淺析高層建筑深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺析高層建筑深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要:本文結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)例，在介紹建設(shè)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)圍繞圍護(hù)結(jié)構(gòu)、鉆孔灌注樁應(yīng)用及基坑計(jì)算等方面探討了深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作，并對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入的剖析，闡述了基坑概念性設(shè)計(jì)的重要性，以供同行借閱。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:深基坑；支護(hù)設(shè)計(jì)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；概念性設(shè)計(jì) </p><

2、;p>　　中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市建筑行業(yè)得到蓬勃的發(fā)展，許多高層建筑建設(shè)空間逐漸向地下空間進(jìn)行開(kāi)發(fā)，對(duì)建筑深基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量提出了更高的要求。深基坑工程具有施工規(guī)模大、建設(shè)周期長(zhǎng)、施工環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，需要在一些軟土地基上進(jìn)行施工操作，并穿越周邊建筑物及地下管理設(shè)施，同時(shí)基坑支護(hù)不在建筑主體施工的范圍內(nèi)，一些單位為了節(jié)

3、約工程成本，往往忽略了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的重要性，一旦深基坑工程沒(méi)有采用合理的支護(hù)方案，不僅會(huì)影響到建筑工程后續(xù)施工的進(jìn)度，而且對(duì)周邊建筑物及地下管道設(shè)施的質(zhì)量安全構(gòu)成極大的威脅，甚至?xí)?dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此，建設(shè)單位必須重視深基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，制定出符合深基坑工程需要的支護(hù)方案，以確保深基坑工程的質(zhì)量安全。 </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p>

4、<p>　　某高層建筑商住樓四周比較狹窄，且埋有給排水管、通訊管線，場(chǎng)地南北各有一幢3～5層的磚混結(jié)構(gòu)舊建筑物。主體建筑32層，地下室2層；裙樓為商場(chǎng)，塔樓為住宅。該建筑基坑周長(zhǎng)約350m，開(kāi)挖深度約為8.5m。 </p><p>　　2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件 </p><p>　　地質(zhì)鉆探揭露地層如下:(1)雜填土，主要由松散磚塊、混凝土碎塊等組成；(2)淤泥層，深灰色、飽和

5、、流塑，標(biāo)貫擊數(shù)1～3擊，層厚2.40～8.0m；(3)粉質(zhì)粘土層，分布不連續(xù)，層厚1.10～3.20m，平均1.75m，標(biāo)貫擊數(shù)5～8擊；(4)粉土層，分布不連續(xù)，層厚0.90～3.20m，標(biāo)貫擊數(shù)6～12擊；(5)細(xì)砂層，分布不連續(xù)，層厚0.70～4.20m，平均1.91m，標(biāo)貫擊數(shù)5～12擊，水上坡角為38°～39°，水下坡角為32°～33°；(6)中、粗砂層，分布不連續(xù)，層厚0.95～3.

6、80m，平均1.96m，稍密，砂層標(biāo)貫擊數(shù)9～14擊，中密砂層標(biāo)貫擊數(shù)17～22擊。(6)強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，層厚0.40～13.10m，平均4.54m，天然抗壓強(qiáng)度2.68MPa；(7)中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，層厚4.60～36.6m，天然抗壓強(qiáng)度3.04～11.40MPa；(8)微風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，層厚3.3～8.80m，天然抗壓強(qiáng)度11.90MPa。 </p><p>　　場(chǎng)地內(nèi)地下水為第四系沖積細(xì)砂、中粗砂層中的孔

7、隙水，富水程度中等，粉土富水程度較弱，基巖裂隙水一般較微弱。場(chǎng)地內(nèi)地下水主要靠東濠涌水側(cè)向補(bǔ)給，其次為大氣降水補(bǔ)給。 </p><p><b>　　土層參數(shù)見(jiàn)表1。 </b></p><p><b>　　表1 土層參數(shù) </b></p><p><b>　　3 設(shè)計(jì)方案 </b></p>

