來源于網絡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。基坑地面面積1983.12m²，基地原地面標高取用3.60m作為施工場地設計高程（包括硬地坪厚200mm）�；�坑開挖深度為8.30m，基坑周長約160.34m。

　　本工程基坑南側道路下共設有七路管線，包括煤氣、電力、上水、電話等，最近處電話管線離基坑內邊線約6m。

　　擬建場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侵蝕性。地面以下4～8m左右為粘質粉土或砂質粉土，設防烈度7度時易引起輕度液化，基坑開挖深度范圍內可不考慮地震影響。因本工程開挖的基坑較深，必須采用非常安全可靠且經濟實用的基坑圍護結構來保證施工的安全性，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。經過多年的探索與工程實踐，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，即懸臂式支護結構、重力式支護結構、錨噴（網）支護結構、單（多）支點混合支護結構、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，開挖深度，防水抗?jié)B要求；

　�。�2）地下工程的類型、特點，建筑物基礎結構及上部結構類型；

　�。�3）場地的工程地質及水文地質條件；

　　（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、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、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、造價進行綜合比較，優(yōu)化選擇圍護結構方案類型。

　　2.3 支護方案的需求分析

　　根據該工程特點、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施工場地考慮，不允許進行放坡處理。

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

　　（3）由于地下管線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）此工程的地質主要是粉土和粘土等弱透水性土。

　�。�5）必須考慮經濟方面的投入。

　　2.4 支護方案選擇與確定

　　根據建筑基坑支護技術規(guī)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(xù)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

　　基坑支護的一個大的原則就是根據基坑開挖深度、地質條件、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。根據上面特點的比較，從地質適用性，安全性，實用效果，經濟性，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)設計表達式進行設計。

　�。�2）基坑支護結構極限狀態(tài)可分為下列兩類：

　　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(wěn)過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等因素確定支護結構的水平變形限值。

　　（5）當場地內有地下水時，應根據場地及周邊區(qū)域的工程地質條件、水文地質條件、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。當場地周圍有地表水匯流、排瀉或地下水管滲漏時，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(guī)定進行計算和驗算：

　　（1）基坑支護結構均應進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進行土體穩(wěn)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，應對其進行承載力計算和穩(wěn)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行驗算。

　�。�3）地下水控制計算和驗算：①抗?jié)B透穩(wěn)定性驗算；②基坑底突涌穩(wěn)定性驗算；③根據支護結構設計要求進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、質量檢測及施工監(jiān)控的要求。

　�。�8）當有條件時，基坑應采用局部或全部放坡開挖，放坡坡度應滿足其穩(wěn)定性要求。

　　3.2 設計說明

　　根據所選的方案設計，對維護樁的計算應該分工況進行，由各個工況計算所得的數據進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。

　　本基坑工程的土質比較均勻，而所需的開挖深度都一樣，所以模擬基坑的四周情況都相同。由于土質大部分是粘土，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行計算。工況分為兩個：第一個工況內力按挖土至支撐設置標高但尚未設置支撐時進行計算；第二個工況是設置支撐后，挖土至相應基坑底標高時。詳見圖1，先對第二個工況進行計算，再進行第一個工況的驗算。

　　3.3 工況二計算

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

　　先計算各層的被動土壓力，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（實際施工取21m長的樁）。

　　3.4 工況一驗算 在設置支撐以前的開挖階段，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，再進行配筋計算,得出按20Φ22進行配筋，沿灌注樁周邊均勻配置，箍筋按構造要求配置，按照規(guī)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(xù)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的作用，對樁的受力和變形起顯著改善作用。因此設計時可將其斷面加大，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，能確保周圍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，應該根據防滲要求進行設計計算。

　　防水工程設計時，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12.3m。旋噴樁的平面布置圖如圖2。

　　3.9 最終方案

　　地質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12.3m，水泥參量為15%。

　　4 小結

　　基坑開挖反映了土、樁、支撐之間相互作用過程。深基坑開挖與支護屬于地下結構施工力學范疇，方案的設計涉及工程結構、土力學和施工方面的知識，而且依靠經驗、技術和理論之間的密切結合。具體設計的時候，除了應該掌握擬建場地土質特征外，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，經驗和綜合判斷有重要作用。

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