排桩+锚索+内支撑复合支护技术

2014 年学术交流会论文 排桩 锚索 内支撑复合支护技术 在深基坑工程的应用 曲进 张树胜 才振岭 德州市建筑规划勘察设计研究院 山东德州 摘要 本文结合工程实例 详细阐述了深基坑工程采用排桩 锚索 内支撑复合支护技术的方案设计 并对施工降水 施工 监测进行了深入的说明和总结 实践证明 该深基坑工程支护技术方案是成功的 关键词 深基坑 锚索 内支撑 复合支护 1 引言引言 深基坑开挖中内支撑系统的围护方式近年来得到了广泛的应用 特别是对软土地区基坑面积大 开 挖深度深的情况 内支撑系统由于具有无需占用基坑外侧地下空间资源 可提高整个围护体系的整体强 度和刚度以及可有效控制基坑变形的特点而得到了大量的应用 1 2 工程概况工程概况 山东德州某工程项目位于城市中心 由 5 栋地上 29 32 层的商住综合楼组成 整体地下四层 为地 下超市及车库等 北部及南部为地上 99 5m 的住宅楼 东部为 130m 的办公楼 周边为 5 层的裙楼组成 塔楼及裙楼区域设置地下四层地下室 基坑面积为 16478m2 周长为 514m 基坑形状大致呈矩形 裙楼 区域开挖深度为 16 700m 塔楼区域开挖深度为 18 100m 18 300m 18 900m 塔楼局部开挖深度 23 200m 基坑平面布置如图 1 所示 图 1 基坑平面布置图 基坑周边环境相当复杂 西侧基坑边线距二层营业楼约 9 6m 14 3m 营业楼为二层砖混结构 条形 基础 埋深约 1 5m 基坑北侧设有燃气管道 通信电缆 热力管道 电力管线 给水管道 最近处距离 作者简介 曲进 1986 04 男 工学硕士 助理工程师 2014 年学术交流会论文 基 坑边线约 6 5m 管道 管线 埋深均小于 1 2m 距离基坑边线约 13 5m 为排水管道 埋深 2 5m 基坑东 侧设有给水管道 电信管线 天然气管道 最近处距离基坑边线约 9m 管道 管线 埋深均小于 1 2m 3 工程地质条件工程地质条件 根据场地岩土工程勘察报告 拟建场地主要为地貌单元属鲁西北黄河冲积平原 场地表层主要第四 系全新统 上更新统冲积粘性土 粉土和砂土组成 地表分布有杂填土 勘察期间 钻孔内测得地下水 埋深2 80 4 60米 地下水类型为第四系孔隙潜水 第12层粉细砂为承压水层 典型地质剖面图见图2 图2 典型地质剖面图 4 基坑围护结构方案设计基坑围护结构方案设计 4 1 方案选择方案选择 由于从环境保护角度 本基坑工程周围环境条件比较复杂 无论基坑四周的道路 任何较大的沉降 都有可能引起社会不安或管线安全 及其基坑西侧市场人流量较大 基础为条形基础 对附加变形能力 弱 基坑开挖施工过程中可能引起周边环境沉降的因素主要有以下几个方面 1 由于基坑支护结构刚度较小 引起过大的基坑侧壁侧向变形 从而造成基坑坡顶地面裂缝和坡顶 的较大沉降 避免此类问题出现的措施是采取刚度较大的支护结构 2 由于基坑周边水位下降较大 引起土层沉降 造成地面变形过大而影响市政管线或者周边建筑物 的安全 避免此类问题出现的措施是采用止水帷幕 增加地下水渗流绕流路径 2 同时配合以合理的回灌 措施 以减少或避免坑内降水导致坑外地下水位下降带来的附加沉降问题 针对以上两方面 在保证基坑本身和周边环境安全的前提下 选择经济合理可行的支护方案和地下 水控制方案 因此基坑工程采用排桩 锚索 内支撑的复合设计方法 能够保证上部土体的大面积开挖及 其基坑支护结构的刚度要求 在经济和安全上具有较大的优势 排桩 内支撑在实践中已经发展并形成了 成套的设计理论和专项施工技术 本工程地下水位较高 采用三轴水泥土搅拌桩作为止水帷幕是可靠 合理的选择 上部锚索施工完后 基坑可开挖到 4 600m 位置处进行工程桩施工 可减少工程桩的空送距 离 减少施工成本 由于三轴水泥土搅拌桩的止水性能较好 可满足将来基坑内工程桩施工的需要 因 此本工程采用排桩 锚索 内支撑复合支护体系 2014 年学术交流会论文 4 2 围护结构的方案设计围护结构的方案设计 排桩采用直径 1 0m 的钻孔灌注桩 桩长为 28m 桩间距 1 2m 采用 C30 混凝土 基坑上部采用锚 索 考虑到普通锚索锚固力以及支锚刚度较小 为控制基坑围护体的受力和变形 仅第一道为普通锚索 锚索间距 2 4m 锚索倾角 15 度 孔径 150mm 锚索长度 26 5m 29 5m 