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摘 要:南通市图书馆及综合服务中心基坑工程设计标高–11.20米,采用双排钻孔灌注桩无支撑开挖支护方案。实践证明该支护形式适用于南通地区10~15米左右深基坑工程,不仅支护效果良好,工程造价相对较低,而且支护悬臂结构方便土方开挖,能大大缩减工期,对周边环境影响小。该工程的顺利实施为今后类似地区的深基坑工程设计施工提供了有价值的参考。
关键词:深基坑支护;双排钻孔灌注桩;无支撑;刚架结构
0、引 言
随着城市化进程的不断推进,工程建设向“高、大、深”发展已成为必然,深基坑工程施工则越来越多,深基坑支护技术愈发显得重要。双排桩支护是近几年来新发展的一种基坑支护形式,它由两排平行的钢筋混凝土桩与叠加其上的钢筋混凝土帽梁连成刚架结构形成基坑围护结构。
该支护形式与单排桩相比,具有刚度大、不需设置或少设置内支撑等特点,且施工方便,工期短、造价低,在软土地区深基坑支护工程中具有广泛的应用前景。
1、工程概况
1.1工程概况
南通市图书馆及综合服务中心工程位于江苏南通新城区,总建筑面积11.8万平方米,框剪结构26层,2层地下室。该工程深基坑呈矩形,南北长约160米,东西宽约120米,开挖深度为10.35米。项目南临凤凰置业南通书城工程,其余周边均为已建市政道路,基础结构外缘距离建筑规划红线仅4.75米。市政道路下埋设有煤气、雨污水等设施管线。根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)可以将该深基坑定义为一级基坑。
1.2地质水文条件
根据地质勘察报告,本地区土层分配均匀,属于典型的冲海积层,以粉土、粉砂、粉质粘土为主,成陆时间较晚。主要覆盖第四纪松散沉积物,所在地区土层处于正常固结状态,地面沉降稳定。
根据地下水的赋存、埋藏条件及其水理性质,本地区地下水类型主要为松散土层孔隙潜水,潜水稳定,水位位于地下1.5~2.5米。
本工程地层在30m深度范围内主要为粉土、粉砂,各土层间水力联系密切。Ⅰ承压水位于地面以下60米,对本基坑工程无影响。
2、支护方案选择以及设计
2.1支护方案选择
10.35米挖深基坑在江苏南通地区按照常规可采用带支撑(拉锚)排桩支护或带支撑(拉锚)地下连续墙(SMW工法)支护方式。采用上述支撑结构其稳定性等能满足施工要求,但支撑施工之后挖土空间变小,不利于土方施工作业。且支撑施工以及拆除、换撑等需多道工序,会造成工期较长、造价偏高。
经过查阅大量的相关支护案例,结合本工程的实际特点,决定采用一种新型的支护形式即双排钻孔灌注桩(以下简称双排桩)的支护方案,该方案具有如下特点与优点:
⑴双排桩是由两排平行的钢筋混凝土桩与叠加其上的钢筋混凝土帽梁连接形成的基坑围护结构。施工简单方便,容易操作,施工工艺稳定。
⑵该围护结构具有较大的侧向刚度,可以有效限制基坑变形,且在一定挖深范围内不需要设置支撑,因此减少了支撑施工、换撑、拆除等施工工序,施工空间大,方便了土方开挖,从而大大缩减了施工工期,减少了对周边环境的影响。
⑶双排桩仅比排桩支撑支护结构适当增加了部分钢筋混凝土桩。但去除了支撑、立柱等构件,投资成本大大减少。
⑷双排桩作为一种深基坑支护形式,具有很大的比较优势,但到目前为止无论是在力学机理分析、设计计算等方面都没有形成普遍的共识,现行的《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)中也没有相应的条款和计算方法。因此与其他类型的支护形式相比,工程实例不是很多,可以参考的资料有限。
2.2双排桩支护方案设计
2.2.1双排桩支护结构简介
⑴ 双排桩支护结构是由内外两排平行的钢筋混凝土桩通过桩顶的冠梁与连梁连接形成的基坑围护结构。
⑵ 无支撑双排桩支护本质上仍为悬臂式支护。但与单排悬臂桩相比,具有较大的抗侧移刚度
⑶ 双排桩与联系梁沿坑壁平行方向所共同形成的刚架实际是一个门字形空间结构。支护结构桩、连梁、桩间土、坑内土整体共同受力。支护桩与连梁连接为刚性连接,连梁刚度远远大于支护桩刚度。坑内被动土不可能将支护体完全固定,也不允许支护体有任意的变形(满足嵌固要求)。
2.2.2双排桩支护设计
⑴双排桩支护本质上为悬臂式支护。根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)计算支护结构的嵌固深度,明确桩长。同时进行抗倾覆、稳定性验算。
本工程基坑开挖深度10.35米,冠梁顶在地面以下1米,按照JGJ120-99规范,经计算嵌固深度为11.45米。
⑵根据工程所在地地下水水位、基坑开挖深度、分层土体的物理性能,对支护结构的止水帷幕进行设计,验算支护结构止水帷幕的设计深度。同时进行基坑抗隆起验算、抗管涌验算等。