第40卷第27期 ・62. 2 0 1 4年9月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURE Vo1.40 No.27 Sep. 2014 文章编号:1009—6825(2014)27-0062—03 南京某基坑支护设计与施工分析 余平 摘吴燕 210029) (江西省地质工程(集团)公司,江苏南京要:以南京某基坑工程为例,采用钻孔灌注桩加三轴水泥土搅拌桩隔水加两层钢筋混凝土支撑的方案对基坑进行了设计施 工,并对比分析了设计计算结果与实际监测数据结果,证明了所采取的支护形式的有效性,为以后类似工程提供借鉴。 关键词:深基坑支护,钻孔灌注桩,三轴水泥土搅拌桩,混凝土内支撑,承压水 中图分类号:TU472 文献标识码:A 0 引言 路,地下室外墙与香山路最近距离约20 m;场地南侧为空地。 目前江苏地区的建筑工程深基坑支护设计和施工还存在着 1.2水文地质与工程地质 拟建场地原为老居民区和菜田,局部分布沟塘,已拆迁并推 很多不够完善的地方¨.2]。建筑工程深基坑支护设计和施工中存 现为预留建设用地。地表局部砖瓦碎石堆积较多,地形 在的诸多问题,在设计上对基坑支护设计单位、设计方案的提交、 填整平,m一8.48 m,最大高差为1.88 m。场地 坡顶堆载、结构施工临建的布置等的要求进行了明确说明,在施 平坦。地面吴淞高程6.60 50 m,与现地表大致持平。 工上对施工方案编制与下发、施工过程控制、地下水控制等进行 整平标高约7.了详细阐述。 ① 杂填土:很湿一饱和,结构松散,层厚1.00 m~5.80 m。 ① 淤泥质填土:流一软塑,高压缩性,层厚0.70 m~1.70 m。 ②。淤泥质粉质粘土夹粉土:饱和,流塑,层厚7.60 m~l1.90 m。 ② 淤泥质粉质粘土夹粉土、粉砂:饱和,流塑,层厚5.00 m~ 8.80 m。 1 工程概况 1.1建筑工程概况 根据建设单位提供的该工程总平面图、桩基平面布置图、周 边管线图等,该工程的概况如下:主体结构±0.000相当于吴淞高 程+8.360;拟建建筑物由2栋高层科研楼组成,其中科研楼A,B 均高23层,局部高4层一15层,主建筑高度99.85 m,框剪结构; 全场区设2层满堂地下车库,框架结构;基坑开挖面积约为 13 800 m ,支护周长约为500 m;根据周边地形及基础埋深,场地 ③。粉砂夹粉土、粉质粘土:饱和,稍一中密,层厚3.50 m一 7.10 m。 ③:粉细砂:饱和,中密一密实,层厚21.40 m~28.50 m,所采 用的土体参数见表2。 表2基坑支护设计土体性质参数 层号 土重度 kN/m3 整平标高约一0.800 m,挖深见表1。 表1基坑开挖深度表 区段 AB m 垫层厚 0.1 粘聚力c 内摩擦角 水平渗透系数 垂直渗透系数 kPa /(。) KZ'cnl・s一1 K/em・8’l v地面标高 一0.800 桩顶 一l1.40O 底板面 一9.3o0 板厚 0.5 挖深 10.8 ①l ①2 ②1 ②2 ③l ③2 19.1 18.5 17.6 l8.O 18.8 19.4 l2 7 l3.8 10.7 4.0 3.7 14 l1 l1.5 l0.4 25.4 31.4 250×10—6 100×10—6 6.63×10—6 94.24×10—6 64.87×10—5 150×10—6 80×10—6 4.81×10—6 39.00×10—6 50.00×10—5 BCD DEF FGA 一0.800 一0.800 —O.80o —9.650 一l1.400 一9.650 —9.300 —9.30o —9.300 O.5 0.5 0.5 O.1 0.1 O.1 9.1 lO.8 9.1 场地北侧地下室外墙与规三路最近距离约7 m;场地东侧为 青山路,地下室外墙与青山路最近距离约3 m;场地西侧为香山 [2] 祝昕刚.小角法在变形监测中的应用[J].地矿测绘,2011 [4] 王健.一种有效的基坑水平位移监测方法[J].测绘与空 (4):38-39,42. 间地理信息,2012(8):214-215,218. [3] 邵成立,于宗伟,王207. 智.视准线小角法在基坑水平位移监 [5] 周西振.变形监测网基准点及工作基点的稳定性检验[J]. 北京测绘,2001(3):37-39. [6] JGJ 8-2007,建筑变形测量规范[s]. 测中的优化应用[J].