基坑支護設(shè)計及其軟土加固方案探討

莫鵬

（中鐵四院集團南寧勘察設(shè)計院有限公司 廣西南寧 530000）

1 引言

從目前發(fā)展狀況來看，隨著國家城市化進程的加快，建筑行業(yè)的發(fā)展速度也在加快。高樓大廈越來越多，很多建筑帶有一層或多層地下室。高層建筑基礎(chǔ)埋置越來越深，基坑開挖深度越來越大。由于其涉及到的知識較多，具有綜合性、系統(tǒng)性以及安全風(fēng)險性的特征，需要對結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)、地基處理、原位測試進行深入研究。加上基坑易受環(huán)境因素的影響，土質(zhì)軟弱且地下水位高，滲透系數(shù)變化大，所以對基坑支護的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有更高的要求。本文針對基坑支護的設(shè)計，加上對軟土的加固方案，不斷的完善深基坑工程設(shè)計方法，并在合理的設(shè)計和組織下進行地下施工，以期更好的促進基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的完整性。

2 深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容

2.1 設(shè)計依據(jù)

深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要一定的參考依據(jù)，具體包括了：建筑相關(guān)資料、設(shè)計規(guī)范標準、周邊環(huán)境條件、水文地質(zhì)條件等。

建筑相關(guān)資料主要有建筑物基礎(chǔ)平面布置圖、結(jié)構(gòu)平面圖等。設(shè)計規(guī)范標準要適應(yīng)工程，如果已經(jīng)更新要及時更換。周邊環(huán)境條件包括基坑周邊的建筑物、管線、水系、交通狀況等。水文地質(zhì)條件具體包括地形地貌、巖土結(jié)構(gòu)性質(zhì)、含水層、含水量、地下水滲透系數(shù)等。

2.2 設(shè)計圖紙

深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙具體應(yīng)該包括支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案說明、支護結(jié)構(gòu)設(shè)計總平面圖、分段設(shè)計剖面圖、局部支護結(jié)構(gòu)立面圖、基坑開挖工況剖面圖、降水井平面布置圖、觀測井平面布置圖、觀測點平面布置圖、配筋圖等。其中最為關(guān)鍵的是分段設(shè)計剖面圖，在設(shè)計圖中應(yīng)該標出所剖的斷面的標高、管線、支撐構(gòu)件、支護結(jié)構(gòu)、放坡、排水溝等的布置情況。

2.3 設(shè)計計算

在設(shè)計深基坑支護結(jié)構(gòu)時需要計算的內(nèi)容十分復(fù)雜，包括了：支護結(jié)構(gòu)的強度、穩(wěn)定和變形計算；受壓、受彎、受剪承載力計算；支護結(jié)構(gòu)嵌固深度計算；構(gòu)件位移計算；構(gòu)件截面尺寸、配筋計算；截面承載力計算等。支撐體系計算這些計算結(jié)果決定了支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體方式。

3 工程概況

本項目位于廣西省南寧市。總用地面積為38535m2，擬建東方兒童文化成長樂園，樓高5層，設(shè)2層地下室，為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

場地原始地面為沖積洼地，場地地面高程為27.25～31.01m。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查及甲方提供資料，場地東側(cè)有1條光纜通過。場地及其附近未見活動性斷裂構(gòu)造通過，未見全新活動斷裂構(gòu)造活動跡象，工程建設(shè)對周邊環(huán)境影響和誘發(fā)其它不良地質(zhì)作用的可能性較小，為可進行工程建設(shè)的一般場地。本項目設(shè)2層地下室，基坑開挖深度為8.30～8.80m。本基坑按一般臨時支護結(jié)構(gòu)設(shè)計，支護工程完成后正常使用時間為12個月。靠近軍用光纜及東側(cè)道路一側(cè)，基坑安全等級為一級，側(cè)壁重要性系數(shù)為1.1；其余坡段基坑安全等級為二級，側(cè)壁重要性系數(shù)為1.0。嚴禁未做保護進行超挖。

4 基坑支護工程勘察

要想做好基坑支護工程，首先要做的就是對工程的施工區(qū)域的地質(zhì)、周圍環(huán)境以及地下結(jié)構(gòu)進行提前勘察。結(jié)合實際情況，再根據(jù)具體的要求與現(xiàn)有的施工條件制定出一套系統(tǒng)的、有效的施工模式。

4.1 周圍環(huán)境勘察

首先需要對周圍較近的建筑物進行調(diào)查，包括基坑邊線到周圍建筑物的距離；周圍建筑物層數(shù)和高度、上部結(jié)構(gòu)形式和現(xiàn)狀、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型以及是否深埋，存在的裂隙、傾斜、使用不正常情況和有無樁基。結(jié)果顯示：基坑北側(cè)約12m外為板房，25m外為大道；南側(cè)約1.00m處為軍用光纜，光纜埋設(shè)于絕對標高27.80m處，12m外為公路；西側(cè)為正在施工的高層住宅樓亦設(shè)兩層地下室，基坑底部標高相同，東側(cè)為17-03地塊，尚未施工，設(shè)一層地下室，兩地塊間有一寬約12道路。

4.2 水文地質(zhì)條件

該場地地下水類型屬第四系土層中的孔隙水及石灰?guī)r中的巖溶水。地下水受大氣降雨補給，地下水位隨季節(jié)性變化，現(xiàn)場地局部低洼積水，施工期間測得地下水位埋深約0.00～2.00m。場地內(nèi)中粗砂層屬強透水層，其余巖土屬弱透水層。