8、<p>　　3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 </p><p>　　(1)支護(hù)結(jié)構(gòu)等級(jí)為二級(jí)，基坑重要性系數(shù)C0=1.0。地面超載值取20kPa。 </p><p>　　(2)支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)滿足地下室邊墻外界尺寸的要求，并按規(guī)范允許的結(jié)構(gòu)受力、變形、施工誤差等要求進(jìn)行放線施筑；深度滿足地下室凈空要求。 </p><p>　　(3)支護(hù)結(jié)構(gòu)采用北京理正深基坑計(jì)

9、算軟件計(jì)算。施工階段圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大變形控制在30mm以內(nèi)，臨近樓房地段施工階段的圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大變形控制在10mm以內(nèi)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)僅作為基坑施工的臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　(4)地震烈度:本場(chǎng)地地震烈度為VII度；場(chǎng)地土類型:軟弱～中硬或堅(jiān)硬土；建筑場(chǎng)地類別:II類。 </p><p><b>　　3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </b></p><p>

10、;　　根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件和基坑周邊環(huán)境情況，采用鉆孔灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，樁間采用高壓旋噴樁止水。根據(jù)強(qiáng)、中風(fēng)化層面標(biāo)高的不同，調(diào)整鉆孔灌注樁和高壓旋噴樁樁長(zhǎng)，鉆孔灌注樁樁長(zhǎng)以進(jìn)入強(qiáng)、中風(fēng)化巖層1.0m為宜，高壓旋噴樁樁長(zhǎng)以穿過(guò)砂層0.50m為宜。 </p><p>　　鉆孔灌注樁:樁徑800mm，樁間距1000mm，樁長(zhǎng)約14.0m。預(yù)應(yīng)力錨索采用2×7Φ5鋼絞線，自由段長(zhǎng)6.0m，錨固段長(zhǎng)19.

11、0m(圖1)。高壓旋噴樁，樁徑600mm，樁間距為1000mm，樁長(zhǎng)13.0m，水泥用量不少于150kg/m。冠梁尺寸為800×600mm，混凝土的強(qiáng)度為C30，腰梁采用32C槽鋼。 </p><p>　　圖1 基坑支護(hù)剖面大樣圖 </p><p>　　3.3 基坑設(shè)計(jì)計(jì)算 </p><p>　　基坑設(shè)計(jì)計(jì)算采用理正深基坑設(shè)計(jì)軟件，選用ZK2號(hào)孔為例。 &

12、lt;/p><p>　　(1)理正計(jì)算原始數(shù)據(jù) </p><p>　　理正計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表2～表7。 </p><p>　　表2 基坑的基本信息1 </p><p>　　注: 表中畫(huà)□的數(shù)據(jù)為問(wèn)題數(shù)據(jù), 下同。 </p><p>　　表3 基坑的基本信息2 </p><p><b>　

13、　表4 土層參數(shù) </b></p><p><b>　　表5 超載情況 </b></p><p>　　表6 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù) </p><p>　　表7 預(yù)應(yīng)力錨索情況 </p><p>　　注: 錨桿材料與混凝土材料參數(shù)略。 </p><p><b>　　2)計(jì)算結(jié)果 &l

14、t;/b></p><p>　　計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表8～表12。 </p><p>　　表8 不同計(jì)算方法時(shí)的內(nèi)力及位置 </p><p>　　表9 基坑的水平位移值 </p><p>　　表10 配筋時(shí)使用的內(nèi)力值 </p><p>　　表11 實(shí)際配筋結(jié)果 </p><p>　　表12 錨索內(nèi)

15、力及配筋結(jié)果 </p><p>　　注:安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果略。 </p><p><b>　　4 設(shè)計(jì)方案剖析 </b></p><p>　　(1)臨近建筑非常近(最小4.0m)，地層很差，主要為淤泥與砂層，采用錨樁支護(hù)設(shè)計(jì)很難防止周邊建筑物與地下管線的變形，容易造成事故。其次，在錨索施工過(guò)程中，由于砂層很厚，很難保證地表不變形。 </p&