下面两道采用旋喷搅拌加劲桩 间距 2 4m 锚索倾角 15 度 孔径 300mm 锚索长度 21m 23 5m 基坑下部设置两道内支撑 两道钢筋 混凝土水平支撑体系均采用对撑结合角撑的方式 见图 3 第一道支撑系统中心标高为 8 200 第二道支 撑系统中心标高为 11 650 基坑周边全部采用单排三轴深层水泥土搅拌桩止水帷幕加桩锚支护 深层搅 拌桩采用套接一孔法施工 桩径 850 600mm 三轴搅拌桩桩内搭接 0 25m 桩顶标高控制在自然地坪 桩长 26 5m 进入到第 11 层粉土层 围护结构剖面图见图 4 图3 内支撑平面布置图 图4 围护结构剖面图 4 3 降水方案降水方案 由于止水帷幕的设置增加了坑外地下水进入坑内的绕流路径长度 基坑实施阶段采用管井疏干坑内 水即可 降水井位置宜根据建筑物结构情况设置在电梯井附近或后浇带等有利位置 根据工程情况 为 了保证基坑土方开挖和支护以下地下结构主体施工期间的安全正常进行 需要对基坑内进行降水处理 2014 年学术交流会论文 并由于承压水压力过大 采用抽灌一体化降水方案 坑内疏干井 减压井 坑外回灌井详见图 5 抽灌一 体化设计平面布置图 图 5 抽灌一体化设计平面布置图 4 4 换撑换撑 施工基础底板时应采用 C30 膨胀混凝土填实底板与围护桩之间的空隙形成传力带 传力带面标高为 9 400 与 12 800 底板及传力带混凝土强度到达 80 设计要求后拆除钢筋混凝土支撑 支撑拆除采用人工 凿除 支撑拆除时加强对基坑的位移监测 根据本工程的拆撑工况 钢筋混凝土支撑的拆除时间为相关 部分的主体结构和周边换撑全部形成并达到设计强度的 80 以上时实施 5 监测监测 本工程采用信息化施工 施工期间根据监测资料及时控制和调整施工进度和施工方法 对施工全过程 进行动态控制 监测内容包括以下内容 1 基坑坡顶位移 水平及竖向 水平和垂直位移监测点布设在冠梁位置处 水平间距按 17 20m 设置 测定监测点任意方向的水平位移时可视监测点的分布情况 采用前方交会法 当基准点距离基坑 较远时 采用 GPS 测量方法 竖向位移监测采用几何水准方法 2 周边建筑物竖向位移 主要布设在基坑西侧营业楼位置处 监测点布设在建筑物四角 沿外墙水 平间距 15m 竖向位移监测采用几何水准方法 3 锚杆拉力 锚杆拉力每一监测点该剖面各排锚杆均进行监测 锚索内力量观测是采用在初期支护 的锚索上安装锚索测力计 通过测力计数据变化 了解锚索实际工作状态及变化过程 受力大小 4 周边道路沉降 监测点布设在道路中间 水平间距 20m 5 土体深层水平位移 深层水平位移监测孔宜布置在基坑边坡的中心位置处 设置在土体内的测斜 管应保证有足够的入土深度 保证管端嵌入到稳定的土体中 6 水位 观测井布设在止水帷幕外侧 距离止水帷幕约 2m 观测井间距 10m 7 地表裂缝 对可能的裂缝进行调查 做好观测标识并摄影 建立建筑物的裂缝状况档案 施工过 程中 随时对裂缝进行调查 发现裂缝即做好记录 并做好观测标示进行观测 监测方法是在裂缝两端 设置石膏薄片 使其与裂缝两侧固连牢靠 当裂缝裂开或加大时 石膏片亦裂开 检测时可测定裂缝的 走向 长度 宽度及其他变化程度 8 地下管线 给水 燃气 热力等压力管线设置模拟式测点 选用有代表性的管线 在其临近打直 2014 年学术交流会论文 径 100mm 的钻孔 如表面有硬质路面应先将其穿透 孔径大于 50mm 即可 孔深至管道底标高 放入 不小于钢板一片 然后放入直径 20mm 的钢筋一根作为侧杆 周围用净砂填实 直接监测点应设置在阀 门开关 抽气孔 检查井位置处 监测点水平间距约为 25m 9 内支撑内力监测 在内支撑位置处布设内力监测点 对内支撑的轴力进行监测 10 立柱竖向位移 监测点布置在基坑中部 多根支撑交汇处 施工栈桥下 地质条件复杂处的立柱 上 监测点不宜少于立柱总根数的 10 6 结语结语 综上所述 本基坑工程设计方案 采用排桩支护 基坑上部采用锚索 下部采用两道混凝土水平内支 撑 地下水控制采用三轴深层水泥土搅拌桩解决止水 管涌和流砂问题 再配合疏干井降水 并由于该 场地存在承压水层 设置适当的减压井解决突涌的问题 与其他方案相比 本方案具有造价低 工期短 施工方便 安全度高的优点 本方案的成功使用 对位于城市周边环境 地质条件复杂的大型深基坑工 程施工具有一定的借鉴意义 参考文