重力式水泥土墙与排桩联合支护在某深基坑工程中的应用与研究.doc

重力式水泥土墙与排桩联合支护在某深基坑工程中的应用与研究摘要：本文结合某深基坑工程介绍重力式水泥土墙与排桩联合支护在深基坑支护工程中的应用，并详细介绍了该支护结构的特点、设计技术及要点，最后通过对理论计算与现场实测结果分析，表明该支护型式是可行、有效的，为今后类似基坑工程的支护设计提供借鉴。关键词：基坑支护 重力式水泥土墙 排桩 墙桩间平台随着高层建筑的增多和城市用地的日益减少，地下空间开发利用已成必然，涉及到岩土条件、周边环境保护和施工要求等许多问题的深基坑工程越趋复杂，使基坑工程成为岩土工程中的一大热门问题。目前深基坑支护型式很多，而且有的支护型式尚在不断发展之中，每一种基坑支护型式都有各自的适用条件和一定的局限性。不少基坑支护实例证明，基坑支护方案的选择直接关系到工程造价、施工进度及周边环境的安全。重力式水泥土墙适用于淤泥质土、淤泥基坑，且基坑深度不宜大于7.0m 1。悬臂式排桩支护适用于较浅的基坑1，软土基坑不宜大于5.0m。重力式水泥土墙与悬臂式排桩联合支护结构充分发挥了两者支护结构的优点，并成功应用在工程实践中，取得了良好的经济效益。本文结合实际工程，对该支护结构的设计要点进行较为详细的阐述，为今后类似基坑工程的设计提供一些借鉴。1.工程实例1.1 工程概况拟建工程为两层防空地下室。基坑面积约12699，周长约469.4m。拟建工程位于场地的中间位置，基坑南侧1#、2#、3#和4#楼（地下室一层）目前已封顶，基坑东侧11#楼（地下室两层）目前正在施工，其余周边建筑未建，目前场地均为空地，见图1。图1 基坑周边环境1.2 工程地质概况根据勘察报告揭示，拟建场地地貌类型属废黄河冲积平原，原为砖瓦厂取土而成的鱼塘，于2006年疏浚京杭大运河时吹填形成。基坑支护设计所需土层分布如下：1层素填土(Q4ml)：灰黄色、灰色，松散，土质不均匀，吹填淤泥上部为杂填土，灰黄色，主要由粉质黏土和建筑垃圾组成，吹填淤泥下部为素填土，灰色，主要由粉土组成，含腐殖质,场地均分布。2层吹填淤泥(Q4ml)：浅灰色，流塑，高压缩性，土质较均匀，局部含植物根系，局部淤泥质粉质黏土,仅原鱼塘埂缺失。1层黏土(Q3al)：灰黄色，可塑，含铁锰质结核，中压缩性，土质均匀，局部粉质黏土,仅原鱼塘埂分布。2层粉土(Q3al)：灰黄色、局部灰色，湿，中密，含云母碎片，中压缩性，土质较均匀，局部夹可塑状粉质黏土,局部缺失。层黏土(Q3al)：灰黄色，杂兰灰色，硬塑，局部坚硬，中压缩性，土质较均匀，含铁锰质结核，含钙质结核，粒径0.53cm，个别510cm，局部富集，场地均分布。1.3 水文地质概况勘探深度范围内地下水主要为赋存于松散沉积物中的孔隙水，含水介质主要为1层素填土、2层吹填淤泥、2层粉土和层粉砂。层具潜水性质，层透水性和富水性一般。潜水补给来源主要为大气降水、地表水系的入渗，迳流以侧向为主，排泄主要为垂向蒸发和局部人工开采；勘探时实测潜水初见水位埋深0.802.10m，标高8.108.37m，稳定水位埋深0.601.90m，标高8.358.57m，历史最高地下水位埋深为场区地面整平后（室外地坪）0.50m。 基坑支护结构设计参数 表1土层编号土层名称层厚重度固结快剪渗透系数/m1素填土0.52.317.810103.55E-052.44E-052吹填淤泥2.65.215.98.02.05.33E-073.95E-071黏土4.355.519.85915.70.52E-070.45E-072粉土0.52.8019.74.030.64.56E-053.83E-05黏土36.2019.994190.73E-070.45E-072.基坑支护设计与分析2.1 基坑工程特点与难点拟建基坑面积约12699，周长约469.4m。