鋼管斜支撐在藍郡國際項目基坑圍護工程中的應用

【摘要】本文通過工程實例，介紹了鋼管斜支撐支護體系在舟山地區軟土基坑支護中的運用，指出由于本基坑面積巨大，局部采用鋼管斜支撐結構具有施工方便、經濟、安全等特點，可作為軟土地區較新穎的一種基坑支護形式。

【關鍵詞】斜支撐；排樁支護；基坑支護

豎向斜撐體系的作用是將圍護墻所受的水平力通過斜撐傳到基坑中部先澆筑好的基礎底板上。其施工流程是：圍護墻完成后，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，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構。對于平面尺寸較大，形狀不很規則的基坑，采用斜支撐體系施工比較方便，也可大幅節省支撐材料。

1、工程概況

宋都藍郡國際項目位于舟山市定海區和平路區塊，用地位于沿港東路北側，和平路西側，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幢商務辦公樓，2幢3～4層的商業街構成，地下室1層，基礎形式為鉆孔灌注樁基礎。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。

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

2、基坑支護方案的選定

本工程地下室底板墊層底黃海高程主要為-2.110m，東南側和南側地下室底板墊層底為-1.460m，基坑周邊自然地坪絕對標高：北面2.000m、南面3.600m、東面2.000～3.100m。根據四周場地標高不同，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）西側地下室外墻距離紅線約20m，紅線外為山腳。（4）北側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工程開挖深度、周圍環境、工程地質條件、投資和工期、本地區類似工程經驗等因素，經過多次綜合比選，決定采用如下方案：基坑東側有一定的圍護施工空間，采用雙排樁的支護方案，并在坡頂進行適當放坡；基坑南側施工空間有限，采用鉆孔灌注樁+鋼管斜支撐的支護方案；基坑西側地質條件較好，基巖埋深較淺，采用分級放坡的支護方案；基坑北側基坑挖深較淺，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方案，并在坡頂進行適當放坡。

現在我重點介紹下南側鉆孔灌注樁+鋼管斜支撐的設計，南側沿港東路路面標高3.600m，基坑底板墊層底標高-1.460m，開挖深度5.06m，沿港東路為城市主要道路，車流量大，變形控制較嚴格。基坑南側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，受施工作業面的限制，該側支護形式只能選擇排樁+內支撐或者排樁+拉錨或者排樁+鋼管斜支撐。由于本基坑面積巨大，采用內支撐不現實且不經濟，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生影響，所以基坑南側采用鉆孔灌注樁+鋼管斜支撐的基坑支護設計形式。

3、斜支撐支護結構的設計和施工

基坑東側雙排樁和北側水泥攪拌樁的計算過程不是本文討論的重點，研究此方面的文章也較多，在此不再贅述。現就斜支撐+單排樁的計算步驟詳述如下：

3.1斜支撐的設計

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

3.2計算模型的建立

本工程采用理正深基坑設計軟件進行計算，鋼管斜支撐的鉆孔圍護樁計算模式和混凝土內支撐的鉆孔圍護樁計算模式是一樣的，在此不再贅述。現就斜支撐的計算詳細介紹如下：

3.2.1驗算基坑周邊保留土體的穩定性。根據理正深基坑設計軟件計算結果，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層淤泥質粉質粘土力學指標，c=10.9，Φ=8.9），所以F>E，三角土穩定性是滿足設計要求的。

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，截面回轉半徑i=14.64cm，斜撐長L=12m。由鋼管自重產生的斜撐彎矩，鋼管自重產生的鋼管應力。鋼管斜撐的軸向壓力為1200KN，長細比λ=81.95，軸心受壓構件截面分類（按受壓特性）為b類軸心受壓，整體穩定系數φ=0.675。鋼管斜撐由軸向壓力產生的壓力 ，<鋼管的強度設計值215N/mm2。

3.2.3施工過程

地下結構施工過程如下：首先進行止水帷幕和被動區水泥攪拌樁施工，再進行鉆孔圍護樁施工。在施工支護樁冠梁的同時將斜支撐的上支點預埋鋼板同時完成。此后就開始第一次挖土，即開完基坑中間部分土體，周邊有支護結構部分則留平衡土體。第一次挖土結束后，進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的支墩，然后進行鋼管斜支撐的施工。待鋼管斜支撐安裝完畢后進行基坑三面平衡土體的開挖，即進行第二次挖土。地下室底板澆筑到圍護樁邊后，待換撐混凝土強度達到設計強度的80%后即進行鋼管斜支撐的拆除。

4、結論及建議

4.1按上述施工方案，在整個施工過程中對基坑南側的市政道路位移等進行了跟蹤監測，各觀測點均處于正常狀態。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測，也均位于穩定狀態，說明該支護方案的設計是成功的。

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，鋼管斜支撐結構布置靈活，可局部應用于基坑支護體系。相對于整體內支撐結構而言，此支撐體系簡單、土方開挖方便、工期縮短，造價降低，具有明顯的技術經濟效益。

參考文獻：

[1]劉國彬，王衛東.基坑工程手冊（第二版），中國建筑工業出版社，2009.

[2]李廣信，龔曉南.深基坑支護技術指南，中國建筑工業出版社，2012.

[3]JGJ120-2012，建筑基坑支護技術規程.

[4]DB33/T1096-2014，浙江省建筑基坑工程技術規程.