5 基坑支護的施工

5.1 基坑支護的基本要求

①基坑支護工程施工前應(yīng)由施工單位編制施工組織設(shè)計；②基坑支護的各項措施和工序，必須與基坑土方開挖相互配合。基坑開挖應(yīng)分段分層進行，每段長度宜為15～30m；③基坑開挖前，應(yīng)完成地面排水系統(tǒng)，坡頂?shù)孛鎽?yīng)進行硬化處理。基坑開挖中，要保持地面排水系統(tǒng)的完善，不得讓地面水流入基坑；④基坑開挖到設(shè)計深度后要作好護腳和基坑底面的排水溝、集水井。集水井內(nèi)的積水要及時排除；⑤坑頂5m范圍內(nèi)堆載不超過10kN/m2，也不得行駛重型機動車，確保基坑的穩(wěn)定性；⑥施工中要注意層、段銜接，保證結(jié)構(gòu)連續(xù)整體性；⑦基坑截水及支護工程全部完成后，要進行全面性檢查。如發(fā)現(xiàn)缺陷或薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)采取補救措施。由于突發(fā)原因致使坑壁變形過大并無法穩(wěn)定時，應(yīng)在坑底迅速回填土方高度在2m以上，再進行加固處理，保證坑壁的穩(wěn)定；⑧本說明未盡事宜應(yīng)按有關(guān)規(guī)范或規(guī)程執(zhí)行。

5.2 基坑支護設(shè)計的設(shè)計原則

①基坑側(cè)壁安全等級分為一級和二級；②符合場地條件、基坑設(shè)計由足夠的安全性，施工工藝簡便，基坑開挖對周邊環(huán)境的影響達到規(guī)范規(guī)定要求并降到最低的要求；③坡底距地下室邊線不小于1.5m；④支護結(jié)構(gòu)應(yīng)避開周邊的管線，錨桿施工時應(yīng)避開周邊建筑物的基礎(chǔ)及光纜線；⑤本基坑設(shè)計方案中的±0.00相當(dāng)于絕對標高33.15m，基坑底部絕對標高為22.20m。

5.3 施工的技術(shù)要求

施工應(yīng)按施工組織制定的方案和工序進行，合理安排土方開挖、支護和設(shè)置排水系統(tǒng)等工序并使之密切配合，確保連續(xù)快速安全施工。明確支護結(jié)構(gòu)參數(shù)：

（1）鉆孔灌注樁：樁徑為1000mm，樁身主筋采用18φ20及16φ22，加強筋采用φ16@2000，螺旋箍筋采用φ8@200，樁身混凝土強度等級為C25。

（2）水泥土攪拌樁：樁徑為500mm，樁間距為350mm，水泥采用42.5R普通硅酸鹽水泥。

（3）預(yù)應(yīng)力錨索：采用3×7φ5鋼絞線，強度等級1860MPa，成孔直徑土層不小于150mm，巖層不小于110mm。

（4）鋼花管：D=48δ3.0焊接鋼管。

（5）掛鋼筋網(wǎng)噴面：掛 φ8@200×200、φ6@250×250 噴射 C20細石混凝土80厚。

其次，嚴格按照施工程序進行施工：

（1）設(shè)置坡頂排水系統(tǒng)；

（2）按設(shè)計要求開挖工作面，進行樁施工及修整邊坡，埋設(shè)噴射混凝土厚度控制標志；

（3）進行錨索、鋼筋錨桿、掛網(wǎng)等；

（4）綁扎鋼筋網(wǎng)（鋼絲網(wǎng)），噴射混凝土；

（5）設(shè)置坡面和坡腳的排水系統(tǒng)。

5.4 完善基坑監(jiān)測工作

首先，需要做好基坑及周邊監(jiān)測準備工作，由于本基坑靠近光纜一側(cè)安全等級為一級，其余支護區(qū)段安全等級為二級。根據(jù)基坑開挖范圍和開挖深度，應(yīng)對基坑本身及周圍環(huán)境的位移、沉降等多項內(nèi)容進行監(jiān)測。

基坑及周邊建筑物的監(jiān)測必須選擇有資質(zhì)的第三方單位進行，施工單位應(yīng)與監(jiān)測單位密切配合，做好監(jiān)測元件的安放及保護工作。為此，在進場施工前做好以下三個方面的準備工作：①對周圍原有的建筑物進行仔細調(diào)查、檢測和技術(shù)鑒定，并做好記錄、拍照、錄象等工作，為施工過程中監(jiān)測搶險及可能產(chǎn)生的糾紛提供必要的依據(jù)；②詳細了解周圍地下管線的情況，并做好記錄；③在周邊建筑物、路面設(shè)置沉降及變形觀測點；④地下水位的監(jiān)測宜通過孔內(nèi)設(shè)置水位管，采用水位計進行量測。監(jiān)測工作包含監(jiān)測項目、監(jiān)測方法、精度要求及測點布置。監(jiān)測的主要項目有基坑頂面的沉降量和水平位移、基坑支護樁樁頂位移、周邊道路沉降、地下水位監(jiān)測以及地下管線監(jiān)測點。

6 結(jié)束語

城市建設(shè)快速發(fā)展，樓層越來越高，地下室面積越來越大，基坑的開挖也隨之越來越深。作為建筑工程的基礎(chǔ)，基坑的施工關(guān)系到整棟建筑的質(zhì)量。在開挖基坑時必須做好支護措施，采用支撐結(jié)構(gòu)來保證基坑施工的穩(wěn)定與安全。由于軟土地區(qū)的地質(zhì)條件與其他地區(qū)相比，地質(zhì)條件比較復(fù)雜，加上土質(zhì)較軟且疏松，這對基坑支護的設(shè)計工作造成了很多的困擾。所以在實際的施工過程中，需要做到結(jié)合實際情況，再制定一套科學(xué)合理可行的基坑支護設(shè)計方案。

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