鋼管斜支撐在藍(lán)郡國際項目基坑圍護(hù)工程中的應(yīng)用

【摘要】本文通過工程實(shí)例，介紹了鋼管斜支撐支護(hù)體系在舟山地區(qū)軟土基坑支護(hù)中的運(yùn)用，指出由于本基坑面積巨大，局部采用鋼管斜支撐結(jié)構(gòu)具有施工方便、經(jīng)濟(jì)、安全等特點(diǎn)，可作為軟土地區(qū)較新穎的一種基坑支護(hù)形式。

【關(guān)鍵詞】斜支撐；排樁支護(hù)；基坑支護(hù)

豎向斜撐體系的作用是將圍護(hù)墻所受的水平力通過斜撐傳到基坑中部先澆筑好的基礎(chǔ)底板上。其施工流程是：圍護(hù)墻完成后，先對基坑中部的土方采用放坡開挖，其后完成中部的斜撐底板基礎(chǔ)，并安裝斜撐，在斜撐的支擋作用下，再挖除基坑周邊留下的土坡，并完成基坑周邊的主體結(jié)構(gòu)。對于平面尺寸較大，形狀不很規(guī)則的基坑，采用斜支撐體系施工比較方便，也可大幅節(jié)省支撐材料。

1、工程概況

宋都藍(lán)郡國際項目位于舟山市定海區(qū)和平路區(qū)塊，用地位于沿港東路北側(cè)，和平路西側(cè)，北面為待拆遷的民房。總用地面積63684m2，總建筑面積為307397m2，地下建筑面積57048m2，由9幢高層住宅，2幢商務(wù)辦公樓，2幢3～4層的商業(yè)街構(gòu)成，地下室1層，基礎(chǔ)形式為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。基坑呈馬蹄形，東西長約325m，南北寬約137～245m。基坑總面積約53000m2，圍護(hù)總長度約1080m，基坑開挖深度4.2～5.1m，屬超大型深基坑工程。

地質(zhì)條件：基坑開挖深度范圍內(nèi)除淺部2.5米左右為填土、粉質(zhì)粘土外，下部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，坑底座落于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層。淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，流塑，高壓縮性，搖振反應(yīng)緩慢，土面光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，粘粒間含砂粒、貝殼碎屑、云母碎片，土質(zhì)不均勻，層厚20.0～30.50m。

2、基坑支護(hù)方案的選定

本工程地下室底板墊層底黃海高程主要為-2.110m，東南側(cè)和南側(cè)地下室底板墊層底為-1.460m，基坑周邊自然地坪絕對標(biāo)高：北面2.000m、南面3.600m、東面2.000～3.100m。根據(jù)四周場地標(biāo)高不同，該工程基坑深度為4.2～5.1m。

本工程周邊建筑物、道路管線較多。具體情況如下：（1）東側(cè)地下室外墻距離紅線約7～12m，紅線外為寬約6～11m的芙蓉洲南路，道路對面是多層住宅。（2）南側(cè)地下室外墻距離紅線約3.6m，紅線外為沿港東路的人行道。（3）西側(cè)地下室外墻距離紅線約20m，紅線外為山腳。（4）北側(cè)地下室外墻距離紅線約6～11m，紅線外為待拆遷的房屋。

綜合考慮本基坑支護(hù)工程開挖深度、周圍環(huán)境、工程地質(zhì)條件、投資和工期、本地區(qū)類似工程經(jīng)驗等因素，經(jīng)過多次綜合比選，決定采用如下方案：基坑?xùn)|側(cè)有一定的圍護(hù)施工空間，采用雙排樁的支護(hù)方案，并在坡頂進(jìn)行適當(dāng)放坡；基坑南側(cè)施工空間有限，采用鉆孔灌注樁+鋼管斜支撐的支護(hù)方案；基坑西側(cè)地質(zhì)條件較好，基巖埋深較淺，采用分級放坡的支護(hù)方案；基坑北側(cè)基坑挖深較淺，基坑開挖時未拆遷的房屋能按時拆遷掉，采用格柵式水泥攪拌樁擋墻的支護(hù)方案，并在坡頂進(jìn)行適當(dāng)放坡。

現(xiàn)在我重點(diǎn)介紹下南側(cè)鉆孔灌注樁+鋼管斜支撐的設(shè)計，南側(cè)沿港東路路面標(biāo)高3.600m，基坑底板墊層底標(biāo)高-1.460m，開挖深度5.06m，沿港東路為城市主要道路，車流量大，變形控制較嚴(yán)格。基坑南側(cè)地下室外墻距離紅線約3.6m，距離圍墻約3m，考慮到地下室外墻施工空間，受施工作業(yè)面的限制，該側(cè)支護(hù)形式只能選擇排樁+內(nèi)支撐或者排樁+拉錨或者排樁+鋼管斜支撐。由于本基坑面積巨大，采用內(nèi)支撐不現(xiàn)實(shí)且不經(jīng)濟(jì)，采用拉錨必須超越紅線，而且拉錨會對沿港東路下的綜合管線產(chǎn)生影響，所以基坑南側(cè)采用鉆孔灌注樁+鋼管斜支撐的基坑支護(hù)設(shè)計形式。

