多種支護方式在深基坑中的應用1.工程概況xx市xx中心工程位于xx市最繁華的商業(yè)金融中心xx街上，建設中的xx大街地下通道，將xx廣場與xx中心連為一體。該工程建筑面積66516㎡，建筑高度33.0m，采用樁筏基礎，框架結構，地下三層，為停車場，地上由東側酒店式公寓和西側的商鋪兩部分組成，酒店式公寓十一層，商鋪七層，采用過街樓連為一體。本工程基坑施工具有以下特點：①基坑面積大，基坑南北長約110m，東西長約70-110m，開挖總面積達8000㎡左右；②基坑開挖深度大，基坑底標高-13.7m(自然地坪標高-0.30m)，開挖深度達13.4m，局部達到17.6m；③施工場地狹小，基坑四周緊鄰建筑物、城市主干道和地下重要電纜、管線和建筑紅線等，如圖一所示：圖1xx中心基坑平面及臨近建筑物關系圖基坑東側：北段距離兩幢2-3層住宅樓4.55-9.85m；南段距離3幢2-3層住宅樓6.10-7.55m，住宅樓采用天然地基，埋深約1.5m；基坑南側：距xx街用地紅線約6.20-8.20m，距離路邊邊線約11.50m;基坑東南角：距離3層樓房約13.0m，距離xx道路邊線5.7-6.4m;基坑西側：距離xx大街（路下埋有路燈電纜、通訊電纜等管線）用地紅線7.0m，距道路邊線10.0m;基坑北側：距離xx街用地紅線5.10-5.70m。2.工程地質及水位情況2.1地質情況本工程場地位于老城區(qū)中心地段，地貌單元隸屬太湖沖積平原虞西高亢平原亞區(qū)，地貌單一，主要沉積地層為第四系河流沖積的粘（砂）性土層。巖土層自上至下分述如下表：土層分布情況表1層數(shù)土質厚度（米）層底標高1雜填土1.40-4.000.43-3.41m2素填土0.50-2.10-0.27--2.12m3粉質粘土3.70-5.80-4.14--3.114粉質粘土夾粉土2.70-4.10-7.52--6.335粉砂4.20-8.80-15.24--11.016粉質粘土1.30-5.70-17.22--15.777粉質粘土4.70-6.90-23.15--21.458粉質粘土夾粉土3.40-5.40-27.57--25.429粉質粘土2.10-5.40-31.60-29.0710粉質粘土夾粉土2.00-5.60-35.80--32.3411粉砂6.00-9.80-42.14--39.8812粉質粘土3.60-8.60-48.55--45.272.2水位情況本工程淺層土中地下水主要為上部填土層中的上層滯水，經(jīng)勘察其靜水位埋深一般在1.00-1.60米，相應靜水位標高為2.95-3.83米；第三層粉質粘土，為極微透水層，近似隔水層；第四層粉質粘土夾粉土，為弱透水層；第五層粉砂為弱承壓水地層，經(jīng)觀測承壓水位埋深7.20-7.60米，相應的承壓水位平均標高為-2.66米左右。3.深基坑支護工程施工前，項目部從技術、經(jīng)濟角度對本工程的基坑圍護方案進行了充分論證，決定采用組合內支撐的方式對基坑進行支護。圖2xx中心基坑施工平面布置圖3.1CDEF段支護因為此段緊鄰建筑物，采用鉆孔灌注樁+三層支撐（一、二層為鋼筋砼支撐，三層為鋼管支撐）進行支護，并采用旋噴樁作為止水帷幕。該方案的優(yōu)點是剛度大、位移小，能充分保護鄰近建筑物的安全，且通過組合內支撐的形式，能節(jié)省投資，縮短施工周期。圖3CCDEF段支護結構剖面圖3.1.1一、二層支撐一二層支撐為鋼筋砼支撐，其中一層支撐梁通過通長的壓頂圈梁同砼灌注樁相連，樁體主筋插入圈梁不少于圈梁高度。二層支撐梁通過通長鋼筋砼圍檁同灌注樁相連接，在每根灌注樁上植入425的鋼筋，鋼筋伸入灌注樁400，伸入圍檁1000，且圍檁內預埋25@2000的吊筋，與第一層壓頂圈梁相連，增加圍檁的穩(wěn)定性。（如圖三所示）3.1.2三層支撐三層支撐為鋼管支撐，鋼管為610X12和630X12兩種，支撐中心標高為-10.2m。鋼管通過高強螺栓進行連接，聯(lián)系桿采用I25工字鋼（如圖四）。