型钢斜支撑组合支护技术在深基坑工程中的应用

[12-11 16:59:29] 来源：http://www.tmgc8.com 建筑设计 阅读：3893次

［摘要］通过对双排桩门架式支护结构、预应力锚索及型钢斜支撑3 种支护技术的分析以及在具体深基坑工程中的实践应用表明，这种组合支护体系具有实践意义。对型钢斜支撑技术在实际应用中存在的一些问题和节点处理措施进行了阐述。监测分析结果表明，该支护体系达到了预期效果。
    ［关键词］地下工程; 深基坑; 支护; 双排桩; 锚索; 施工技术
    ［中图分类号］TU753 ［文献标识码］A ［文章编号］1002-8498( 2014) 07-0018-04
    深基坑支护施工是大型和高层建筑施工中极为重要的环节，设计和施工必须选择技术可行、造价合理的围护结构方案，以确保基坑周围及基坑围护体系的安全和施工进度。本文通过介绍某深基坑工程使用双排桩门架式支护结构、预应力锚索及型钢斜支撑3 种支护组合体系的应用，为今后类似工程提供借鉴。
    1· 工程概况
    太原市某大型城市综合体建筑B 区包括17 栋高层建筑物，建筑物分别为26，33，34 层高层住宅;33 层高层公寓，12 层办公楼，裙楼为2 ～ 5 层商业区，3层幼儿园，4～ 5 层小学教学楼。剪力墙结构、筏板基础，基础埋深按16. 5m 考虑。B 区基坑长约420. 4m，宽约288m，周长1 593m，面积约107 200m2，基坑开挖深度约16m，基底绝对标高765. 500m，基坑工程安全等级为一级。
    由于该工程规模庞大，周边环境和地质条件复杂，所采用的基坑支护形式也多样，现仅就该工程基坑东侧靠近11 层建筑的局部基坑支护形式进行分析。该建筑最高11 层，地下1 层，框架结构，筏板基础，离基坑边距离为15m 左右，底板垫层底标高－ 6. 200m，采用水泥粉喷桩复合地基，有效桩长8. 0m。
    2· 场地工程地质条件
    拟建场地地形开阔平坦，勘探期间测得各勘探点地面绝对高程779. 260 ～ 782. 810m，最大高差约3. 55m，场地西高东低。拟建场地地貌单元为汾河东岸Ⅰ级阶地。根据本次勘察揭露的地层情况，结合区域资料综合分析，场地地基土按沉积时代及成因类型自上而下依次为: 第四系全新统人工堆积物以杂填土的层底为界，第四系全新统中、早期河流相冲洪积层以第④层粉土的层底为界，第四系上更新统河流相冲洪积层以第⑩层中砂层底为界，本次勘察未揭穿该层。土层物理力学指标如表1所示。

    拟建场地地下水混合稳定水位埋深为2. 10 ～5. 20m，绝对高程介于777. 020 ～ 778. 120m，地下水混合稳定水位埋深平均值3. 4m，首层稳定水位基本与混合水位相同，第2 层稳定水位5. 00 ～ 7. 50m，第3 层稳定水位11. 80 ～ 14. 00m。水位变幅为1. 00m左右，本次勘察处于枯水期。地下水类型: 上部首层地下水为孔隙潜水，首层以下均为承压水。地下水由东向西径流，主要受大气降水、汾河及侧向径流补给，主要排泄方式有: 生产及生活用水、大气蒸发、向汾河径流排泄及侧向径流排泄。
    3· 支护结构与止水帷幕
    3. 1 支护结构
    采用双排灌注桩+ 锚索+ 斜撑支护，灌注桩直径900mm，前排桩桩距1. 5m，后排桩桩距3. 0m，排距2m，桩顶标高－4. 700m，桩底标高－ 29. 000m，有效桩长24. 3m; 锚索位于－4. 000m，钻孔直径150mm，采用3 根15. 2mm 1860 级钢绞线，锚索长度为21m，水平间距1. 5m，与水平面夹角60°，锚索抗拔力设计值≥190kN，锚索和冠梁锚固。前、后排桩的冠梁尺寸1 000mm ×700mm，前、后排桩用1 000mm × 700mm 连梁连接，冠梁、连梁顶标高－ 4. 000m; 斜撑采用HW400 × 400 × 13 × 21，间距3. 0m，标高－12. 000m。支持结构具体布置如图1所示。

    3. 2 止水帷幕
    采用三轴深层水泥搅拌桩止水帷幕，东、南、北采用单排桩布置，西面采用双排桩布置，桩径为850mm，桩间距600mm，止水帷幕顶标高为－3. 000m，桩底部标高为－27. 000m; 深层水泥搅拌桩止水帷幕施工结束2 周后，采用现场抽水试验检验止水帷幕的隔水效果及帷幕底绕流量，根据抽水试验结果确定是否采用三管高压摆喷接长止水帷幕。
    4 ·支护方案分析
    本支护方案的出发点是尽量减小基坑开挖对周边建筑及环境的影响，对于基坑上部－ 4. 000m 以上部位的土体尽量卸载，基坑壁的抗侧力结构以双排桩门架式支护结构为主体，加1 道预应力锚索和型钢斜支撑为辅助，3种支护措施有机结合，使得整个支护体系在确保基坑整体稳定安全的基础上，对基坑的位移变形以及周边建筑和环境的变形影响也起到了很好的控制作用，同时也兼顾了经济性，以下对方案中所采取的各种措施分别进行讨论。
    4. 1 上部卸载
    尽量减小荷载是基坑支护的原则之一，所以应尽最大可能对上部土体进行卸载，根据场地条件，现场可以卸载的水平宽度为8. 5m，综合考虑，卸载深度到－ 4. 000m，这样通过土体的卸载，可以减小上部荷载达467kN/m，为节约支护费用起到了一定作用。卸载形成的土坡采用土钉墙进行加固。
    4. 2 双排桩门架式支护结构的应用
    4. 2. 1 支护桩型
    对于深度16m 左右的超大型深基坑支护来说，由于基坑面积和长、宽尺寸过大，采用内支撑不经济也不可行，一般措施为采用单排混凝土灌注桩加多排预应力锚索，但对于本工程所讨论的局部范围情况来说，由于紧邻需要保护的建筑物，建筑物外侧即为市政主干道，有各种管线设施，对于基坑的水平和垂直变形都非常敏感，所以单从控制侧移变形的角度来说，双排桩加连梁形成门架结构，相对于单排桩来说，对于基坑的抗变形能力要好很多，另外，使用单排桩需要配合多排预应力锚索，形成桩锚体系才能更好地发挥作用，但预应力锚索的长度一般要超过20m，锚索会穿至既有建筑物地基内，而锚索的施工过程和应力作用会导致地基的沉降变形，进而影响建筑物的功能和安全，所以应尽量避免或减少使用双排桩加连梁形成门架结构，由于其自身的侧向刚度较大，可以在一定程度上减少锚索的使用量。所以从定性的角度考虑，使用双排桩门架式支护结构更合适。
    4. 2. 2 双排桩布置参数
    双排桩前后排间距会对前、后排桩的受力和变形有较大影响，排距大时前排桩的受力会变小，不利于两排桩的平衡受力和共同发挥作用，而排距太小时形不成门架结构，会减小支护体系的抗侧移刚度，所以适当的排距是双排桩布置的关键。根据相关文献和研究成果，双排桩的间距在2 倍桩径左右时，其协调受力作用效果较好，所以确定排距为2m( 桩径为900mm) 。

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