3、斜支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工

基坑?xùn)|側(cè)雙排樁和北側(cè)水泥攪拌樁的計算過程不是本文討論的重點(diǎn)，研究此方面的文章也較多，在此不再贅述。現(xiàn)就斜支撐+單排樁的計算步驟詳述如下：

3.1斜支撐的設(shè)計

在單排樁冠梁處設(shè)置1道斜支撐，斜支撐采用φ426x12鋼管，斜支撐間距為5m，均位于地下室內(nèi)柱的柱距之間，斜支撐長度為12m。斜支撐上支點(diǎn)支在冠梁上，下支點(diǎn)支在先施工的基礎(chǔ)底板的支墩上。為了保持三角留土的穩(wěn)定和控制基坑變形，在基坑內(nèi)側(cè)采用水泥攪拌樁被動區(qū)加固。

3.2計算模型的建立

本工程采用理正深基坑設(shè)計軟件進(jìn)行計算，鋼管斜支撐的鉆孔圍護(hù)樁計算模式和混凝土內(nèi)支撐的鉆孔圍護(hù)樁計算模式是一樣的，在此不再贅述。現(xiàn)就斜支撐的計算詳細(xì)介紹如下：

3.2.1驗算基坑周邊保留土體的穩(wěn)定性。根據(jù)理正深基坑設(shè)計軟件計算結(jié)果，作用于基坑底以上的主動土壓力為E=13.08+89.31=102.39KN。坑邊保留土體高3m，寬10m，取重度17.5KN/m3，則每延米土體重，保留土體抗滑力為（取2-1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土力學(xué)指標(biāo)，c=10.9，Φ=8.9），所以F>E，三角土穩(wěn)定性是滿足設(shè)計要求的。

3.2.2豎向斜撐計算。采用φ426x12鋼管，其截面積156.07cm2，每延米自重為122kg/m，截面抵抗矩W=1571.18cm3，截面回轉(zhuǎn)半徑i=14.64cm，斜撐長L=12m。由鋼管自重產(chǎn)生的斜撐彎矩，鋼管自重產(chǎn)生的鋼管應(yīng)力。鋼管斜撐的軸向壓力為1200KN，長細(xì)比λ=81.95，軸心受壓構(gòu)件截面分類（按受壓特性）為b類軸心受壓，整體穩(wěn)定系數(shù)φ=0.675。鋼管斜撐由軸向壓力產(chǎn)生的壓力 ，<鋼管的強(qiáng)度設(shè)計值215N/mm2。

3.2.3施工過程

地下結(jié)構(gòu)施工過程如下：首先進(jìn)行止水帷幕和被動區(qū)水泥攪拌樁施工，再進(jìn)行鉆孔圍護(hù)樁施工。在施工支護(hù)樁冠梁的同時將斜支撐的上支點(diǎn)預(yù)埋鋼板同時完成。此后就開始第一次挖土，即開完基坑中間部分土體，周邊有支護(hù)結(jié)構(gòu)部分則留平衡土體。第一次挖土結(jié)束后，進(jìn)行中間部分基層的墊層和底板的施工，底板施工的同時施工斜支撐下支點(diǎn)的支墩，然后進(jìn)行鋼管斜支撐的施工。待鋼管斜支撐安裝完畢后進(jìn)行基坑三面平衡土體的開挖，即進(jìn)行第二次挖土。地下室底板澆筑到圍護(hù)樁邊后，待換撐混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%后即進(jìn)行鋼管斜支撐的拆除。

4、結(jié)論及建議

4.1按上述施工方案，在整個施工過程中對基坑南側(cè)的市政道路位移等進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測，各觀測點(diǎn)均處于正常狀態(tài)。同時對基坑開挖后的坡頂位移、地面裂縫、坑底隆起等情況的監(jiān)測，也均位于穩(wěn)定狀態(tài)，說明該支護(hù)方案的設(shè)計是成功的。

4.2對于大面積基坑工程，在鄰近即有市政道路地段，錨索施工空間受到限制，鋼管斜支撐結(jié)構(gòu)布置靈活，可局部應(yīng)用于基坑支護(hù)體系。相對于整體內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)而言，此支撐體系簡單、土方開挖方便、工期縮短，造價降低，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[4]DB33/T1096-2014，浙江省建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程.