鋼管一端通過蒙頭板（如圖五所示）與鋼圍檁相抵，另一端采用活絡頭的形式（如圖六所示），并施加不小于900KN的預應力，使鋼管與鋼圍檁頂緊。圖4聯(lián)系拉桿節(jié)點圖圖5蒙頭板節(jié)點圖圖6活絡頭構造圖鋼圍檁為上下兩層“H”型鋼，規(guī)格為H400X400X20X20，每節(jié)“H”型鋼長6m，上下兩層型鋼接頭相錯2m，鋼圍檁采用托架支撐，鋼圍檁與砼灌注樁之間留設6cm的通長空隙，其間用C40細石砼填充，保證“H”型鋼與圍護樁頂緊。當支撐梁與圍檁斜交時，鋼圍檁上應加抗滑塊（如圖七所示），防止鋼圍檁滑移。圖7抗滑塊的設置3.1.3格構柱支撐梁通過鋼立柱與底板下的支撐樁連接（如圖八所示例）。每根鋼立柱采用4根L140X12角鋼焊L70X8角鋼做成格構柱。格構柱下部與鉆孔灌注樁主筋焊接插入鉆孔樁2.5m，上部焊425U型筋，錨入第一道支撐梁500，第二道砼支撐梁鋼筋穿過格構柱，使支撐梁與格構柱形成一個整體，增加整體剛度。第三道鋼管支撐采用包箍的形式，如格構柱兩邊各有一根鋼管，采用如圖八所示形式，當格構柱一邊有一根鋼管一邊有兩根鋼管時，采用如圖九所示形式。圖8格構式立柱剖面圖圖93.2FGABC段支護基坑上部（自然地坪至-6.30m）采用土釘墻圍護，下部（-6.30m—-13.7m）采用鉆孔灌注樁+二層支撐（一層鋼筋砼支撐，二層鋼管支撐）的形式進行支護（基坑AA,圓弧段為了增加基坑支護的剛度和穩(wěn)定性，一、二層支撐全部采用鋼筋砼支撐）。該方案充分利用該處場地上部土質好的特點，通過土釘墻和鉆孔灌注樁的組合，大大節(jié)省了工程造價。上部通過土釘與土體形成復合體，提高邊坡的整體穩(wěn)定性。在基坑下部土壓力較大的部位，充分利用了鉆孔灌注樁和內支撐整體剛度好的特點，保證了下層土體的整體穩(wěn)定性。二層內支撐采用型鋼支撐，能有效的縮短工期，降低工程成本。圖10FGABC段支護結構剖面圖在-0.30m（自然地坪）—-6.30m標高之間采用土釘墻圍護，邊坡坡度1：0.2，坡面掛6.5@200雙向鋼筋網(wǎng)，噴100厚C20細石砼。如圖十所示。FGABC段砼支撐和鋼支撐結構形式與CDEF段相同。格構柱的結構形式與CDEF段相同。4.土方開挖4.1挖土層次遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則，根據(jù)支撐體系的情況，CDEF段分四層開挖，F(xiàn)GABC段分三層開挖（如圖十一所示），每一層挖至支撐梁底標高，支模澆筑砼，待砼強度達到設計強度后，開挖下一層土方，最下一層土預留200mm人工開挖。圖11土方開挖分層示意圖4.2挖土區(qū)域劃分和順序根據(jù)基礎大底板后澆帶的分部情況，將基坑分成四個區(qū)域，每層土的開挖順序為先南、北兩邊，后中間，并大體上由東向西退挖，最后在D區(qū)域中部收頭。圖12基坑挖土施工段劃分平面圖4.3便道的設置便道是外運土方的唯一通道，事關土方能否順利外運，按照施工方便、翻土量最少及汽車爬坡最小的角度考慮，施工便道從xx大街入口，東西走向穿越D區(qū)延伸至A區(qū)，并分道至B、C區(qū)域，施工便道坡度控制在15%左右，坡道寬度為8m。如圖十三所示，利用此施工便道完成-11.0圖13-11.0m以上土方外運施工便道設置最下一層為鋼管支撐，開挖最后一層土方時，施工機械無法在鋼管支撐梁上挖運，且鋼管支撐與混凝土支撐之間間距較小，無法滿足施工機械高度的要求。故在完成-11.0m以上土方開挖后，在D區(qū)域做一會車平臺，標高為-6.0m，支撐梁下的土方用小型挖機掏挖，并通過挖機接力的形式，將土挖運到會車平臺上并外運。由于坡道和會車平臺緊臨C區(qū)域的鋼管對撐，為方便C區(qū)域對撐和斜撐之間土方挖運，會車平臺向C區(qū)域延伸穿過鋼管對撐，并對C區(qū)域的鋼管對撐進行保護。