高層建筑地下室基坑支護工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工處理

1、高層建筑地下室基坑支護工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工處理         09-03-05 15:24:00     作者：周煦    編輯：studa20摘 要：本文結(jié)合工程實例，詳細闡述了高層建筑地下室基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計處理與施工監(jiān)測措施，探討了在場地條件限制下，采用鉆孔樁和鋼板樁,鋼筋混凝土水平支撐和工字鋼水平支撐兩種不同的支護結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計要點和科學驗算，對其施工技術(shù)進行了扼要介紹，對支護結(jié)構(gòu)施工效果進行了監(jiān)測和評析。 關(guān)鍵詞：基坑支護；

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計； 支撐； 監(jiān)測 1工程概況 湖南某建筑工程東面為小區(qū)道路，距路邊約20m；南面為單層臨建某酒店，間距約5.5m，該臨建基礎(chǔ)采用600噴粉樁，樁長約15m，但現(xiàn)場觀察有部分墻體有不同程度的開裂，是基礎(chǔ)不均勻沉降引起的，如果地下室深基坑支護結(jié)構(gòu)有較大變化，就會對該酒店造成較大不利影響；西面為圍墻，距離約10m，北面是八層宿舍樓，間距約13m。該建筑物占地成矩形，長55.52m，寬18.5m?？偨ㄖ娣e約15500m2，樓高15層，設(shè)一層地下室，地下室層高分別為4.4m和3.4m，但外露0.9m在地面上。場地自然標高約為-0.90m，地下室基礎(chǔ)承臺墊層底標高分別為-6.4m和-7.35m，

3、即地下室挖土深度分別為5.5m及6.45m，具體布置詳見圖1。       2地質(zhì)條件 按地質(zhì)鉆探資料提示，地質(zhì)情況按孔深分層如下：03.7m為雜填土，松散；3.716.7m為淤泥質(zhì)粘土，飽和流塑；16.724.1m為中細砂角礫層，飽和，中細砂松散，角礫稍密；24.126.6m為粉質(zhì)粘土，飽和硬塑；26.629.3m為粉質(zhì)土層，濕堅硬；29.355.5m為強風化花崗片麻巖。地下水位較高，地表下約0.84m。 3基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的選擇 根據(jù)該建筑物地形及鉆探資料，綜合分析該地下基坑有如下幾個特點： 1)基坑開挖深度大。 2)基坑開挖深度范圍內(nèi)

4、是雜填土、淤泥，土性差；地下水位較高。 3)地下室南面距某酒店只有5.5m，且酒店有約3.0寬洗車槽場地及海鮮水池設(shè)在此5.5m范圍內(nèi)。鉆孔樁，噴粉樁等機械無法靠近施工。并且一定要保證酒店正常營業(yè)，地下室施工時要保證該酒店建筑物的安全。 通過對多種方案綜合分析，最后確定地下室基坑南面采用拉森型鋼板樁圍護，其余三面采用鉆孔樁800、1100圍護，鉆孔樁外側(cè)采用500、400噴粉樁聯(lián)成止水帷幕。鉆孔樁除基坑底為-7.35m部分采用兩層水平支撐外，其余鉆孔樁均采用一層水平支撐設(shè)計，鋼板樁采用兩層水平支撐設(shè)計。第一層支撐體系采用鋼筋混凝土梁（其中鋼板樁仍使用HK300C工字鋼作腰梁，節(jié)點利用焊接鋼筋錨

5、入支撐混凝土中），中間設(shè)800鉆孔支承樁。第二層支撐體系采用HK300C工字鋼。由于部分基礎(chǔ)承臺阻擋節(jié)在二層支撐的支撐樁上，考慮到不能拖延加設(shè)支撐的時間，因而先加設(shè)支撐，然后支撐與承臺混凝土一起澆筑（見圖2、圖3）。 此設(shè)計方案本著“安全、經(jīng)濟”的原則，一方面采用鉆孔樁及鋼筋混凝土支撐，經(jīng)濟合理，節(jié)省工程開支，又能保證基坑支護結(jié)構(gòu)有足夠的剛度和整體性；另一方面，鋼板樁可接駁加長，使樁錘能懸空施打板樁，以解決場地限制問題；另外，鋼板樁的抗?jié)B性能較好，鋼支撐安拆方便，施工速度快，且鋼板及鋼支撐可重復使用。        4支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的驗

