软土钢构支护深基坑变形动态控制正稿

1、 某软土钢构支护工程基坑变形的动态控制卢信贵，庄昆平，陈守延(中建七局第三建筑有限公司，福建 福州 350003 )摘 要结合福建软土地区福州红霞新城地下2层基坑钢构支护的施工，对气候条件、坑边堆载、土质状况、支护结构、施工方法等影响钢构支护基坑变形原因进行分析，采取“基坑暴露少，形成支撑早”的动态控制措施，根据基坑监测数据合理安排确定施工措施，有效控制基坑变形，确保基坑施工及邻近建筑物安全。监测结果表明，土方开挖及支撑形成阶段基坑变形量约占总量的75%，应引起充分重视。内撑钢构支护深基坑施工关键是处理好挖与撑、填与拆的关系。关键词软土地区；基坑工程；钢构支护；变形；动态控制；监测Dynami

2、c Control Of Foundation Excavation Deformation In Steel Supporting Engineering In Soft SoilLu Xingui ，Zhuang Kunping，Chen Shouyan ( China No.7 Constrcuction Bureau No. 3 Constrcuction Co.，Ltd，Fuzhou，Fujian, 350003)Abstract: Foudation excavation of fuzhou hongxia new-city is constructed soft soil ,an

3、d it is supported with steel structure. Influncing factors of foundation excavation included climate condition,loading besides foundation excavation,soil conditions supporting structure as well as construction methods. By analyzing influncing factors,dynamic control measure of few exposure time of f

4、oundation excavation and earlier supporting is decided. Then , reasonable construction measures are chosed according monitored data to control foundation excavation deformation effectively and ensure safty foundation excavation and adjacent building.Monitored data to control foundation excavation du

5、ring excavation and supporting is 75 percent of total deformation,so it should be pay more attentions,Relations between excavation and supporting between fill and demolishment are key problemsfor foundation excavation with internal supporting.Key Words: soft soil area ; foundation excavation enginee

6、ring; steel supporting ; deformation; dynamic control;. monitoring1 工程概况福州红霞新城位于市八一七北路与鼓东路交汇处的东南角，地上17层，地下2层，总建筑面积43500m2。工程地质情况如表1所示，地下水主要赋存于杂填土中,地下水对钢筋混凝土无腐蚀性。, 表1 地质情况一览表Tab.1 Geology schedule编号土 层名称压缩模量/MPa土层厚/m密 度 （kg/m3）泊松比粘聚力/kPa内摩擦角/°杂填土101.52.618500.2515.010粘土150.50.619500.254315淤泥43.4

7、7.215200.39186粉质粘土181.27.119100.254124淤泥质土81.19.317800.322512中粗砂粉土271.89.817000.301035残积土2214.33221000.253631基坑平面呈不规则的L形，东西宽80m，南北长120m，周长400m，基坑面积4000m2，开挖深度8m,东面采用SMW工法围护桩，插400×400H型钢间距1m，其余采用拉森钢板桩，桩长15m，在-2.70m及-6.0m处设两道609mm×19mm钢管水平支撑，支撑施加轴向力300500KN，八字撑及角图1 基坑支护平面图Fig.1 plane for fou

8、ndation excavation supporting 区区区区撑采用350×350H型钢，围檩用400×400H型钢,基坑分次变形报警值为12mm，累计变形报警值为40mm。基坑平面如图1所示。收稿日期 2008-03-02；修订日期 2008-11-09作者简介 卢信贵（1965），男，中建七局第三建筑有限公司高级工程师，一级建造师, 福州市北环中路148号，350003，:luxingui.2 施工难点1）支护设计难度大基坑狭长，开挖深度8m，宽度最小处只有14m，平面形状为结构受力不利L型，转折多，基坑支护设计难度大。2）土质状况差福州属于沿海软土地区，如表1所