测绘与空间地理信息,2012(8):205- on supervision on urban horizontal displacement and accuracy analysis of deep foundation pit based on method of small angle measurement HE Hui LI Dong-dong ZHANG Shao・wei (Architectural Engineering College,Xi’an Technological University,Xi’an 710032,China) Abstract:By introducing the supervision principle of the method of small angle measurement,the paper analyzes the supervision accuracy and stability of working base point and other factors,points out the adoption of the method in the measurement of the foundation pit horizontal dis. placement observation point with the premise of the stability of the working pointand indicates the application of the method by combining with ,the factual engineering examples. Key words:horizontal displacement supervision of foundation pit,method of small angle measurementworking base point,traverse method ,收稿日期:2014-07-15 作者简介:余平(1959一),男,高级工程师; 吴燕(1984.),女,助理工程师 第40卷2 014篡2年 月 97智 余平等:水十寸:南京某基坑支护设计与施工分析l刊 木否 Lx l司 J_ J T ・63・ 拟建场地位于长江漫滩,场地地下水分为两类:上部为孔隙 护要求,工期及造价等经济性因素考虑,本工程支护桩采用钻孔 潜水,主要赋存于①层杂填土及新近沉积的②层淤泥质粉质粘土 灌注桩,其尺寸详见表3。 中,为统一含水层。勘察期间为雨季,实测地下水初见水位埋深 表3钻孔灌注支护桩 项目 桩径/mm ABWHZl BCDWHZ2 DEFWHZ3 l 100 l 0o0 900 为1.10 m~1.40 m,稳定水位埋深1.40 m一1.80 m,该含水层① 透水性较强,②透水性较弱,富水性较差,主要受大气降水影响, 水位呈季节性变化,年升降变化幅度约1.00 m。场地下部为弱承 压水,主要赋存于③ 粉砂夹粉土、粉质粘土和③ 粉细砂中,该含 水层富水性好,水量较丰富,透水性较强。据调查近3年一5年场 名称 桩长/m 23.8 21.45 21.O 上段长/m l8.8 14.45 l6.5 配筋 28 5 l6 25 20 25 下段长/m 5.0 7.O 4.5 FGAWHZ4 900 21.45 14.45 18啦5 7.0 地最高地下水位埋深约1.00 m一1.30 m。 2深基坑支护设计情况 本次设计采取的形式总体为:钻孑L灌注桩结合外侧 50@1 200 三轴水泥土搅拌桩止水,竖向设置2层钢筋混凝土内支撑,详见 图1。 囊 8l 寸I 8 l 0 莩I 8 _ 8 晷 高 85o. .图1支护结构剖面图 2.1 支护桩选用分析 钻孔灌注桩结合止水帷幕作为一种成熟的支护形式,其施工 工艺简单、质量易控制,施工时对周边环境影响小,在长三角地区 应用十分广泛,尤其适用于顺作法基坑工程 J。其止水帷幕可 根据工程的土层情况、周边环境特点、基坑开挖深度以及经济性 等要求的综合因素选用合适的工艺。灌注排桩支护结构施工便 捷,造价经济。 SMW工法桩即在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢 形成的复合挡土止水结构 J。现阶段可供选择的SMW工法桩抗 侧刚度较为有限,在开挖深度超过13.0 m的深基坑工程中,采用 工法桩基坑开挖阶段的变形较难控制。由于其自身工艺特点,对 基坑变形较敏感,变形超过一定范围SMW工法水泥土搅拌桩易 产生开裂,从而带来严重影响基坑安全的渗漏水问题,变形增大, 对周边环境影响相对较大等。 地下连续墙,其既挡土又止水,且具有刚度大,变形小,安全 可靠等优点。