止水帷幕時(shí)，應該根據防滲要求進(jìn)行設計計算。

　　防水工程設計時(shí)，一般按雙排或三排布孔形旋噴形帷幕，孔距應不小于1.73r、排距不小于1.5r。

　　本工程的旋噴樁設計為雙排，直徑為Φ800mm，孔距為750mm，排距為600mm，水泥滲量為15%。樁深入到基坑底面4m下，即樁長(cháng)12.3m。旋噴樁的平面布置圖如圖2。

　　3.9 最終方案

　　地質(zhì)情況基本相同的基坑，四周都采用鉆孔灌注樁加鋼筋混凝土支護，用旋噴樁做防水帷幕。全部都用C30的混凝土。

　　鉆孔灌注樁直徑為1000mm，樁按20Φ22進(jìn)行配筋，延樁周邊均勻配置，螺旋筋Φ8@250mm，每隔1500mm布置一根Φ14的焊接加強箍筋。

　　樁頂圈梁高度400mm，寬度1000mm，配置1025，箍筋為Φ8@250。

　　旋噴樁直徑為Φ800mm，孔距為750mm，排距為600mm，樁長(cháng)12.3m，水泥參量為15%。

　　4 小結

　　基坑開(kāi)挖反映了土、樁、支撐之間相互作用過(guò)程。深基坑開(kāi)挖與支護屬于地下結構施工力學(xué)范疇，方案的設計涉及工程結構、土力學(xué)和施工方面的知識，而且依靠經(jīng)驗、技術(shù)和理論之間的密切結合。具體設計的時(shí)候，除了應該掌握擬建場(chǎng)地土質(zhì)特征外，還需要了解環(huán)境荷載因素和相鄰建筑物、地下管線(xiàn)的特性及其承受變形的能力，仔細考慮施工方法和計算地下室施工全過(guò)程的各種施工應力。該設計中采用方案對比方法是行之有效的，經(jīng)驗和綜合判斷有重要作用。

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