深基坑支護設計及變形監(jiān)測

1、<p>　　深基坑支護設計及變形監(jiān)測</p><p>　　中圖分類號：TV551.4 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1工程概況 </b></p><p>　　本項目位于城市中心地段，基坑南側及東側為城市道路，北側為距離基坑邊緣29m的12層建設銀行辦公樓，西側為距離基坑邊緣17m的8層高的商業(yè)大廈，基坑平面

2、位置布置見圖1所示。 </p><p>　　本工程為地下兩層，地上十七層（局部九層、六層）的鋼筋砼剪力墻結構，集融商業(yè)、停車場、公寓于一體的綜合樓，總建筑面積16809m2，建筑總高68.8m。 </p><p>　　高層基礎采用大直徑鉆孔灌注樁（端承樁），樁端支承于風化白云巖中，巖石極限端阻力為15000KPa。地下室底板標高為7.90m，實際挖土深度7.5～8.2m。 </p&g

3、t;<p>　　2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件 </p><p>　　根據(jù)本次勘察結構圖，整個場地地基土除上部為厚度不一雜填土外，其下為坡殘積地層，下臥為侏羅―白堊紀泥質(zhì)粉砂巖。根據(jù)土的物理力學性質(zhì)差異及其工程特性分述如下： </p><p>　?、賹莹D填土（耕土）：褐黃色，主要以粘性土為主，偶夾風化碎石，局部地段為耕土層，該層成分雜亂，固結差，結構松散，厚度為0.9～5.1m；②

4、層―粉質(zhì)粘土：褐紅、褐黃色，可塑狀態(tài)、干強度低、韌性中等，局部為粉砂，厚度為2.3～6.2m；③層―風化泥質(zhì)粉砂巖：褐紅色及褐黃色，已基本風化成粉砂狀，局部夾薄層強風化巖層呈碎塊狀，整塊場地均布，厚大于21m。 </p><p>　　場地地下水有基巖孔隙、裂隙承壓水類型，地下水埋深為-5.1m，由大氣降水及上覆蓋土層孔隙水補給。 </p><p>　　3基坑降水及圍護方案 </p&g

5、t;<p>　　3.1基坑圍護方案 </p><p>　　因基坑周邊為房屋建筑及市政道路，無放坡開挖條件，根據(jù)基坑深度、地質(zhì)水文條件及周邊建筑分布情況，擬采用以間隔式鉆孔灌注護坡樁與土針墻聯(lián)合支護方式，具體初步設計如下： </p><p>　　護坡樁擬采用φ1200m的C30混凝土鉆孔灌注樁，樁中間距為2m，樁配筋為22Φ25，箍筋為φ8@200mm。樁頂標高為+0.20m，

6、樁插入土基坑深度未定，需通過受力計算來決定。樁頂封閉圈梁采用寬1.2m，高0.6m。配筋16φ16，砼強度C30。 </p><p>　　樁間設土釘墻，其主要技術參數(shù)如下： </p><p>　　1）土釘孔徑：土釘鉆孔直徑為110mm，采用機械或洛陽鏟成孔； </p><p>　　2）鉆孔深度，在圈梁底往下3m高度內(nèi)為1.5m，其余部分為2.0m； </p&g

7、t;<p>　　3）鉆孔間距：水平間距為2.0m，豎向間距為1.2m； </p><p>　　4）錨桿及布置：錨桿采用HRB335級熱軋帶肋Φ22鋼筋；梅花形布置； </p><p>　　5）網(wǎng)片鋼筋及噴射砼：采用φ6.5鋼筋，間距250mm鋼筋網(wǎng)片，噴射C20混凝土厚100mm。 </p><p><b>　　3.2降水方案 </b&

8、gt;</p><p>　　基坑降水采用管井降水法，沿基坑設82眼管井，管井間距為8m，井深15m，管徑為60cm。共設兩個抽水泵站不間斷進行抽水，使地下水位降到基坑底以下2m，以獲得干燥的施工環(huán)境。 </p><p>　　基坑圍護布置如圖1所示。 </p><p>　　圖1 基坑平面位置布置及支護圖 </p><p>　　4基坑支護受力檢算

9、 </p><p>　　由支護的結構形式可知，主要由混凝土灌注孔樁承受基坑壁的荷載，因此關鍵是孔樁的受力檢算。以下以承受最不利荷載處的孔樁進行承載力驗算及確定孔樁入土深度，以確保結構安全，計算簡圖如圖2所示。 </p><p>　　孔樁最不利荷載處各土層的加權平均參數(shù)經(jīng)計算為：φ=26°，c=16kPa，=19.3 kN/m3。其結構算簡圖如圖2所示，考慮到基坑下的摩擦力，計算被

10、動土壓力系數(shù)時采用土與樁的摩擦角δ=2/3×φ=17.3°進行計算。 </p><p><b>　　圖2孔樁計算簡圖 </b></p><p>　　4.1插入深度計算 </p><p>　　樁后主動土壓力系數(shù)，。 </p><p>　　樁前被動土壓力系數(shù) </p><p>　　