6、算取值 4.1鉆孔樁的計算（按等值梁法計算） 4.1.1 r、Ck、k按20m范圍內(nèi)的加權(quán)平均值計算，求得：r15.9Kn/m，k=120；主動土壓力系數(shù)Ka=tg2(45-12/2)=0.66；被動土壓力系數(shù)Kp=tg2(45+12/2)=1.52；查表得K=1.28；eAh=rhKa=15.9×5.5×0.66=57.7kN/m2；eAq=qKa=2.64 kN/m2；計算簡圖見圖4。 4.1.2基坑面以下支護結(jié)構(gòu)的反彎點取在土壓力零的d點，視為一個等值梁的一個鉸支點，計算樁上土壓力強度等于零的點離基坑底面下的距離為：y=Pb/r(K·Kp-Ka)=2.94m

7、。 4.1.3按簡支梁計算等值梁的兩支點反力，求得：Po=127.3kN/m，Ra=134.6kN/m。 4.1.4計算鉆孔樁最小入土深度to=X+Y，X=10m，求得：to=12.94m；t=1.13×to=14.62m；Lh+t=5.5+14.62=20.12m。綜合考慮樁長取L20m。 4.1.5按剪力為零處彎矩最大，求得最大彎距：Mmax=246.8kN/m。 4.1.6采用800徑鉆孔樁，每隔1100mm布置，最大彎矩設(shè)計值：Mmax246.8×1.1×1.2325.8 kN/m樁混凝土等級為C25，通過常規(guī)方法計算，鉆孔樁選配1620（對稱配筋，承受最

8、大彎矩每側(cè)配密箍8250）。 4.2水平支撐GL1的截面設(shè)計 水平支撐GL1的截面尺寸定為500×900mm，作用于GL1的豎向荷載包括GL1的結(jié)構(gòu)自重g=1.25kN/m和支撐頂面的施工荷載q=9.7kN/m2，作用在支撐結(jié)構(gòu)上的水平力包括由土壓力和坑外地面荷載引起的圍護墻對腰梁QL1的側(cè)向力?？砂磭o墻沿腰梁長度方向分布的水平乘以支撐中心距確定，即支撐的軸向力為NO7.5Ra=7.5×134.6=1009.5kN。 水平支撐GL1按偏心受壓構(gòu)件計算。取內(nèi)力標準值綜合系數(shù)為1.2，則GL1上的彎矩M1.2×（g+q）lo2/8=219.1kN/m；軸力為N1.2

9、No=1211.4Kn，為了構(gòu)造簡便，GL1采用對稱截面配筋，經(jīng)按常規(guī)方法計算，GL1上下各選配625，箍8200（四肢）。 4.3腰梁QL1的截面設(shè)計 QL1梁的截面尺寸定為500×800mm，圍護墻沿QL1梁長度方向分布的水平反力為q=Ra=134.6 kN/m，考慮八字撐的影響，QL1梁的計算跨度按規(guī)范取lo=(l+l1)/2=5.0m，QL1梁按連續(xù)梁考慮。查表知Mmax=0.107qlo2×1.2=504.75kN/m，最大剪力Qmax=0.607，qlo=408.5kN。通過正截面承載力計算及斜截面抗能力計算，選配625（每側(cè)），箍8200(四肢)。 4.4工字鋼I30的強度驗算 查表Wx=472.3×103mm2；（f）=215Mpa，得f=Mmax / Wx=106.9Mpa（f），所以，采用I30工字鋼偏于安全。 4.5鋼板樁的計算 基坑深6.5m，經(jīng)驗算是一層內(nèi)支撐不滿足要求，為此要用第二層內(nèi)支支撐