深大基坑排桩支护设计及监测技术

深大基坑排桩支护设计及监测技术

作者：钱鹏辉

来源：《城市建设理论研究》2013年第13期

摘要：随着我国城市建设的迅猛发展，涉及到基坑围护工程也越来越多。基坑围护工程具有技术复杂，综合性强。且一旦发生出现问题对周边环境和地下结构的破坏及社会影响严重，造成巨大的经济损失，因此基坑围护结构要安全可靠，本文结合工程实例详细阐述了基坑围护方案的选择、设计计算及施工技术，以期能对相类似工程的施工起到借鉴作用。 关键词：基坑围护排桩设计计算施工及监测 中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号： 1工程概况

柳铁中心医院1#住院楼主体结构为钢筋砼框架剪力墙结构，地下一层，地面以上22层，总建筑面积43198.06m2（含地下室）。基础采用钢筋砼人工挖孔灌注桩基础，桩端持力层为中风化泥质粉砂岩。基坑深度4.2～4.8m，基坑占地面积为15m2，基坑围护长达为235m。 紧邻基坑东侧、南侧及北侧为医院内道路，道路两侧埋设有通信光电缆、自来水管及燃气管道等众多地下管线，南侧道路对面紧邻2层砖混结构的急救中心，基坑西侧为3层砖混结构的既有2#住院楼，条形毛石基础，距离基坑边缘为5.1m左右m。本项目为自治区首个区外全国重点高等院校附属医住院部，通向住院部的车辆及行人均要从基坑旁的道路经过，且本工程基坑土方开挖及地下室修建有可能危及基坑周边既有建筑及道路的安全，产生破坏后果严重，社会影响大，故该工程安全性等级定位为一级，因此采取的基坑围护方案需确保基坑围护结构稳定可靠，不能出现任何安全问题。 2工程地质及水文地质条件

场地内土层自上而下分别为：①人工填土。层厚0.15～6.3m；灰黄色为主，以粘性土为主，夹含大量建筑垃圾及植物根茎，结构松散，稍湿，中等～高压缩性。②粉质粘土层。层厚2.3～4.2m，黄褐色、呈硬塑状，切面无光泽，干强度中等，中等压缩性；③中风化泥质粉砂岩。层厚≥30m，黄白色，粉砂质结构，钙泥质胶结，节理裂隙一般发育，岩芯较完整坚硬。 3基坑围护方案的选择

通过详细的现场勘察，考察了柳州地区类似工程的实践经验，根据场地工程地质条件和周边环境情况，为了满足基坑的安全、经济、合理等问题，对该地区常用的放坡开挖、土钉墙支护、排桩支护等三种支护方式进行了详细的分析论证如下：

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建筑物四周紧邻道路及房屋，不具备放坡开挖条件。

土钉墙是近年来发展起来用于边坡防护一种新型挡土结构。通常土钉通过钻孔、插筋、注浆，使土钉与周围土体形成复合土体，但是现场需有允许设置土钉的地下空间。项目基坑附近密布地下管线及周边建筑基础，在施工时存在影响，且土钉墙围护变形量相对较大，可能会引起周边建筑及道路变形过大，产生破坏，可见土针墙安全风险大，不适合本项目的基坑防护。 排桩基础具有不用放坡开挖，承受基坑土体压力强，变形小，且施工技术较为简单，质量易于控制，安全程度高。故经综合分析论证，本基坑采用排桩进行围护。 4排桩围护设计计算 4.1土压力计算

以下以北坡面为例进行排桩的设计计算，基坑开挖深度为4.8m，上部均布荷载为q=20kN/m，场地地质条件和计算参数见下表1，土压力分布见图1。 表1土层设计计算参数 图1土压力分布图 （1）主动土压力系数 人工填土：； 粉质粘土：； 泥质粉砂岩：； （2）被动土压力系数 人工填土：； 粉质粘土：； 泥质粉砂岩：； （3）主动土压力分布

根据《建筑基坑支护技术规程JGJ120-99》规定，基坑底以下土层主动土压力按矩形分布，则有：

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（5）土压力及作用重心 4.2求嵌固深度hd

根据《建筑基坑支护技术规程JGJ120-99》得： 则桩的嵌固深度，取。 总桩长为7+4.8=11.8m。 4.3挡土结构内力计算

孔桩采用人工挖孔桩，桩径拟为120cm，桩中心距按200cm。 （1）计算剪力为零点位置以及相应的最大弯矩设计值，求； 计算所得弯矩值为负，说明弯矩为逆时针方向。 则最大弯矩设计值 （2）桩身配筋计算

