深基坑支護結(jié)構(gòu)設計與監(jiān)測研究

1、深基坑支護結(jié)構(gòu)設計與監(jiān)測研究 隨著科學技術(shù)的飛快發(fā)展，國民經(jīng)濟不斷上升，國家土地資源日漸緊 缺。許多高層建筑在設計深基坑時，由于其所處環(huán)境比較復雜，多建于密集 的建筑群中，基坑四周含有其他復雜結(jié)構(gòu)，如建筑物、道 路的地下管線等。 在這樣復雜的建筑環(huán)境下，為更好的便于土方挖掘，且不破壞周圍環(huán)境, 安全合理的設計深基坑支護結(jié)構(gòu)，以及結(jié)合實際情況科學合理設計基坑施工 成為當下深基坑施工的重要內(nèi)容。 1工程簡要概述本項目地處某市中心地段，四周環(huán)境較為復雜，建筑結(jié) 構(gòu)為14 Om X87m的長方形，占地面積達10894m2,新建面積為51525m2,地上 聯(lián)體高樓建筑面積共有33837m2 ,高約為41

2、6層，地下建筑 面積為 17688m2，共3層?；咏Y(jié)構(gòu)深為14.45m ,周長為355m ,占地面積 是5990m2，部分電梯井深度可達169m?；铀闹艿匦螐碗s,其中南側(cè) 距地下室外墻邊線為174m,含有各類市政管線，如通訊、燃氣、監(jiān)控、污 水等管線；東側(cè)距用地紅線為18m,地處代征城市綠化帶范圍，含有各類 道路市政管線，道路屬于城市交通主干道，交通頻繁，保護級別非常高；西 側(cè)是一幢67層磚混、377 mm沉管灌注樁為樁基礎的內(nèi)部辦公室和一幢 7層磚混的住宅樓；東北側(cè)是一幢24層大廈，地下1層是鉆孔灌注樁基 礎；西北側(cè)是一幢46層磚混、鉆孔灌注樁基礎的建筑樓，最近基坑約 13m O 2項目

3、施工環(huán)境 2.1工程地質(zhì)概況 本工程主要依據(jù)地質(zhì)土層沉積時間、環(huán)境、巖性和物理性質(zhì)，以及實際 勘測情況等，可將地基土層總分為7個層次，每個層次又有其亞層結(jié)構(gòu)。 其中本基坑涉及的土層主要包括雜黏土層、填土層、粉質(zhì) 黏土和粘質(zhì)粉土 層、淤泥質(zhì)和粉質(zhì)黏土層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、粉砂層等，而基坑底部處于 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層。 2.2水文環(huán)境 本工程地下水以孔隙潛水為主，水位很低，測得穩(wěn)定地下水位約為 0,60-1,90m。地下水位變化受大氣降水影響，平均年變化幅度控 制在 1.00-1.50m 0由于粘質(zhì)粉土層的滲水系數(shù)很高，為方便挖坑，可在坑內(nèi)加 入適量水。 3深基坑支護結(jié)構(gòu)設計 3.1工程特點和設計原

4、則 3.1,1本項目施工特點1 ）基坑地基土主要由填土、淤泥質(zhì)土、粘質(zhì)粉 土、黏土等構(gòu)成，填土成分非常復雜，粘質(zhì)粉土的滲透性強、壓縮性低、強 度高，淤泥質(zhì)黏土強度低、壓縮性強，厚度大，嚴重影響基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性, 故施工過程中要嚴格控制基坑變形，防止?jié)B水，避免不良因素影響支護施 To 2）本工程一共3層，基坑深度達15 m,部分電梯井深度更高，屬于 深基坑，開挖過程影響較大，故在支護過程中要嚴格注意整體的平衡性，避 免開挖時對周圍造成影響。3）基坑距道路和用地紅線很近， 四周環(huán)境中含 有大量市政管線，且局部位置有淺基礎居民樓，故要嚴格控制基坑變形。 4）本工程重要性系 數(shù)是11 ,為一級基坑工程項

5、目。3.1.2基坑支護設計 原則1）確?；?坑施工時支護結(jié)構(gòu)和土體的穩(wěn)定性。2）保障施工環(huán)境的安 全可靠性。3）經(jīng)濟合理性，施工便捷性，減少工期。 3.2支護方案設計 結(jié)合本項目基坑開挖深度、施工環(huán)境，最佳的基坑支護結(jié)構(gòu)選用“二 墻合一結(jié)構(gòu)，即地下連續(xù)墻兼做地下室外墻。經(jīng)多方考慮，最終選定支護 結(jié)構(gòu)為800mm厚地下連續(xù)墻，豎向布設3道鋼筋混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，選擇 混凝土內(nèi)支撐的原因是混凝土支撐可依照基坑結(jié) 構(gòu)靈活布設，剛度較大。地 下連續(xù)墻選用十字鋼板進行墻體連接，和主體結(jié)構(gòu)通過底板邊梁、樓層梁 柱、樓板、混凝土內(nèi)墻等部件進行連接，借助接駁器將基礎底板和樓層梁體 有效連接，施工便捷，質(zhì)量有保障

