1概述

 

　　广东地区的深基坑支护最常见有钢板桩支护、水泥搅拌桩支护、钢筋混凝土灌注桩支护和钢筋混凝土管桩支护等多种支护型式，内支撑体系通常采用钢筋混凝土梁、钢桁架、钢管等多种形式。城市广场工程深基坑支护采用了由钢筋混凝土薄壁管桩、钢筋混凝土压顶梁、钢筋混凝土内支撑共同组成的一个支护体系。在地下室施工过程中安全可靠，取得了良好的技术和经济效果。

 

　　2工程概况

 

　　2.1建筑概况及周边环境

 

　　某广场工程位于市区繁华地段，前后两侧为城市主要道路，该建筑呈长方形布置，东西长250m，南北宽160m，建筑面积约11万平方米，为12～17层框架-剪力墙结构高尚住宅楼。地下室一层，工程桩采用预应力混凝土管桩(PHC-AB5OO)，深基坑支护工程桩采用预应力混凝土薄壁管桩，基坑平均挖深度为5.3m。

 

　　2.2工程地质条件

 

　　建筑场地属海积平原地貌，地下水属潜水类型，基坑范围内各土层的物理性能指标情况见表1。

 

　　表1基坑各土层物理性质

 

　　3计算模式与支护方案的选择

 

　　根据朗金土压力理论可知，当土体中某点处于极限平衡状态时，大主应力和小主应力之间应满足以下关系式：

 

　　粘性土：

 

　　无粘性土：

 

　　可得土的主动土压力的值：

 

　　粘性土：

 

　　无粘性土：

 

　　取安全系数为1.2，计算求得推力T=69.6kN/m，桩长为9.94m，最大弯矩为119.16kN·m，选用PPc70-500-C50-11，桩中心距700mm，能满足要求。具体情况如图1所示。

 

　　3.1基坑支护方案选择

 

　　由于工程地处市区主要干道，工期要求非常紧张，整个地下室施工期仅为190天，所以选择合理的围护形式是加快工期、保证安全和降低造价的关键，

 

　　经有关技术人员、业主代表和工程监理的数次论证，提出三个方案：

 

　　(1)11m预应力混凝土管桩加内支撑支护；

 

　　(2)14m钻孔灌注桩支护。

 

　　图1各层土的物理性质及应力计算图

 

　　3.2各支护方案技术经济性能比较

 

　　各支护方案经济性能比较见表2。

 

　　表2基坑支护方案经济指标比较

 

　　综合考虑工期、造价等因素，最终选择方案2，11m预应力混凝土管桩加内支护体系作为该工程围护结构。

 

　　具体支护桩及内支撑布置情况见图2所示。

 

　　3.3围护结构施工

 

　　支护桩中心距为700mm，PPc70—500—C50—11管桩，送桩深度为自然地面以下2.47m，支护桩离承台边缘500mm，桩顶设置1000mm×600mm钢筋混凝土压顶梁，混凝土等级为C30，梁顶标高为-2.57m，中间设置两道内支撑梁(300×600)及斜梁(300×600)，混凝土等级为C30。

 

　　施工顺序：现场放线→打支护桩→第一次机械挖土至-2.74m→压顶梁、内支撑施工→第二次机械挖土至-5.0m→第三次挖土至-5.3m→混凝土护坡。

 

　　图2预应力混凝土薄壁支护桩内支撑布置图

 

　　3.4坑支护效果

 

　　(1)围护结构施工工期：从打桩开始到整个支护体系建立仅用50天，确保了地下室的施工工期。

 

　　(2)支护体系安全可靠：在整个地下室施工期间，支护稳定，顶部锁口梁变形均在20mm以内，混凝土管桩桩身未发现断裂。

 

　　(3)综合技术经济效益：该基坑支护结构总造价34万元，比高强混凝土管桩支护节约资金32%，比钻孔灌注桩节约工期29天，并节约了人工，产生了综合技术经济效益，是本市同类单项工程造价最低的一个支护体系。

 

　　4需要注意的问题

 

　　(1)混凝土薄壁管桩性能优越，推广应用前景广阔。混凝土薄壁管桩受力钢筋采用的碳素钢丝、混凝土等级在C80以上，具有较强的抗压、抗弯性能，如PPc70—500—C50—11管桩的单桩承载力为1100kN，抗弯值为86.7kN·m。由于它是工业化产品，比钻孔灌注桩现场施工产品质量更稳定，同时便于施工，也有利于文明施工。随着新技术、新材料和自动化作业的应用，管桩生产效率将大大提高，质量更加可靠，产品的成本将进一步降低，同时随着新的产品规格的开发，薄壁管桩的应用将更加广泛。

 

　　(2)土力学性能应根据实际情况调整。由于工程基础桩的施工，使原土质产生变化，淤泥层由于受工程桩的挤压，含水率有所降低，因而此时淤泥层的摩擦角凝聚力C将有所提高，根据本市经验，一般可提高到6度，C值可提高到10kPa。

 

　　(3)由于淤泥在含水率较大时呈流塑状态，而在含水较小时呈硬塑状态，因此做混凝土护坡很有必要，它有利于围护结构周边土体稳定。基坑内的积水要及时排除。

 

　　(4)基坑5m范围内挖土卸荷，减少主动土压力产生的弯矩，有利于围护结构的稳定。

 

　　(5)根据围护结构周边具体情况，荷载取值要适当。本工程西侧多层民居楼不拆除，在土方开挖过程中易造成此楼产生位移，支护结构顶部压顶梁易发产生裂缝。若未考虑该处位置基坑止水，该楼可能会因基础下孔隙水流失造成楼地面下沉的现象发生，建筑物会发生偏移。在支护桩中间采用加插水泥深层搅拌桩，这样形成止水帷幕起到支护、止水的效果。

 

　　(6)承台混凝土分二次浇筑，模板采用砖胎模，第一次浇至地下室底板底标高处，承台混凝土浇筑完毕后承台与围护桩之间应立即回填夯实，这样能使支护桩底部间接形成一道水平支撑，有利于支护结构的稳定。

 

　　(7)拆除支护结构内支撑应遵循分阶段、分主次、缓慢拆除的原则，先拆除斜梁，再逐一拆除主梁，不得在短时间内全部拆除，使内支撑梁应力缓慢变化，有

 

　　利于支护结构稳定。

 

　　(8)基坑监测要加强。为确保基坑安全，除了对支护设计和施工方案要充分论证外，另一个重要方面是制定周密的相邻建筑物的测定方案，实行信息化施工，尤其在土方开挖期间要对支护结构的位移情况进行监测，为控制挖土进度提供依据。各测点的观测频率一般一日一次，挖土期间应增加观测频率。

 

　　围护结构变形的速率与挖土深度有关，随着土方开挖及挖深加大，变形明显增加，而进行地下室承台施工时，变形减小，拆除内支撑时变形又明显增大，以后趋于稳定。

 

　　参考文献：

 

　　[1]同济大学.高层建筑深基坑围护工程实践与分析[M].上海：同济大学出版社，1997.

 

　　[2]高大钊.地基基础测试新技术[M].北京：机械工业出版社，1999.

 

　　[3]黄士基.高层建筑施工[M].广州：华南理工大学出版社，2000.

 

　　[4]赵志缙，赵帆.高层建筑基础施工[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

 

　　[5]郭正兴.土木工程施工新技术讲义[M].南京：东南大学出版社，2002