如圖所示：圖14會車平臺圖15鋼管支撐梁保護剖面圖坡道出入口段緊臨支撐，坡道兩邊無法自然放坡，需對坡道出入口兩側進行加固處理：①利用原有土方的高度，用挖機錘擊12m長的20#工字鋼對坡道兩側進行對稱加固，確保工字鋼入土深度不小于3.0m；②挖機挖除工字鋼之間的土方；③工字鋼內側采用3mm鐵板封閉（留泄水孔），工字鋼采用18@2000鋼筋對拉，連續(xù)設置；④回填土方，并分層壓實；⑤工字鋼頂部用槽鋼設置連系梁；⑥回填土兩邊用沙袋砌成擋土墻，回土與自然地坪接平。坡道加固如圖所示：圖16坡道加固圖5.基坑降水5.1CDE段1、該工程CDE段緊鄰建筑物，為保護周圍建筑物，采用連續(xù)的旋噴樁作為止水帷幕，旋噴樁1000@700。因為第三層粉質粘土，為極微透水層，近似隔水層，第四層粉質粘土加粉土，為弱透水層，第五層粉砂為弱承壓水地層，經(jīng)下套管隔水停鉆觀測承壓水位埋深7.20-7.60m，故只對第五層進行封閉，即旋噴樁施工段為-18.3m—-10.3m。如圖二、圖三所示。5.2EFGABC段其它段未設止水樁，坑外采用管井降水，坑內采用管井疏干。坑內井18口，直徑400mm，井深16m，光管4m,其余為濾管，間距約20m左右；坑外井26口，直徑400mm，井深16m，光管4m，其余為濾管，間距約10m左右。圖17管井平面布置圖5.3電梯井部位電梯井部位最深處需開挖到-17.6m,在-13.7m基礎上單獨增加輕型井點進行強降水，使土方能順利進行。6.基坑監(jiān)測基坑開挖和地下室施工將會對周邊建筑物、道路和地下管線等產(chǎn)生一定的影響，稍有疏忽或出現(xiàn)問題，將帶來較大的經(jīng)濟損失、人身安全和社會影響。為了切實保證基坑及周圍建筑物、道路和地下管線的安全，及時跟蹤掌握在基坑開挖和地下室施工過程中可能出現(xiàn)的各種不利現(xiàn)象，需對基坑進行了監(jiān)測，6.1監(jiān)測內容：6.1.1支護結構本身的水平位移監(jiān)測：沿圈梁頂每隔15.0米左右設置一個水平位移觀測點，共布設20個水平位移觀測點，監(jiān)測點編號為D1～D20；在開挖過程中，又在坡頂增加了11個水平位移觀測點，監(jiān)測點編號為D10′～D20′。監(jiān)測隨著基坑開挖的不斷加深和地下室施工的進行，支護結構體水平位移的大小及變化發(fā)展情況。6.1.2臨近基坑西側、北側和南側的道路每隔15.0～20.0米設一個沉降觀測點，共設置18個沉降觀測點；在xx街、xx街布設三個監(jiān)測斷面，每個斷面各布置3個沉降觀測點，各點間距9.0米左右，共布設27個沉降觀測點，監(jiān)測點編號為R1～R27。監(jiān)測隨著基坑開挖的不斷加深和地下室施工的進行，基坑周邊道路、地下管線沉降的大小及變化發(fā)展情況。在基坑周邊建筑物上每棟各布設6～8個沉降變形觀測點，基坑東側建筑物上共布設19個沉降變形觀測點，基坑北側建筑物上共布設8個沉降變形觀測點，共布設27個沉降變形觀測點，監(jiān)測點編號為H1～H27。監(jiān)測隨著基坑開挖的不斷加深和地下室施工的進行，基坑東側建筑物沉降的大小及變化發(fā)展情況。6.1.3掌握由于基坑開挖，坑內大量土體卸荷后支撐立柱樁可能出現(xiàn)的沉降或隆起，為支護體系的安全性分析提供可供參考的有益信息。在基坑內支撐立柱樁頂間隔布設沉/隆監(jiān)測點，共布設29個立柱沉/隆觀測點，監(jiān)測點編號為LZ1～LZ29。6.1.4用測斜儀通過測量預先埋置于支護結構或土體中的特別套管的變形，從而獲得基坑支護結構體及外側土體在不同深度的各點隨著基坑開挖深度的不斷加深向基坑內不同深度的水平位移發(fā)展變化情況。根據(jù)基坑開挖的深度、支護結構的特點和周邊環(huán)境條件，在基坑支護結構體中共埋設了9個深層位移監(jiān)測孔，監(jiān)測點編號為CX1～CX9。測斜管長與所在位置的支護樁長相同，累計測斜管總長176.0米，在孔深范圍內每隔0.5米為一測點。