福州某小學地下車庫基坑支護設計方案比選

張華軍

(福州市規劃設計研究院　福建福州　350003)

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福州某小學地下車庫基坑支護設計方案比選

張華軍

(福州市規劃設計研究院福建福州350003)

文章對福州某小學地下二層車庫基坑支護設計方案進行了比選。采用理正深基坑等分析軟件，對圍護樁選擇、內支撐體系的布置、支撐豎向布置等進行了內力分析。然后綜合考慮結構受力、基坑止水、施工便利性、經濟性等因素，確定SMW工法樁+環形內支撐方案。經工程實踐檢驗，該基坑支護方案設計合理，實際效果良好。

基坑支護；支護設計；方案比選；SMW工法樁

1　工程概況

擬建場地地塊位于福州市鼓樓區，通湖路與道山路交叉口，擬建場地地上總建筑面積為3 729m2，地下總建筑面積為16 017m2，商業總建筑面積為5 175m2。擬建場地北側為2F建筑，西側為3F建筑，東南角為1F建筑，中間大部分為學生操場?，F有場地標高8.00～8.50m，場地整平到7.90m。擬建物室內地坪標高為8.200m?；A擬采用樁基礎(主要為圍護和抗拔之用)。基坑實際開挖深度為8.80m。

2　工程地質及水文地質

2.1場地內各巖土層工程地質條件(表1)

表1　場地內各巖土層工程地質條件

土中的c,φ值為勤察報告提供的直剪快剪指標。

2.2水文地質條件

場地環境類型根據場地透水層情況，應劃分為Ⅱ類。按地層滲透性地下水宜劃分為B(型)。場地存在干濕交替現象。本場地基本上為弱透水層。場地地下水穩定水位埋深為0.70～2.20m，該水位為上層滯水水位，該水位主要受生活用水及大氣降水影響。據調查，水位年變化幅度在1.0m以內。

3　支護設計方案比選

本工程基坑側壁安全等級為一級，有效期一年。根據場地工程地質條件、地下室結構、場地周邊環境，結合本工程具體地域特征，本著安全、經濟、可靠的原則，采用SMW工法+2道鋼筋混凝土內支撐的基坑支護方案。施工期間基坑周圍地面超載不得超過20kPa(距離坑邊2m)。距離坑邊2m寬內不得堆載。

鋼筋采用HPB300級鋼及HRB400級鋼，圍護樁 H鋼采用Q235B號鋼。水泥攪拌樁，水泥強度采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥。

本工程采用理正深基坑6.01和啟明星軟件FRWS7.0，進行整體計算及復核。

3.1方案一

基坑支護采用SMW工法樁+2道混凝土環形內支撐。

3.1.1圍護樁采用SMW工法樁

(1)SMW工法圍護樁，采用Φ850水泥土攪拌樁@600，內插H700×300×13×24型鋼，采用隔一插一法，型鋼嵌固深度12.5m(圖1)。

(2)水泥土攪拌樁，采用三軸攪拌樁設備。攪拌樁樁徑Φ850,水泥攪拌樁水泥摻入比為25%,水泥強度采用PO42.5級普通硅酸鹽水泥。水泥于28d齡期無側限抗壓強度不小于1.5MPa。水灰比為1.5。型鋼要涂起拔減摩劑，型鋼拔出后的窟窿用水泥漿充填。

3.1.2內支撐體系采用2道混凝土環形內支撐

(1)第一道撐：冠梁截面為1 500×1 000(b×h)；圓形主砼支撐截面為1 200×1 000(b×h)，次砼支撐截面為800×800(b×h)。

(2)第二道撐：腰梁截面為1 000×1 000(b×h)；圓形主砼支撐截面為1 500×1 000(b×h)，次砼支撐截面為800×800(b×h)。

3.1.3基坑支護豎向布置(圖2)

第一道冠梁及內支撐位于地面下1.0m處；第二道內支撐位于場地下4.65m處；基坑底開挖到地面下8.80m處，底板厚500mm。

3.1.4支撐格構柱

主要縱橫桁架支撐交叉點處設置格構柱。支撐立柱上部用20mm鋼板封住，支撐樁垂直度要求偏差小于1/200，上部井子架要求伸入支撐樁2.0m，砼強度等級C30，施工時應采取有效措施防止機械設備對井子架的碰撞，井子架穿越底板處施工底板時應加止水片，井子架采用四根160×16的角鋼和綴板400×300×10的綴板焊接，角鋼型號為Q235，焊條采用E43型，要求雙面焊接，鋼板厚度>6mm時，焊縫高度應小于等于t-(1～2)mm。

3.1.5施工順序

(1)施工基坑圍護樁墻；(2)土方開挖，施工冠梁及第一道砼支撐；(3)開挖至第二道支撐底標高，施工第二道砼圍囹及砼支撐；(4)土方開挖至基坑底，澆注底板及傳力帶并養護；(5)底板、傳力帶的混凝土達到設計強度80%后，拆除第二道支撐；(6)施工地下二層樓板及傳力帶，待混凝土強度達到設計強度80%后，拆除第一道支撐；(7)施工地下一層樓板，結構側墻施工至要求標高；(8)土方回填：沿基坑四周對稱均勻回填，用三合土分層夯實,壓實系數0.94；(9)型鋼拔起回收。

