论某高层建筑基坑支护设计及施工技术

来源:用户上传      作者: 李勇彬

　　摘要：本文结合工程实例，根据某高层建筑的地质情况对基坑支护、基坑围护、基坑围护设计与施工等进行了分析，选择了最合适的施工方案。并对地下处理和施工也提出了措施。供同行参考。
　　关键词：高层建筑;基坑支护;围护设计
　　1 工程概况
　　某高层建筑由1#、2#、3#三幢主楼组成，主楼29层，裙楼4层，整体两层地下室，框架剪力墙结构。该建筑总用地面积10404m2，建筑面积110877.7m2，总高度103.5m。主楼基础约为52m×166m，支护面积约7200m2，基坑拟开挖深度为7.5m～10m。
　　2 基坑围护施工方案的分析
　　2.1 基坑支护结构方案
　　根据本工程的岩土工程条件和基坑场地特点,比较可行的支护结构方案为钻孔灌注桩排加预应力锚杆。其中钢筋混凝土地下连续墙具有挡土、止水,兼作地下室外墙等特点,但因其造价较高,施工工序繁杂、且需专门的大型施工机械,因此其应用并不多见。
　　2.2 地下水控制方案
　　地下水的处理方法主要有两种:排降法和隔渗法。该深基坑排降法主要为深井降水法（中型井点降水）,隔渗法又可分竖向隔渗和水平隔渗。单纯靠隔渗来处理地下水,由于其造价昂贵,施工难度大,加之深井降水技术的日趋成熟而已很少采用;另一方面,深井降水由于土体中地下水疏干,排水固结压密和由于承压水水位降低产生的附加有效应力而对下卧层的固结压密等原因,总是会或多或少地引起周边地面一定的沉降,但通过一定的措施总会控制在有限范围以内。因此,从技术经济角度考虑,采用深井降水技术和隔渗技术相结合的地下处理方案较为可行。本工程拟采用悬挂式竖向隔渗墙和坑内中深井降水相结合的地下水处理措施。
　　3 基坑围护设计与施工
　　本基坑工程计算和辅助设计软件,采用专家组推荐的“天汉”软件,主要应用了桩锚CAD、喷锚CAD、撑杆CAD、降水CAD四个工具模块。
　　3.1 基坑支护结构设计
　　（1）支护桩设计 支护桩采用钻孔灌注桩,设计桩直径为Φ800mm,桩间距为Φ1000～1200mm,桩身混凝土强度为C25。根据计算结果,支护桩配筋分为9种形式,主筋最小配筋为12Φ22,主筋最大配筋为24Φ22,主筋均匀对称通常布置,加劲箍为Φ16×2000,螺旋筋为Φ8×250,在桩上部6m范围内箍筋加密为Φ8×150。设计支护桩有效长度分别取11.0m～20.0m不等,桩顶标高均为17.0m～20.0m。
　　（2）冠梁设计 为了增加支护桩的整体刚度,支护桩顶设置钢筋混凝土冠梁。该冠梁兼做围檀,冠梁设计为800mm,宽度为1100mm,支护桩伸入到冠梁内100mm,主筋伸入梁内600mm,冠梁沿基坑周边形成封闭结构。梁顶低于自然地面3.0m～3.5m。其上部土体按1∶0.2～1∶0.5放坡,并进行放坡喷面或喷锚网支护。冠梁主筋为2×8Φ25+4Φ18,箍筋为Φ8×250,混凝土强度为C25。
　　（3）锚杆设计 为改善支护桩的受力,减少土方开挖工程量,在基坑南侧KL段、北侧DE、EFG段均设计锚杆一排,锚杆间距同支护桩间距,锚杆直径150mm,长度20m,锚筋为3Φ20。
　　（4）支撑杆件设计 采用环梁支撑型式,以减少支撑杆件数量,方便土方的挖运。为了施工和拆除方便及经济起见,内部环梁支撑、对顶支撑均采用钢筋混凝土梁、角撑、连杆及桁架梁等则采用H型钢。其中围檀WL截面尺寸为1100mm×800mm,主筋为2×10Φ20+4Φ18,箍筋为Φ8×250。护壁桩高度超过6.9m，为了在基坑方便施工，不宜采用支撑杆件支撑，最好加设锚索及腰梁。
　　（5）支撑立柱设计 在支撑中部设立23个立柱,立柱下段采用灌注桩,桩长为18m,立柱桩顶面标高为基础承台底标高,上部采用4根120mm等边角钢焊接成支架,角钢插入灌注桩2.0m。立柱桩主筋为10Φ18,箍筋为Φ8×250。钢支架在承台中段设计止水片一道。