6.1.5為了及時掌握在基坑土方開挖和地下室施工的各個工況階段，鋼筋混凝土支撐和鋼管支撐的受力及其變化情況，在第二道、第三道的鋼筋混凝土支撐上選擇了7個支撐斷面進行支撐軸力的監(jiān)測，監(jiān)測點編號為1-1′～6-6′、11-11′；在第三道的鋼支撐上選擇了5個支撐鋼管斷面進行支撐軸力的監(jiān)測，監(jiān)測點編號為7-7′～10-10′、12-12′。監(jiān)測隨著基坑開挖的不斷加深和地下室施工的進行，鋼筋混凝土支撐及鋼管受力的變化發(fā)展情況。6.1.6在基坑支護結構外側布設12口水位觀測井作為地下水位監(jiān)測孔，監(jiān)測點編號為SW1～SW12。觀測井深18.0米，累計觀測井總長216.0米。監(jiān)測隨著基坑內外降水、土方開挖的不斷加深和地下室施工的進行，基坑外地下水位的變化發(fā)展情況。監(jiān)測點布置圖如下：圖18基坑監(jiān)測點平面布置圖6.2監(jiān)測成果：詳見附表1-76.3分析與結論6.3.1分析xx中心基坑開挖安全監(jiān)測水平位移觀測結果匯總表（附表1）可以看出：基坑北側支護樁頂水平位移監(jiān)測點D2累計位移量最大值為5.4mm，遠小于0.5%H(H為開挖深度，按13.4m計算)的支護結構變形控制標準，未超出報警值，其它點的累計水平位移量均小于5.4mm；基坑坡頂?shù)乃轿灰票O(jiān)測點D11′累計位移量最大值為8.6mm，分析原因為該點位于東南部東側坡頂，此處長期堆放大量鋼筋和外部下水管道漏水，導致此處變形最大，但其值仍遠小于0.5%H的支護結構變形控制標準，未超出報警值，其它坡頂點的累計水平位移量均小于8.6mm，說明支護結構在基坑土方開挖與地下室施工過程中，有效抑制了外側土體的變形。6.3.2分析xx中心基坑開挖安全監(jiān)測沉降觀測結果匯總表（附表2、3）可以看出：建筑物沉降監(jiān)測點H21、H22累計沉降量最大，為1.6mm，小于15mm的累計沉降量的報警值；道路沉降監(jiān)測點R21、R22累計沉降量最大，為7.1mm，小于15mm的累計沉降量的報警值。基坑土方開挖初期北側xx街道路出現(xiàn)了裂縫并坍塌，后證實原因為給水管漏水引起。從觀測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場實際情況來看，基坑的開挖沒有對周邊建筑物和道路產(chǎn)生破壞性的影響。6.3.3分析xx中心基坑開挖安全監(jiān)測立柱樁的沉／隆觀測結果匯總表（附表4）可以看出：立柱樁沉/隆量最大點為LZ15，其值為5.1mm（下沉）?？偟淖兓縼砜?，立柱樁在土方和結構施工中是穩(wěn)固可靠的。6.3.4地下水位變化分析由于本基坑采用的是半封閉半大降水的支護形式，除SW4、SW5、SW6外，其余水位觀測井均處在基坑內外大降水的位置。分析xx中心基坑開挖安全監(jiān)測地下水位觀測結果匯總表（附表5）可以看出：變化最大點是SW5，其值曾一度達到-4.5m，但至2006年9月22日，SW5水位有所上升，變化量為-0.95m（該值為最后一期水位測深與初始值比較的結果）。6.3.5分析xx中心基坑開挖安全監(jiān)測鋼筋混凝土支撐的支撐軸力觀測結果匯總表（附表6）可以看出：鋼筋混凝土支撐軸力最大值3-3′，為1340.8KN，遠小于設計值的80%的報警值（2527.2KN）。鋼管支撐軸力最大值12-12′，為977.6KN，遠小于設計值的80%的報警值（1335.6KN）。6.3.6分析xx中心基坑開挖安全監(jiān)測深層位移觀測結果匯總表（附表7）可以看出：深層位移觀測點最大值出現(xiàn)在CX3測點10.0～10.5m深度處，其值為15.90mm。此觀測點位于東側中部，處在設計電梯井部位，開挖深度達16.5m，而本段6.3.7根據(jù)各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以得出：xx中心深基坑支護結構在運行過程中，有效的抑制了外側土體的變形，對周邊建筑物和道路沒有產(chǎn)生不利影響，有效保障了基坑和周邊建筑物、道路的安全與穩(wěn)定。