3.1.6施工監測要求

(1)監測工作的主要內容如下：①圍護樁的變位(包括樁頂水平位移和樁身變位)；②支撐應力變化情況；③基坑周圍建筑物的沉降與傾斜觀測、地下管線變形的監測；④地下水位觀測；⑤鋼立柱變形。

(2)監測時間及間隔：①在土方開挖之前進行基數測量，且次數不少于兩次；②在每層土方開挖前后、支護完成前后、工況發生變化時應進行測量，其它正常情況下每2～3d測量一次，如發現變形速率增大或總變形較大時應加密測量次數。

(3)支護變形預警要求。本基坑支護結構頂部(深層)水平位移限值為20(40)mm和0.2%(0.3%)的基坑深度的較小值。

當相關數據達到報警值時，應立即報警。若情況比較嚴重，應立即停止施工，并對基坑支護結構和已有建筑物采取應急措施。

3.2方案二

基坑支護采用SMW工法樁+2道混凝土桁架支撐，詳見圖3。

(1)圍護樁與方案一相同，采用SMW工法樁

(2)內支撐體系采用二道混凝土桁架支撐，其中腰梁及對撐均采用桁架，桁架跨高比按6控制，可滿足強度及變形要求。

(1)第一道撐：冠梁截面為1 000×800(b×h)；主砼支撐截面為600×800(b×h)，次砼支撐截面為500×600(b×h)。

(2)第二道撐：腰梁截面為800×800(b×h)；主砼支撐截面為600×800(b×h)，次砼支撐截面為500×600(b×h)。

(3)基坑支護豎向布置：與方案一相同。

(4)支撐格構柱：主要分布在環形內支撐與斜撐交點處，間距控制在12～13m，格構柱規格與方案一相同。

(5)施工順序：與方案一相同。

3.3方案三

基坑支護采用鉆孔灌注樁+2道混凝土環形內支撐。除圍護樁型采用鉆孔灌注樁外，其它與方案一相同。

3.4各方案分析比較結果(表2)

(1)結構受力分析

對內支撐體系，方案一圓形內支撐為主要受力構件，它最終承擔了所有內支撐構件傳遞來的內力，所以其軸力比方案二主支撐要大1倍以上。 對支護樁，方案一支護樁最大彎矩比方案二大，說明方案一支撐體系剛度相對要大，變形小，對控制基坑支護體系及周邊環境變形更為有利。

方案一內支撐體系受力明確，傳力途徑簡單，截面尺寸較大。方案二，受力不夠明確，傳力途徑復雜，主要受力構件截面尺寸相對較小。

(2)施工便利性

方案一施工空間大，利于施工機械挖土、基坑內出土，施工方便，工期短，也利于基坑開挖安全。

(3)基坑止水

方案一、二采用SWM工法樁，施工時采用水泥土攪拌樁，兼具有良好的止水作用。方案三采用鉆孔灌注樁，需要另外采用旋噴樁止水，施工周期加長，造價也增加。

(4)經濟性

方案一、二采用SMW工法樁，先施做水泥土攪拌樁，再插入型鋼，后期再拔出型鋼，施工簡單快捷，工期短，且型鋼能回收再利用，造價較低。

方案三采用鉆孔灌注樁，先鉆孔、綁扎鋼筋籠，再吊放鋼筋籠，澆注混凝土，施工過程相對復雜，造價高。目前市場上鉆孔灌注樁綜合單價約為SMW工法樁的50%，SMW工法樁造價明顯較低。

4　結論

總體來說，采用SMW工法樁+2道混凝土環形內支撐的方案一,內支撐體系受力明確，傳力途徑簡單，施工方便，施工空間大，兼具止水作用，經濟性好，因此本項目最終采用方案一。

目前該項目已順利完成，根據監測結果整個施工過程基坑支護體系結構受力及變形合理，均未超過相關限值[1～3]要求，其中樁頂最大水平位移累積值17.5mm；周邊道路及建筑也未出現超出限值的沉降變形及裂縫，其中通湖路路面最大沉降累積值19.3mm。經工程實踐檢驗，本基坑支護方案設計合理，實際效果良好。

[1]JGJ 120-2012 建筑基坑支護技術規程[S].北京: 中國建筑工業出版社,2012.

[2]GB50497-2009 建筑基坑工程監測技術規范[S].北京: 中國計劃出版社,2009.

[3]GB 50010-2010 混凝土結構設計規范[S].北京: 中國建筑工業出版社,2011.

The comparision of foundation excavation and bracing plans of a Fuzhou primary school

ZHANG Huajun

(Fuzhou Planning & Design Resesrch Institute,Fuzhou 350003)

This paper refers to the comparision of foundation excavation and bracing plans of underground garage of a primary school in Fuzhou .First,this paper analyzes the selection of pile,the plan and vertical layout of internal bracing system by the stress analysis with the analysis software of lizheng.Then it chooses the SMW pile + ring inner support scheme by considering the force of structure,foundation sealing,convenience of construction,economy and other aspects.At last,Checked by engineering practice,the foundation excavation and bracing plans is reasonable,and the actual effect is good.

Foundation excavation and bracing plans; Foundation excavation and bracing design; Comparision of design plans; SMW process pile

張華軍(1979-)，男，工程師。

E-mail:56277949@qq.com

2016-02-29

TU47

A

1004-6135(2016)04-0063-03