淺談樁+豎向斜撐在深基坑支護中的應用

劉振杰， 王小勇， 姚 波

(1.安徽工程勘察院，安徽 合肥 230011; 2.安徽省地球物理地球化學勘查技術院，安徽 合肥 230009)

淺談樁+豎向斜撐在深基坑支護中的應用

劉振杰1， 王小勇1， 姚 波2

(1.安徽工程勘察院，安徽 合肥 230011; 2.安徽省地球物理地球化學勘查技術院，安徽 合肥 230009)

基于工程實例，詳細介紹了樁+豎向斜撐支護型式的具體應用，闡述了此種支護型式關鍵施工工序為“先撐后挖，再撐再挖，分層分段開挖”。通過分析變形監測數據，指出了土方開挖2/3深度至坑底的工況是基坑支護控制坡頂位移的關鍵工序，提出了分三個標準進行土方開挖的建議。監測斜撐軸力變化，強調了斜撐應盡量設置在靠近土壓力合力點位置上。

樁+豎向斜撐;基坑支護;土方開挖;變形

0 引 言

隨著現代化大都市的發展，人們對地下空間的需求越來越大，在用地愈發緊張的城市中開發大型地下空間已成為現代化建設的必然趨勢。深大基坑的涌現對周邊環境造成較大影響，為了保護對變形有嚴格要求的已有建筑物，深基坑支護設計必須將支護結構的位移控制在規范允許的范圍內[1-3]。

傳統的樁+錨桿(索)形式可有效地控制坡頂位移，但其對土質和已有建筑物的基礎形式有較嚴格要求，且目前大多數城市規定錨桿(索)的施工不允許出建筑紅線，這也限制了這種支護形式的應用。內支撐結構可不受外圍土質和已有建筑物的基礎形式的限制，但其造價要比樁錨體系高30%～40%，且其對主體結構的施工影響較大，工期較長[4]。相比之下，樁+豎向斜撐的支護形式，既發揮了內支撐不受外圍環境影響的優勢，又減小了工程造價，鋼格構式支撐梁又減小了對結構施工的影響，具有一定的應用前景。

1 地質條件

某工程地下2層連體車庫，基坑深度為8.75～10.25 m，安全等級為一級，使用期為12個月。場地為一級階地地貌單元，局部為河漫灘地貌，土層差異很大，自上而下各土層分布情況及性質指標見表1。地下水有雜填土中上層滯水、③層粉質黏土及粉土、④層強風化砂巖中的微承壓水。

表1 土的天然物理力學性質指標

2 周邊環境

基坑西側緊鄰多棟20世紀80年代建設的六層住宅樓，磚混結構，磚砌條基，基礎埋深約3.5 m，距離基坑邊僅2.4～3.7 m。房屋地下部位用預制板搭砌，內部有大量積水。由于此處以前為老河道，地下局部有較厚的淤泥層，基坑施工和使用期間，居民正常入住。可見住宅樓對基坑的變形的要求嚴格，稍大的變形就會造成墻體開裂，危及到住戶的安全。

3 設計施工方案

結合土質情況和計算分析，基坑西側設計采用旋挖樁+豎向斜撐的支護方案[5-7]，同時在先施工高壓旋噴樁止水的基礎上，增設兩排壓密注漿[8]，采用“先撐后挖，再撐再挖，分層分段開挖”的方式進行施工，具體的施工順序為：先施工支護樁→止水帷幕→開挖土方至第一道斜撐腰梁底→跳挖施工第一道斜撐→開挖土方至第二道斜撐腰梁底→跳挖施工第二道斜撐→開挖土方至坑底→施工地庫結構部分至封頂→基坑回填，割除二道斜撐。

這種施工方法有效地控制了基坑支護結構的變形。至基坑回填，西側圍護結構頂部最大位移僅12 mm，成功控制在基坑深度的2‰以內，基本達到了內支撐變形控制的效果。緊鄰的建筑物最大沉降值為8.5 mm，無任何新增裂縫(圖1)。