16、gt;<p>　　(2)地質(zhì)情況非常差，采用兩樁一錨不利于基坑穩(wěn)定，導(dǎo)致基坑存在嚴(yán)重的安全隱患。 </p><p>　　(3)在淤泥與砂層很厚的情況下，為保證旋噴樁質(zhì)量，旋噴樁水泥用量應(yīng)不少于200kg/m。 </p><p>　　(4)不能正確使用理正軟件，盡管軟件是先進(jìn)的，但是軟件的使用以及計(jì)算結(jié)果還是需要技術(shù)人員分析的。本例中參數(shù)取用存在諸多問(wèn)題，畫(huà)t表示問(wèn)題參數(shù)。下面

17、分別說(shuō)明: ①根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定》(GJB-02-98)對(duì)深基坑的定義，本基坑安全等級(jí)為一級(jí)，所以基坑側(cè)壁重要性系數(shù)應(yīng)為1.10；②土層的抗力系數(shù)取用不正確，沒(méi)有依據(jù)土層c、φ進(jìn)行修正；③錨索的支錨剛度取用偏大；④冠梁的水平側(cè)向剛度太大(30.00MN/m)，而水平側(cè)向剛度對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移影響很大；⑤計(jì)算結(jié)果有誤；⑥計(jì)算得到4-755錨索，沒(méi)有任何依據(jù)取半2-7Φ5。上述諸問(wèn)題說(shuō)明，計(jì)算必須符合實(shí)際。 </p>&

18、lt;p>　　5 基坑概念性設(shè)計(jì) </p><p>　　深基坑工程是與眾多因素相關(guān)的綜合系統(tǒng)工程，諸多因素往往又不確定，彼此影響，很難用單一的方法進(jìn)行計(jì)算，這就使得概念設(shè)計(jì)特別重要。指出概念設(shè)計(jì)就是對(duì)眾多影響因素的概念要清楚，并能進(jìn)行綜合，設(shè)法從總體上將主要問(wèn)題把握住，以尋求最佳組合。 </p><p>　　該深基坑設(shè)計(jì)恰恰沒(méi)有注意到基坑周邊環(huán)境的特點(diǎn): ①管線繁多；②基坑周邊多層、

19、簡(jiǎn)單基礎(chǔ)的建筑多；③毗鄰河涌；④地質(zhì)條件差，主要為淤泥以及砂層。簡(jiǎn)單認(rèn)為采用樁+錨索方式可以使施工有良好的空間，可以提高基坑的施工效率，并且通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力可以有效控制樁水平位移，從而確定了設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)方案是不合理的或者說(shuō)是具有極大的潛在安全問(wèn)題的。25m長(zhǎng)錨索，在個(gè)別地段超過(guò)30m長(zhǎng)，占據(jù)本已非常有限的地下空間，對(duì)地下空間的長(zhǎng)遠(yuǎn)利用是非常不利的。 </p><p><b>　　6 結(jié)論 </b

20、></p><p>　　通過(guò)探討建筑深基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，筆者總結(jié)了設(shè)計(jì)過(guò)程中注意要點(diǎn)：①建設(shè)單位應(yīng)強(qiáng)化基坑的概念性設(shè)計(jì)，以尋求最佳的支護(hù)方案；②應(yīng)掌握設(shè)計(jì)軟件的參數(shù)選用，結(jié)合工程實(shí)際的計(jì)算結(jié)果，制定出合理的、科學(xué)的控制措施；③對(duì)于一些復(fù)雜的老城區(qū)而言，應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、基坑施工特點(diǎn)、地下空間利用、環(huán)境巖土工程等因素，盡可能采用內(nèi)支撐+樁(墻)方式，以確保深基坑工程的質(zhì)量。 </p>