七、施工體會7.1本工程基礎自xx年11月開始施工至xx年8月基礎土方全部回填完畢，歷時十個月。通過本工程的施工實踐，證明本基坑的支護方案是完全可行的，通過該基坑的施工初步嘗試到了組合式支護結構體系的優(yōu)越性，它在施工場地狹窄的情況下，充分利用了土釘墻施工簡便，成本較低的特點，又在基坑較深的部位充分利用了砼支撐剛度好、位移小和鋼管支撐施工速度快、經(jīng)濟的特點，有效地降低了工程造價，縮短了工期，取得了較為顯著的成效。7.2基坑設計和施工方案經(jīng)過專家組的多次論證，通過認真聽取專家們的意見，修改并完善了設計和施工方案。由此可見，廣泛征集專家們的意見對工程的順利施工起到了重要作用。7.3考慮到基坑施工所面臨的難題，在基坑支護的設計和施工方案中都預先做好了相應的技術措施。對于周圍道路和建筑物的保護工作是重中之重，先后在挖土順序、支撐形成、支撐拆除等方面都進行了慎重考慮。結合監(jiān)測數(shù)據(jù)，加強對周圍道路、建筑物的沉降監(jiān)測。7.4土方開挖和支撐形成必須緊密交替進行，這對于基坑穩(wěn)定和周邊環(huán)境安全有著很重要的影響。采取合理的挖土方案，嚴格按照分層、分區(qū)的程序實施挖土，及時形成支撐，做到土方隨挖完，隨支撐，無支撐土體的暴露時間盡量縮短。在每塊區(qū)域的最后一層土體開挖完成后，為了減少坑底土體位移及破壞原狀土，須立即施工砼墊層和基礎底板，以在坑底形成堅固的支撐體系。7.5信息化施工起到了重要作用。監(jiān)測系統(tǒng)及時提供了大量的詳實數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理分析形成曲線圖，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況及時采取有效的應對措施，從而確保了基坑施工安全。水平位移觀測結果匯總表附表1觀測點名累計位移量（mm）觀測日期備注D14.9“+”號為向基坑內位移“－”號為向基坑外位移D25.4D35.3D44.6D54.2D64.8D74.5D84.2D94.3D105.0D114.8D124.3D134.5D144.3D153.0D164.5D174.8D180.9D195.2D204.6D10'8.0D11'8.6D12'7.2D13'7.7D14'6.2D15'5.2D16'5.9D17'6.2D18'4.8D19'4.9D20'4.9注：以上數(shù)據(jù)由xx巖土工程技術有限公司提供周邊建筑物沉降觀測結果匯總表附表2觀測點名累計沉降量（mm）觀測日期備注H10.3“+”號為沉降“－”號為隆起H20.5H30.7H40.9H50.8H60.9H71.0H80.8H91.1H101.3H110.8H120.5H130.8H141.0H151.4H161.3H171.2H181.3H191.3H201.5H211.6H221.6H231.3H241.0H250.9H260.7注：以上數(shù)據(jù)由xx巖土工程技術有限公司提供周邊道路及地下管線沉降觀測結果匯總表附表3觀測點名累計沉降量(mm)觀測日期備注R11.2“+”號為沉降“－”號為隆起R22.3R32.5R42.2R51.8R62.0R72.1R83.5去除砼攪拌車造成塌陷的影響R93.6R103.7R114.1R124.6R134.2R142.7R152.2R161.9R171.9R181.2R192.9R204.7R217.1R227.1R235.0R243.5注：以上數(shù)據(jù)由xx巖土工程技術有限公司提供立柱沉隆觀測結果匯總表附表4觀測點名累計沉降量（mm）觀測日期備注LZ12.6“+”號為沉降“－”號為隆起LZ22.5LZ32.6LZ41.0LZ52.8LZ61.6LZ7