圖1 樁+豎向斜撐剖面圖

4 變形監測

由圖2～圖5可知，土方開挖前，建筑物即出現了0.1～2.0 mm的沉降，且變化速率較大，分析原因主要是前期施工旋挖樁的機械振動，局部淤泥層較厚，造成淺層地下水流失較多，下部的止水帷幕亦不能阻止上部地下水的流失，遂在基坑西側坡頂部位增設兩排壓密注漿，防止地下水進一步流失。隨著土方的第一次開挖，基坑坡頂處有1.0～5.0 mm水平位移和0.2～0.8 mm的沉降，建筑物上出現0.3～7.0 mm的沉降，且變化速率較大。

土方開挖至斜撐腰梁位置時，施工斜撐，此時基坑邊坡及坡頂建筑物未發生位移，伴隨著土方繼續下挖，變形加大，且變形速率逐漸加大。由變化數值可知坡頂有建筑物的部位其位移數值較大。隨著開挖深度的增加，基坑的水平位移和沉降逐漸加大，且變化速率明顯加快。可見土方開挖2/3深度至坑底的工況是基坑支護控制坡頂位移的關鍵工序，因此可根據基坑開挖深度，分三個標準按照不同的開挖深度進行土方開挖，即開挖至1/3 h(h為基坑深度)時，在規范要求下[3]，可適當增加每次開挖的深度；當開挖至2/3 h時，按照規范要求進行土方開挖；2/3 h至坑底的土方開挖至關重要，關系到支護施工的成敗，可在規范要求下，適當減小每次的開挖深度和長度，防止超深超長開挖造成邊坡位移陡增[8-11]。

由圖4可知，位于建筑物下方的斜撐軸力較大，且隨著設置斜撐后土方的開挖，斜撐軸力不斷增大，前期增幅較大，后期增幅較小，且趨近于一常量。大部分斜撐軸力是逐漸增加的，但由于地層變化較大，土質軟硬更替，設置的第二道支撐會分擔較多的土壓力，故個別斜撐軸力前期增加后期降低了，降幅約為2.13%～31.0%，這說明了斜撐應盡量設置在靠近土壓力合力點位置上。

圖2 基坑西側水平位移累計量-時間曲線圖

圖3 基坑西側圈梁沉降累計量-時間曲線圖

圖4 支撐軸力累計量-時間曲線圖

圖5 基坑西側建筑物沉降累計量-時間曲線圖

5 結束語

通過以上案例，在城市較復雜的周邊環境和地質條件較差的情況下，樁+斜撐的支護型式能夠有效地控制邊坡變形，保護周邊建筑物的安全，為結構施工提供可靠的操作空間。

(1) 樁+斜撐的支護型式必須按照“先撐后挖，再撐再挖，分層分段開挖”的方式進行施工，方可有效地控制基坑支護結構的變形，減小地面沉降。

(2) 基坑支護是一個動態施工過程，信息化施工保證了基坑支護設計方案的順利實施，變形監測不但檢驗了設計方案的準確性，而且排除了圍護體系在施工過程中的安全隱患，也為此種支護型式積累了工程經驗和基礎數據支持。

(3) 2/3 h至坑底的土方開挖至關重要，關系到支護施工的成敗，提出分三階段按照不同的開挖深度進行土方開挖的建議。

(4) 斜撐應盡量設置在靠近土壓力合力點位置上。

[1] JGJ 120-2012, 建筑基坑支護技術規程[S].

[2] 中國土木工程學會土力學及巖土工程分會.深基坑支護技術指南[M].北京：中國建筑工業出版社,2012.

[3] 龔曉南.關于基坑工程的幾點思考[J].土木工程學報，2005,38(9):98～99.

[4] 劉國彬,王衛東.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社,2009.

[5] GB 50017-2003，鋼結構設計規范[S].

[6] GB 50010-2010，混凝土結構設計規范[S].

[7] JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范[S].

[8] 錢 午，蘇景中.深基坑工程止水帷幕設計概要[J].土木基礎，1998,12(1)：8～13.

[9] GB 50497-2009，建筑基坑工程監測技術規范[S].

[10] 劉俊言,應惠清.建筑基坑工程監測技術規范實施手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[11] 岳建平，田林亞.深基坑工程信息化施工技術[M].北京：國防工業出版社，2007.

2016-08-16；修改日期：2016-08-19

劉振杰(1981-)，男，河北石家莊人，碩士，安徽工程勘察院工程師．

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1673-5781(2016)04-0520-03