　　3.2 地下水处理措施其旋喷桩施工工艺
　　（1）采用二重或三重管高压旋喷灌浆方法进行基坑帷幕隔水。帷幕防渗施工重点地层为基坑壁四周的松散-稍密粉土粉砂状细、粗砂（第（3）层以下淤泥质土夹粉土），使基坑形成四周封闭系统。
　　（2）布孔孔距1m～1.20m,拐角点处适当加密,分两序进行,连续喷射作业。
　　（3）旋喷桩的深度：穿过松散密粉土粉砂状细、粗砂（第（3）层以下淤泥质土夹粉土）底层1.00m。
　　（4）灌浆材料为普硅32.5水泥,浆液水灰比0.8:1。
　　（5）施工主要技术参数为：高压水压强：32～35Mpa排量：70～75L/min；空压机压强：0.60～0.80MPa排量:1.4～2.0L/min；水泥浆液压强:0.50～0.70Mpa排量:70～85L/min；比重:1.60～1.65；灌浆旋转速度:9～11r.P.m；提升速度:6～8cm/min；
　　（6）误差要求：浆液比重≤0.1,钻孔偏差≤10cm,钻孔垂直度<1.5%。
　　1）侧壁防渗止水 本基坑周边止水帷幕设计为单排深层搅拦防渗墙,采用目前国内最好的六头深层搅拌设备进行深搅施工,采用复搅工艺。
　　2）基坑降水措施 本基坑降水设计时需要将场内的承压水木头降低7.0m～9.0m,据此制定基坑降水设计目标。
　　①基坑涌水量估算。根据场地勘察报告提供的水文地质参数K28.70m/d,将该参数根据经验修正,采用经验公式估算本基坑涌水量。经计算欲达到所制定的基坑降水设计目标,本基坑涌水量约
　　
　　为15200t/d；②基坑降水井数目确定。由于降水井所抽取的地下水主要为砂层中的地下水,根据该层颗粒特征、含水层渗透性能及经济分析,基坑内降水井单井抽水量可设计为50th～80t/h。当降水井设计为50t/h时,所需降水井数目为:n15200t/d÷（50t/h×24h/d）≈13当降水井设计为80t/h时,所需降水井数目为:③n15200t/d÷（80t/h×24h/d）≈8为了使本基坑降落漏斗在基坑边平缓,降低工程造价,经优化布置,模拟计算,当在基坑内布置10口50t/h～80t/h的降水井。为了解场内承压水水位动态变化情况,以指导基坑降水工作按优化有序进行,在基坑内另外布置3口观测孔。观测孔成孔直径Φ250mm,管径采用Φ108mm,观测孔设计孔深25.0m。观测孔要求能灵敏地反映场内地下水水头的变化。
　　4 基坑支护施工监测
　　在本工程基坑施工期间,对周边环境及支护体系进行了监测,以掌握基坑周边支护的稳定状态及周边土体的变化,了解施工对周围地面房屋建筑、道路、地下管线等的影响程度,并将监测值与设计值、变化速率与允许速率等进行比较,及时对施工状况进行判定,做到信息化施工,以确保基坑施工和环境安全。主要监测项目如下:
　　1）基点观测 3个水准基点,8个水准位移基点,每1个月校核1次。
　　2）水平位移观测 在冠梁和环梁上共设26个测点,开挖3m以内每周1次,3m～7m每天1次,7m以下每天一次。
　　3）沉降观测 支护桩沉降观测点18个,周边房屋及道路沉降观测点75个,观测频率同2。
　　5 结 论
　　在城市闹市区高层建筑的深基坑工程中,应因地制宜,基坑围护方案应作方案比较,加强优化设计,根据基坑周边环境特点选择支护方案。实践表明,本工程选取的基坑支护技术是可行的。
　　参考文献
　　［1］《建筑基坑支护技术规程》（ JGJ I120 - 99）［S］.北京,中国建筑工业出版社.
　　［2］秦四海,深基坑工程优化设计［M］.北京;中国地震出版社.

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