查《砼结构设计规范》得圆形截面钢筋布置如图2。 图2沿周边均匀配筋的圆形截面

由最大弯矩，桩径120cm，砼标号C25，主筋采用HRB335级钢筋，保护层厚度5cm，预计配26Φ25钢筋；箍筋为HPB225级钢筋，采用Φ8螺旋箍筋，间距20cm：加强钢筋为HRB335级钢筋，采用Φ16加强钢筋，间距200cm，以加强钢筋笼刚度。 采用的配筋设计能够满足承载要求。 5人工挖孔桩施工技术

本项目基坑附近有重要建筑物且桩孔断面尺寸较大，孔间净距又较小，在基坑土层较厚、土质较差时，采取分段跳孔开挖，且浇灌砼完成后方可开挖相邻孔桩。以防止挖孔时孔壁发生坍塌和位移，

轴线经复核无误后开始第一节开挖，每进尺1m浇捣护壁砼一次，在桩孔深度超过6m时用鼓风机和输风管向孔内中送入新鲜空气，杂填土、粉质粘土、强风化泥质粉砂岩层孔桩土体一般采用短把的镐、锹等简易工具进行人工挖土，粉质砂岩层采用风镐人工强行凿除施工，用人工手绞架进行垂直运土。

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施工中经常进行桩位、垂直度、直径校核，发现偏差，随时纠正，保证位置准确。 护壁砼用吊桶送入孔内进行浇灌，浇筑时先用钢钎插捣后，再用锤敲打护壁模板，以保证砼密实，第一节护壁砼作成高出地面20cm的锁口。

挖孔至设计深度后检查桩孔中心线位移偏差、桩径偏差、终孔深度、孔底沉渣以及桩底持力层等情况，各项偏差应在设计及规范允许范围内。

钢筋笼安装的标高、轴线、垂直度、保护层经进行检查符合要求后，方可进行孔桩砼的浇灌，浇灌前，在桩孔内设置传料串筒，串筒底距桩底砼面不得超过2m，随着砼的浇注而相应抽出，以避免砼产生分层离析现象，按设计及规范要求进行分层振捣，确保砼施工质量 6基坑监测与信息化施工

6.1检测项目检测方法精度要求及测点布置

本基坑安全等级为一级。在本基坑工程中，监测的主要项目有：土体侧向位移；基坑顶面的沉降，倾斜；周边建筑物及道路沉降和位移；地面沉降；地下管线沉降和位移。其监测方法和精度要求见表2：

表2监测方案和精度要求 6.2监测项目的警戒值

本工程监测中，根据对象的实际情况并结合以往的监测经验，每一测试项目都事先确定了相应的警戒值，将监测值与警戒值相比较，判断围护结构是否安全可靠，是否需调整施工步序和优化原设计方案。设定的警戒值分为两部分不同的控制指标：累积允许变化量和单位时间内允许的变化量。

（1）建筑物及地表沉降、位移：最大按30mm控制，警戒值为25mm，速率不得超过3mm/d；

（2）基坑边坡测斜：最大位移按30mm控制，警戒值为25mm，速率不得超过5mm/d； （3）煤气管道的变化：沉降或水平位移均不得超过10mm，速率不得超过2mm/d； （4）自来水管道的变化：沉降或水平位移不得超过30mm，速率不得超过5mm/d。 当监测项目超过其警戒值时，立即停止开挖，查明原因，对支护方案进行调整，待加固处理后方能进行下一步开挖。

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6.3观测时间与周期

（1）在基坑支护施工前进行各监测项目初始值的测量。

（2）各项监测工作得时间间隔根据施工进程确定，一般每天观测两次，在开挖卸载急剧阶段，间隔时间不应超过6小时。

（3）当结构变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测。

当出现危险事故征兆时，则需进行连续监测。并将每次的监测结果及拟采取的方案、措施处理意见及时向业主、设计、监理单位如实报告。 7结束语

经对围护结构进行科学的设计和在施工过程实施信息华施工，在基坑土方开挖及地下工程施工期间，没有出现因土体的变形、沉陷、坍塌或位移而危害基坑四周相邻的建筑物、地下管线、道路及施工安全的事项出现，说明采取的围护方案是科学合理的。 参考文献

[1]JGJ120-99建筑基坑支护技术规程[S]·北京：中国建筑工业出版社，1998，06。 [2]GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]·北京：中国建筑工业出版社，2010，08。