自然地面标高-1.90m，坑底标高为-9.55m-9.10m，基坑开挖深度为7.20m7.65m，地质条件复杂，施工工期紧，综合考虑该工程的特点如下：（1）拟建场地原为砖瓦厂取土而成的鱼塘，后经疏浚京杭大运河时吹填形成。基坑开挖影响深度范围内，主要为1层素填土、2层吹填淤泥、2层粉土和层黏土，坑底位于层黏土，2层吹填淤泥厚度为2.6m5.2m，流塑、土质条件很差，层黏土土质条件好。（2）基坑开挖深度范围内2层粉土为主要透水层，富水性一般。（3）基坑南侧1#、2#、3#和4#楼（地下室一层）目前已封顶，基坑东侧11#楼（地下室两层）目前正在施工，周边环境条件相对复杂。综合上述特点，本工程对支护结构的安全度较高，因此该基坑支护结构选取需要重点考虑支护结构体系的稳定性、可行性及适宜性满足基坑支护稳定性的要求，控制基坑开挖及地下结构施工期间对周边环境的影响。在保证基坑及周边环境安全稳定条件下尽量考虑施工方便，节省工期和节约造价。2.2 支护结构选型分析适合本工程基坑支护结构有钻孔灌注桩结合止水帷幕+一层钢筋砼支撑、SMW工法桩+一层钢筋砼支撑以及重力式水泥土墙与悬臂式排桩联合支护结构。钻孔灌注桩结合止水帷幕+一层支撑是长三角软土地区传统的基坑支护型式，钢筋砼支撑养护时间较长且对地下室主体结构施工影响较大，无法满足业主对工期的要求。本基坑面积大，施工工期较长，采用SMW工法桩，不仅型钢用量大，型钢租赁周期也较长，经济性较差，其时间过长会对基坑带来安全隐患。钢筋砼支撑养护时间较长且对地下室主体结构施工影响较大，无法满足业主对工期和节约造价的要求。重力式水泥土墙与悬臂式排桩联合支护结构采用两种比较成熟的施工工艺，无内支撑，土方开挖及地下室施工比较方便，工期短。综上分析，综合考虑基坑深度、土的性状及地下水条件以及基坑周边环境保护要求，工期及造价等因素，本工程支护型式采用重力式水泥土墙与悬臂式排桩联合支护结构。3.设计技术及要点重力式水泥土墙与悬臂式排桩联合支护结构上部采用重力式水泥土墙，下部采用悬臂式排桩支护型式。重力式水泥土墙支护深度应结合土层条件及基坑开挖深度综合确定，重力式水泥土墙按照现行国家规范进行抗滑移稳定性、抗倾覆稳定性、整体稳定性以及抗隆起稳定性进行验算。悬臂式排桩支护深度为基坑开挖深度，排桩嵌固深度应按照现行国家规范进行嵌固稳定性、整体稳定性以及抗隆起稳定性验算。考虑到重力式水泥土墙计算模式中，开挖面为半无限空间，为确保开挖面以下土体能提供足够的土反力，本次设计在水泥土墙和排桩之间设置一墙桩间平台，平台的宽度为4.0m。平台的标高结合吹填淤泥厚度以及水泥土墙嵌固深度的要求综合确定，平台宽度及标高详见图2。悬臂式排桩应按基坑开挖深度进行整体稳定性验算，考虑到理正深基坑软件计算模式中不能考虑水泥土墙的加固作用，排桩水平位移计算结果可适当放宽，其控制值可根据基坑周边环境要求综合确定。通过比较验算，合理的墙桩间平台的设置位置、宽度、形式等是水泥深搅桩墙深度、厚度、形式与钢筋混凝土灌注桩承力坝体共同作用的关键。图2 基坑支护结构剖面图4.结果分析本工程对基坑四周进行监测，监测结果表明，重力式水泥土墙水平位移比计算值大。分析其原因是基坑边长较长，具有明显的空间效应，同时由于吹填淤泥为流塑状，桩顶冠梁沟槽开挖及施工过程中，开挖面吹填淤泥局部流失。为了有效控制和减少重力式水泥土墙的变位，在平台位置采用层黏土进行反压。排桩桩顶水平位移比计算值小，分析其原因是水泥土墙对基坑上部土体起到了加固作用。5.结论本工程场地地质条件差，且工期要求紧，重力式水泥土墙与悬臂式排桩联合支护结构为主体地下结构的施工和实现预定的工期目标创造了有利条件，有效的保护了基坑周边环境。本工程施工已结束，实测结果表明，基坑开挖引起的变形均在可控范围内，基坑开挖对周边环境无安全影响，这说明该支护设计是较