软土地基上深基坑支护设计

软土地基上深基坑支护设计

软土是指抗切割强度低、张力高的软弱土层。主要是饱和粘土。在天然层的剖面中，它经常与沉积物和沉积物混合。由于它的低强度、高压缩性和弱透水性,作为地基,常常成为棘手的工程地质问题。深基坑支护工程虽属临时性工程,但其技术复杂性却不逊于永久性的结构工程,设计时如有不慎,施工过程中不仅会危及基坑本身安全,可能还会殃及临近的建(构)筑物或各种地下设施,从而造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此,在软土地基上进行支护工程设计时必须充分考虑软土的工程特性和深基坑工程的复杂性,使得所设计的支护结构在安全的基础上,既经济合理又方便施工。下面以南京市某深基坑支护工程为例,讲述在软土地基上进行深基坑支护结构设计时所涉及到的方面。1基坑基坑地质条件该工程地处南京市区属软土地基,是一座集办公、销售及展示于一体的现代化综合大楼,地上6层,地下2层。基坑开挖深度10.05m,长108.4m,宽31.6m,开挖面积约3264m2,基坑大致呈矩形。基坑周边环境条件复杂,北侧距道路a仅5m;南侧距住宅楼(7层)15m;东侧距两幢小高层住宅(9层)9m,距两幢多层住宅(7层)最近处仅6.6m;西侧距道路b仅5m,距高层住宅20m。基坑侧壁安全等级为一级,基坑重要性系数γ0=1.1。基坑所处位置及周边环境如图1所示。该工程场地属秦淮河漫滩地貌单元,场地标高在9.41m～9.52m之间,本支护工程设计的±0.00对应于绝对标高10.00m,自然地面标高-0.45m,坑底标高-10.5m。基坑各土层信息如表1所示。2smw工法根据工程地质条件及周围环境情况,基坑支护结构采用钻孔灌注桩或SMW工法较为适宜。因为,钻孔灌注桩围护墙是排桩式支护结构中应用最多的一种,施工技术成熟,其多用于坑深7m～15m的基坑工程,该支护桩体施工时对周围环境影响小;墙身强度高、刚度大、抗弯能力强、支护稳定性好;施工方法简单;平面布置灵活;适用于软粘土质和砂土地区。SMW工法又称劲性水泥土搅拌连续墙支护结构,它是在水泥土搅拌桩中插入型钢或其他芯材形成的同时具有承载力与防渗两种功能的支护形式。该工法施工时占用场地小;施工速度快;止水效果好;施工过程中对周围环境影响小;H型钢能够回收,支护成本低。特别适合于场地狭窄,基坑开挖深度6m～15m的基坑工程,适用于粘土和粉细砂为主的松软地层。对上述两方案经过初步概算后发现,支护结构全部采用SMW工法的费用要比全部采用钻孔灌注桩加水泥搅拌桩作止水帷幕的费用低20%左右。钻孔灌注桩的各桩体之间有100mm～200mm左右的间隙,挡水效果差,桩后若采用深层搅拌桩挡水,会使得支护结构整体宽度增加,施工时会占用较大的场地,而该基坑场地比较狭窄。根据工程经验SMW工法的止水效果比钻孔灌注桩加止水帷幕的止水效果好,更能保证该基坑周围房屋和道路的安全。因此,综合考虑以上因素,最终决定该基坑支护工程大部分区段采用SMW工法,而受房屋荷载影响较大的局部区段采用钻孔灌注桩以控制桩体变形,保证该区段房屋的安全。3上跨条件段支护桩桩体位移根据本工程地质勘查资料和周围环境状况,将基坑坑壁分为5个区段,分别为:Q1.Q2区段,Q2.Q3区段,Q3.Q4.Q5.Q6区段,Q6.Q7区段,Q7.Q1区段。Q2.Q3区段支护桩为钻孔灌注桩,其他区段为SMW工法。各区段位置及支护结构布置形式如图2所示。Q1.Q2区段距9层框架结构住宅的垫层4.7m,该住宅所产生的附加荷载为40.4N/m2。该区段型钢密插,型钢长22.5m;Q2.Q3区段距7层砖混结构住宅的垫层3.1m,该住宅所产生的附加荷载为87.55N/m2。为了保证该区段支护桩变形在控制范围之内,防止靠近该区段的房屋因基坑开挖而开裂或沉降,在该区段采用ϕ900@1100钻孔灌注桩挡土、三轴深层搅拌桩止水,钻孔灌注桩桩长21.8m,该区段和其对称位置布置三层支撑,其他区段布置两层支撑;Q3.Q4.Q5.Q6区段型钢隔一插二(转角处的Q4.Q5段型钢密插),型钢长24m;Q6.Q7区段型钢密插,型钢长21.5m;Q7.Q1区段型钢隔一插二,型钢长21.5m。所有SMW工法的水泥土搅拌桩都比型钢长1m。如图3所示仅表示出Q2.Q3区段和Q1.Q2区段支护桩的剖面图。根据多层支点支护结构的设计要求,采用等值梁法计算各支点力,并考虑拆撑工况,计算出的各区段内力、位移值如表2所示。从表2可以看出各区段桩体位移都很小,完全在设计控制范围之内。SMW工法中插入的型钢均采用HN700×300×13×24,按《南京地区建筑地基基础设计规范》对型钢进行抗弯、抗剪和深层搅拌桩抗剪强度验算,对坑底土进行抗隆起稳定性、抗渗流稳定性和基坑边坡的整体稳定性进行验算均满足规范要求。4围及支撑钢筋筋围檩按均布荷载作用下的连续梁计算其弯矩和支点反力,Q2.Q3区段第一层钢筋混凝土围檩截面为800mm×1100mm,受力筋采用12Υ25HRB335级钢筋,对称配筋。第二层钢筋混凝土围檩截面为700mm×1000mm,受力筋采用6Υ25HRB335级钢筋,对称配筋;第三层钢筋混凝土围檩截面为800mm×1100mm,受力筋采用12Υ25HRB335级钢筋,对称配筋。所有区段的第二、三层围檩及支撑的截面和配筋均相同。第一层支撑为Υ610×12双钢管支撑;第二层支撑梁截面为500mm×700mm,受力筋选用8Υ25HRB335级钢筋,对称配筋;第三层支撑梁截面为600mm×800mm,受力筋选用8Υ25HRB335级钢筋,对称配筋。立柱采用缀条格构柱截面为4L140×14,缀条采用L63×6,Q235钢材。5smw工法应用在软土地基上进行深基坑支护工程设计时,应充分考虑工程地质及周围环境条件对支护工程的影响,在安全的情况下选择出经济合理、便于施工的支护方案。SMW工法作为一种新的施工工艺,其在施工工期及施工费用上与其他支护形式相比有明显的优势,但是设计时应严格控制型钢变形以利于日后将型