9、示的地质情况，本工程除表层为杂填土外，坑底以上几乎全部是膏状的淤泥层，土层厚度变化大，淤泥层平均厚度达4m，挤土时间早，对围护结构侧压力大。3）与建筑物距离近如图1所示，基坑东面A、B、C、H建筑单体为正在使用的市妇幼医院6层病房大楼，20世纪70年代建造的无桩基础砖混结构房屋，围墙与基坑最近距离仅1.8m，建筑物与基坑最近距离只有3.5m。D、E、F建筑单体为20世纪40年代建成的4层民房，对地基变形敏感。4）施工难度大钢构支护较混凝土桩支护基坑变形相对较大，若施工监管不到位，很容易发生工程事故，这是目前该种支护形式未被较多采用的重要原因，福建沿海软土地区不常用，即使用到也是用于一层地下室基

10、坑，本工程是作为二层地下室基坑钢构支护试点，为本地区同类施工积累经验。3 基坑变形动态控制措施b SMW工法桩a 拉森钢板桩11-11图2 基坑剖面示意Fig.2 profiles of foundation exvacation 基坑施工的关键是如何使变形控制在允许范围之内。施工过程中，施工条件发生变化时，要根据现场实际情况，对基坑变形采取动态控制措施，基坑剖面如图2所示。3.1围护桩施工 拉森钢板桩基坑平面分布范围较广，土层厚度变化幅度大，围护桩端部分别落在粘土层、淤泥质土层、含卵中粗砂粉土层，钢板桩沉桩力由机械偏心振动荷载产生，当遇粘土及淤泥质土层时，沉桩能顺利进行。但当遇含砾中粗砂粉土

11、层时，需要较大的沉桩力并伴随着较大震动荷载和噪音，沉桩较困难。为了保证围护桩嵌入长度，施工中采用钻孔引孔14m，桩端沉桩1m进入含卵中粗砂层的办法，既满足桩的嵌入长度要求，又保证了桩端锚固质量。 SMW工法桩施工方法先用挖掘机开挖1m宽0.8m深的沟槽,由平行放置两根钢梁定位,两幅桩之间采用有效全孔搭接，搭接长度为600mm。采用DK-850三轴搅拌机钻孔，垂直度偏差1.5%。钻杆下沉速度不大于1m/min,提升速度不大于2m/min,在下沉和提升过程中注入水泥浆,桩底部重复进行搅拌注浆,水泥浆液的水灰比为1.5，水泥掺量为20%。搅拌桩施工完后,吊放型钢,准确就位后用吊筋固定。3.2基坑施工

12、基坑排水及降水（1）坑面四周设置排水沟，及时排除地面雨水。（2）土方开挖前2个月，采用管井降水，并设置监测井检查土体中的降水效果。土方开挖及支撑梁的施工针对基坑的特点，土方开挖及支撑梁形成的施工方案，考虑基坑暴露后整体与局部的时空效应，尽可能使支护结构处于受力较有利状态，使基坑变形较小。1） 土方施工顺序如图1所示，按照地下结构三条后浇带的平面位置，划分为、施工段，按顺序进行。如图2所示，基坑立面分为地面至-2.70m、-2.70m-6.0m、-6.0m以下共分为3层，从上到下分层开挖。2）土方开挖及支撑形成-2.7m以上土方用挖土机全面开挖，使第一道支撑梁与围护桩形成整体。-2.7m-6.0

13、m土方，每段从远端向西大门方向，用挖土机按支撑梁组成的网格退挖，快速形成第二道支撑，紧接着人工开挖前面网格-6.0m以下土方，挖土挑运到后面工作面上，用挖土机二次倒运。土方开挖时，先按支撑网格挖出基坑周边围檩及支撑梁位置的土方，及时形成支撑结构。围檩与拉森钢板桩凹面处用早强混凝土填筑，与拉森钢板桩凸面及SMW工法桩不平处用钢板垫平或焊平，保证各构件均匀受力。土方不在场地堆积，工地一台塔吊吊运土方无法满足工期要求，在完成-2.70m层支撑梁后，沿基坑中部填500mm厚4000mm宽建筑渣土，作为汽车运土临时道路。区段分界处土方留出45°斜坡，降低土体推移力对工程桩的影响。斜坡面杂填土底