在超大规模的基坑中应用较多,但其具有造价高, 槽段接口处易漏,前期设计需主体设计单位配合,设计周期长,施 工不当容易对主体结构产生不利影响的特点。 综上分析,结合本基坑开挖深度、场地土质条件、周边环境保 注:钢筋为HRB335级热轧钢筋,下段钢筋减半 2.2止水桩选用分析 根据水文地质资料,本工程场地范围内具有浅层潜水和深层 承压水,具体分析如下: 承压水水头埋深为3 m一4 m,按3 m进行基坑的抗突涌稳定 性计算,其中按较浅部分计算如下_o : (1) p f3 0 5 6 +.) ×8.6/(1…’ 4.’ 5×l… 0) 1.1.‘ (2)基坑的抗突涌稳定性计算,其中按较深部分计算如下: (1 ×6.9/(1.3+5.)6 …’ 4.5×1…… 0) 0.9‘ (3)其中, 为坑底以下至承压水含水层以上的土层加权平均重 度;t,At分别为止水桩嵌固深度和止水桩底以下各层土的厚 度和。 由以上计算可知,基坑开挖至浅部基底时,基坑开挖面以下 至承压水层顶间覆盖土的自重压力大于承压水水头压力;开挖至 深部坑底时,承压水水头压力大于上覆土重力,因此,对止水、降 水要求较高。 目前双轴水泥土搅拌桩施工机械最大施工深度约16.0 m~ 17.0 m,且对于中密的砂性土体施工困难,若本工程采用双轴水 泥土搅拌桩止水效果很难保证;三轴水泥土搅拌桩的施工深度约 为28.0 m~33.0 m,搅拌桩机械切土能力比双轴搅拌桩能力强。 三轴搅拌机械施工效率高,相对单轴或双轴搅拌机械施工工期大 大缩短,对于施工工期要求紧的工程,此法施工较有效。 采用三轴搅拌机施工,两轴同向旋转喷浆与土拌和,中轴逆 向高压喷气在孔内与水泥土充分翻搅拌和,且由于中轴高压喷出 的气体在土中逆向翻转,使原来已拌和的土体更加均匀,成桩直 径更加有效,加固效果更优。 综合分析本工程的特点,若采用双轴水泥土搅拌桩进行止水 效果不好;采用高压旋喷桩造价太昂贵;因此,本工程采用套接一 孔法6850@1200三轴水泥土搅拌桩止水。 2.3基坑支护施工工况 场地平整,施工硬化地坪后进行支护体的施工,包括钢立柱 及立柱桩、工程桩的施工。并在坑内采用轻型井点预降水;卸土 开槽至圈梁及第一层支撑底,并及时的浇筑圈梁及第一层支撑; 待一层支撑体系强度达到设计强度的80%后,向下分层分区对称 开挖至二层支撑底;浇筑围檩及第二层支撑;待二层支撑体系强 度达到设计强度的80%后,向下分层分区对称开挖至基坑底部; 混凝土垫层应随挖随浇,即垫层必须在见底后24 h以内浇筑完 成,且必须延伸至支护桩边与支护桩紧密浇筑;浇筑混凝土底板 且延伸至支护桩边;待底板达到强度要求后向上施工一2层主体 结构,并拆除第二层支撑;浇筑主体结构及楼板换撑块;主体结构 及换撑块达到强度要求后拆除第一层支撑;施工地下主体结构, 回填土并夯实。 第40卷第27期 ・64・ 2 0 1 4年9月 山 西 建 筑 深基坑设计中计算及验算的主要内容包括支护结构的变形、 2.4钢筋混凝土水平支撑 基坑倾覆和深基坑周围地层沉降。深基坑施工过程应 钢筋混凝土支撑在开挖深度较深,形状不规则的基坑中使用 坑底隆起、在基坑监测中应根据基 最为广泛 。钢筋混凝土支撑能加强整个平面结构体系的整体 对与基坑安全相关的各个方面进行监测,刚度,能有效地减少支护体顶部位移,有利于对周边环境的保护。 坑的实际情况多方面考虑后选取合适的监测项目及监测报警临 确保施工过程中基坑安全。 同时,钢筋混凝土支撑相比钢支撑布置更为灵活,不受基坑形状 界值,的,便于基坑工程的分块施工。利用钢筋混凝土支撑能够预 留较大的出土空问,方便土方的开挖,减少地下结构的施工工期。 现场实测基坑最大位移见图3,图3表明在基坑挖深较深部 位土体的最大变形约25.20 mm;挖深较浅部位土体最大水平位移 变形主要发生在二道支撑底部 钢筋混凝土对撑、角撑结合边桁架支撑体系具有受力十分明 约21.14 mm,总体形成“纺锤”状,满足周边环境的保护要求。 确的特点,且各块支撑受力相对,因此,该支撑可实现支撑的 至坑底。最大位移不超过30.0 mm,分块施工和土方的分块开挖的流水线施工,一定程度上可缩短支 撑施工的绝对工期。 根据本工程基坑边长较长的特点,且需设置施工栈桥,因而 累计位移/mm 0 4 8 12 16 20 24 28 4 8 ..深部位移 ^日_浅部位移 应采用对撑结合角撑钢筋混凝土支撑系统,方便施工,降低施工 技术措施费,节省造价,其现场效果详见图2。 童 12 16 20 24 图3实测基坑位移变化情况 4结语 图2钢筋混凝土支撑实景图 由于地下工程的复杂性与不可预见性,应做到信息化施工, 根据实测数据综合分析,及时调整与优化施工。 