6、，且防水性很高，可有效確保地下連續(xù)墻 和主體的完整性。為保障地下室美觀整潔、干燥，可在地下連續(xù)墻內(nèi)部一定 距離處設置內(nèi)襯墻，該空間可用作排水和集水的處理。地下連續(xù)墻底部需埋 入穿透性弱、性質(zhì)好的淤泥質(zhì)黏土層。為有效降低地下連體墻沉降對周圍預 埋件的影響，施工過程中可埋設注漿管于地連墻鋼筋籠內(nèi)部，當?shù)叵逻B體 墻施工完畢后，可開始地下連體墻底部的高壓注漿，進而減少地下 連體墻 底部的沉渣，并提升墻底土體的承載能力，增大墻底端上方位 置的側(cè)摩阻 力，降低地連墻施工沉降，提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載 力。選擇地下連 續(xù)墻基坑支護的特點有以下幾個方面。1）該施工工藝成熟，實用性很高, 施工周期短，防水擋土

7、性較高，且剛度大，穩(wěn) 定可靠性極強。2）臨時支撐 結(jié)構(gòu)靈活性較大，可充分優(yōu)化支護結(jié)構(gòu) 的穩(wěn)定性，降低結(jié)構(gòu)的變形，可有效降低地連墻鋼筋使用量，開挖施 工便 捷，基坑暴露周期短。3）可有效利用空間。4）施工工藝較成 熟。 3.3其他 3.3.1施工監(jiān)測由于基坑施工周圍環(huán)境復雜，開挖過程中要嚴格 安排專 業(yè)人員實時監(jiān)測基坑和周圍環(huán)境。主要監(jiān)測建筑物和道路的穩(wěn)定性，地下管 道線路的完整性等，方便施工人員可及時了解施工環(huán)境 情況，便于及時調(diào)整 施工方案。3.3.2開挖土方施工因本工程基坑開挖深度很大，且施工場地受 限，基坑開挖難度很大，故基坑出土率嚴 重影響到施工進度。333本工程 需結(jié)合幾點1 ）第一

8、道支護結(jié)構(gòu)用以作為施工棧橋。2）基坑內(nèi)部土方開挖 需分層、分塊進行，立柱四周土方需對稱開挖，有效避免基坑內(nèi)部土體滑 落，避免兩側(cè)高度不一引起立柱移位，進而影響支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，杜絕 施工中機械碰撞立 柱結(jié)構(gòu)。3）基礎施工、支護施工以及基坑開挖施工需同 步緊密銜接進行，盡可能降低基坑外露時間。 4支護結(jié)構(gòu)詳細參數(shù) 4,1參數(shù) 本項目以FRWS深基坑支護結(jié)構(gòu)設計軟件對支護結(jié)構(gòu)的參數(shù)進行分 析，地面載荷控制為20kPa ,基坑開挖深度控制在12m基坑深度范圍內(nèi)， 結(jié)合地質(zhì)報告選取最佳土層土工計算參數(shù)，借助朗肯土壓力理論開展土體的 壓力計算，結(jié)合土體成層性合算水土。 4.2支護結(jié)構(gòu)部分參數(shù)計算 經(jīng)反復

9、核驗，基坑抗傾覆穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性、土體抗隆起的安 全系數(shù)分別為1.31 V 1,2v 1,38V 1,35s 1.92V 1.8,均符合設計規(guī)范， 詳見圖1所示。 5基坑施工安全保障措施 5.1降水措施 地下連續(xù)墻能夠?qū)⒒油獠克饔行ё韪簦Y(jié)合基坑地質(zhì)情況及規(guī) 模，為方便土方開挖，可在基坑內(nèi)部設立自流深井疏干?；油鈧?cè)周圍設置 排水溝可有效降低地面水流入基坑的機率，使得地面水流入 排水溝，進而進 入最近的下水道，詳見圖2所示。 5.2加固基坑 由于基坑底端埋設于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層里，為降低開挖基坑時基底受 到過分擾動，對基坑周圍環(huán)境造成影響，需對基坑開展地基加固施工，加 6基坑支護施工監(jiān)測 為確?；又ёo施工的有效進行，減少基坑施工對周圍環(huán)境的破壞, 需全程監(jiān)測施工過程，達到動態(tài)信息化施工。本工程施工過程監(jiān)測主要包 括：樁頂水平、垂直位移、圍護樁體深層位移、維護體系裂 縫、領(lǐng)近