14、处砌筑截水沟，阻止土体中未排除的滞潜水往坑底汇流。3）基坑回填及支撑的拆除每段按设计规定结构位置完成后，基坑四周填土分层夯实，每层厚度300mm，回填密实度96。传力带用早强混凝土，与围护桩界面处垫泡沫隔离层。传力带混凝土达到设计强度后，分段对称拆除支撑梁。4）围护桩回收 先用千斤顶拔松钢桩，再用拔桩机拔除，支护桩的孔洞用素混凝土填实。3.3 加强基坑变形监测在基坑施工过程中，要全面掌握基坑及房屋周边变形情况，变形监测很重要，为指导基坑施工提供准确的数据信息 ，当发生异常情况时，能够及时采取有效措施加以控制。1）监测点的设置变形观测点如图1所示，基坑设27点水平位移监测点，15点深层位移监测点

15、，房屋四周共设24点沉降观测点，四角设置20点倾斜监测点。2）监测仪器沉降观测用DZ3精密水准仪，水平位移监测和房屋倾斜监测用DJ2经纬仪，土体深层位移监测用CTX测斜仪。3）监测频率每层每区段土方开挖前后最少观测一次，每层每区支撑形成与拆除前后最少观测一次，分次变形及累计变形超过报警值时加密观测次数。4 基坑变形异常情况及应对措施4.1 异常情况监测结果显示，基坑大部分变形控制较好，东面房屋没发现异常现象。但在开挖到西南角-2.70m土方时，工地办公室前水泥路面上，出现了一条12m变化明显通长裂缝，南5、南6监测点最大累计水平位移分别是173mm和138mm，监测结果如表2所示。表2 水平位

16、移监测数据表Tab.2 monitoring data of horizontal displacement观测次序观测点水平位移（mm）施工状况南5南6本次累计本次累计119192020挖-2.70以上土方216351535-2.7层支撑焊接311469444854549挖-2.7-6.0土方518721665-6.0层支撑焊接637526777823708991575连续5天下雨9121037821020123181001141273103121128010313413261091421344113-6.0支撑拆除159143511816715081261741540126-2.70m支撑

17、拆除18141688134192170213620317321384.2 异常原因分析（1）该转角土质状况差，杂填土厚2.2m，淤泥厚度达6m，挤土时间早，对围护结构侧压力大，拉森钢板桩刚度相对较小，抵抗侧移能力偏小。（2）、段交界处支撑施加轴向压力不足，支撑形成时加压500KN，经现场实测只有410KN，支撑轴向压力损失90KN。（3）异常情况出现在L型外转角处，该处两边近40m没有垂直方向支撑，由350×350H型钢与围檩焊接组成的三角斜整体刚度不足，控制基坑水平位移效果差。4.3 应对措施及效果（1）第1次、第2次水平位移均大于报警值12mm，前3次总水平位移已大于累计报警值4

18、0mm。通过各节点的焊接，加强三角撑与围檩、围檩与围护桩、三角撑之间的刚接，第3、4次监测结果显示水平位移已经出现减弱的趋势。（2）第10次观测前5天连续下雨，水平位移明显增大，用千斤顶在该处两道支撑加压，考虑支撑后期轴向力损失，施加压力增加到550KN后，位移增大的趋势得到了控制。（3）加快施工进度，土方挖至坑底标高后，立即进行垫层施工，-7.80m传力带与地下室底板同时浇筑。（4）应急措施中还包括延长附近水平支撑顶紧转角处南边围护桩，因基坑3次变形异常情况得到控制而没有实施。5 结语1）从表2可看出，土方开挖及支撑形成阶段基坑变形量约占总量的75%，是基坑变形形成的重要阶段，土方回填及支撑拆除阶段基坑变形量约占总量的25%，也不能忽视。2）内撑钢构支护深基坑施工关键是处理好挖与撑、填与拆的关系，采取“开挖暴露少，支撑形成早” 的施工方法，对软土地区基坑变形控制针对性强，实施效果好，简单实用。3）变形控制是软土钢构支护深基坑施工的关键。本工程实践表明，选择合理的施工方法，施工监管到位，基坑变形可以有效控制，软土地区深基坑钢构支护是可行的。参考文献1 范益群.软土基坑考虑时空效