设计内支撑混凝土强度等级C35,钢筋混凝土支撑及压顶圈 在施工过程中,从基坑开挖过程的监测数据可以看出,本深基坑工程采用钻 梁钢筋保护层厚度30 mm,内支撑截面尺寸详见表4。 孔灌注桩加三轴深水泥土搅拌桩隔水以及两道钢筋混凝土内支 表4钢筋混凝土支撑尺寸 项目 名称 撑进行支护,设计施工方案合理,施工控制到位,取得了令人满意 联系梁 600×7o0 700×7o0 压顶梁/围檩 第一道b×h/mm×mm 第二道b×h/mm×mm l 200×80o l 400×800 主支撑 750×7O0 90o×700 的效果。确保了基坑与周边环境的安全,周边环境变形在整个施 工过程中均得到有效控制。基坑的成功实施为以后类似工程提 供了工程实例,具有较好的参考价值。 参考文献: 3计算结果分析 3.1 计算条件 基坑支护体的设计计算采用规范推荐的竖向弹性地基梁法, 土的C, 值均采用固结快剪指标。 计算中普遍区域地面施工超载都取25 kPa,在基坑周边附近 [1] 袁登科,刘国彬.南京地区深基坑测斜警戒值的探讨[J].合 肥工业大学学报(自然科学版),2009,32(10):1566—1570. [2] 刘国斌,王卫东.基坑工程手册[M].第2版.北京:建筑工 业出版社.2009:21-25. 姚没有可以对基坑产生影响的建、构筑物,所以没有考虑建筑物超 [3]载。在支撑体系的计算中,将支撑与围檩作为整体,按平面杆系 进行内力、变形分析,内力与变形计算结果详见表5。 表5内力与变形计算结果表 分段 ABC CDE 萍,赵升峰,章新.灌注桩结合三轴止水及内支撑的 基坑支护设计[J].岩土工程技术,2012,26(4):173—176. [4] 谢石连,丁其峰,卢玉南.钻孔灌注桩在软土地区深大基坑 围护工程中的应用[J].探矿工程,2010,37(5):59-64. [5] 丁振明,,刘 军.SMW工法在富水非软土基坑支护 水平位移 23.55 19.54 桩弯矩 kN・m 一l 435.6l一947.52 —810.87—222.15 一道撑轴力 kN/m 217.9 195.29 二道撑轴力 kN/m 404.82 269.50 工程中的应用[J].建筑技术,2010,41(4):462—464. [6] 琴,杨林德,方恩权.某软土深基坑承压水研究及实现 [J].地下空间与工程学报,2009,5(2):320—324. EF FGHA 25.79 21.33 一l 202.40 800.14 —656.63~294.93 2o5.60 179,76 424.13 280.54 [7] 戴 民,魏云峰,陈玄斌.基于内支撑深基坑实测深层水平 位移的反演分析[J].中国水运,2012,12(7):246_247. 3.2实施的结果分析 Analysis on the foundation support design and construction in Nanjing YUPing W1JYan (Jiangxi GeologyEngineering(Group)Co.,Ltd,№ ng 210029,China) Abstract:Taking the foundation engineering of Nanjing city as an example,according to the engineeirng conditions,the paper carires out the oundatfion design construction with bored pile adding three--axis cement・・soil mixing pile waterproofing adding two--layer steel reinforced concrete support scheme,compares desin calgculation results to actual monitoring data,and finally proves the effectiveness of the support form adopted, which has provided some guidance ofr similar engineering in future. Key words:deep foundation support,bored pile,three—axis cement—soil mixing pileinternal concrete support,confined water ,