11、主動土壓力強度41.88kN/m2 </p><p>　　u=(20×0.39+41.88)/77.39=0.64m </p><p>　　=8.2+0.64=8.84 </p><p>　　=20×0.39×8.2+1/2×41.88×8.2=235.7kN/m </p><p>　　主動土

12、壓力合力作用點距樁頂距離a=(20×0.39×8.2×8.2/2+1/2×41.88×8.2×2/3×8.2)/235.7=5.1m </p><p><b>　　按下式進行計算： </b></p><p>　　將數(shù)據(jù)代入上式，整理得 </p><p><b>　　

13、解上式得： </b></p><p>　　所以埋深（計算出的值增加20%）： </p><p>　　t=1.2×5.54+0.64=7.29m </p><p>　　從計算可得，孔樁最少埋深為7.29m，綜合考慮其它因素，施工時實際采用的埋深為13m。即樁總長為13+8.2=21.2m，經(jīng)按13m入土深度進行穩(wěn)定性復核，得穩(wěn)定安全系數(shù)為2.1。

14、 </p><p>　　4.2進行孔樁最大彎矩計算 </p><p>　　孔樁的最大彎矩處為剪力Q=0處，設從0點往下處Q=0，按下式進行計算： </p><p>　　因樁的中間距為2m，所以 </p><p>　　4.2樁體抗彎強度校核計算、 </p><p>　　混凝土抗彎強度為14.3N/mm2，鋼筋抗拉強度為3

15、10N/mm2，樁半徑為600mm，樁身均勻配筋為22根Φ25mm，主筋距樁中心距離為rs=570mm。則有效混凝土面積A=113×106mm2，主筋的截面積AS=10793.8mm2 </p><p>　　受拉鋼筋混凝土的相對面積為： </p><p>　　at=1.25-2a=0.39 </p><p>　　樁的極限抗彎彎矩按下式計算： </p&

16、gt;<p><b>　?。?</b></p><p>　　從以上的計算分析可知，孔樁的穩(wěn)定性及抗彎強度滿足安全施工要求。 </p><p><b>　　5 變形監(jiān)測 </b></p><p>　　鑒于巖土工程的復雜性及本基坑工程的重要性，本工程采用信息化施工方法，邊施工邊監(jiān)測，及時反饋監(jiān)測結果，以掌握基坑邊

17、坡、周邊建筑物沉降及變形情況，分析邊坡穩(wěn)定狀況；觀測圍護結構在受土體分步開挖壓力所引起的水平位移和豎向位移，以掌握圍護結構分步受壓的穩(wěn)定情況，對位移數(shù)據(jù)及時分析，如位移過大時，及時分析原因，有問題及時解決。確?；蛹爸苓吔ㄖ锏陌踩?。 </p><p>　　1）觀測項目的設定及觀測辦法 </p><p>　　本工程根據(jù)設計和施工的實際要求，選擇進行支護結構水平位移、豎向位移觀測，周圍建筑物

18、和地下管線變形。在基坑每側選擇有代表性的6根護坡孔樁作為監(jiān)測對象，設置水平位移及豎向位移觀測點，觀測點間距20～30m。在待觀測的建設銀行辦公樓、商業(yè)大廈及其它構筑物上設置足夠的觀測點。 </p><p>　　在基坑開挖深度3倍距離外設置監(jiān)測基準點，采用自動安平精密水準儀及全站儀等儀器進行位移及沉降量的觀測。 </p><p>　　基坑開挖前測得初始讀數(shù)。在開挖過程中，每天觀測兩次。如發(fā)現(xiàn)

19、位移量較大或有突變時，則應加強觀測，每間隔6小時觀測一次；觀測階段由土方開挖開始至土方回填完畢。 </p><p>　　將每次測定的位移及沉降量數(shù)據(jù)，填入表格，繪制各測點的位移量與時間關系曲線圖。基坑回填完成后，再持續(xù)觀測一周，每天兩次，觀測結果表明位移穩(wěn)定后，停止觀測，提交位移觀測報告。 </p><p>　　2）監(jiān)測控制基準、警戒值 </p><p>　　變形監(jiān)

20、測前根據(jù)本項目的客觀實際情況和設計計算書，事先確定了位移及變形警戒值，據(jù)以判斷變形、沉降是否會超過允許的范圍，判斷圍護結構及建筑物是否安全可靠。否則需要改變施工順序或調(diào)整支護設計參數(shù)。因此，確定監(jiān)測項目的警戒值是至關重要的。 </p><p>　　根據(jù)設計及規(guī)范要求，并結合我方多年實踐經(jīng)驗，確定警戒點及警戒值： </p><p>　　a）警戒點：S-T曲線的突變點為警戒點，出現(xiàn)警戒點時應及

21、時反饋信息。 </p><p>　　b）警戒值：經(jīng)綜合考慮本工程允許最大水平及豎向位移量為30mm，當天最大水平及豎向位移量不超過3mm。 </p><p>　　3）監(jiān)測數(shù)據(jù)處理及信息反饋 </p><p>　　隨施工進度嚴格按要求進行上述各施工監(jiān)測內(nèi)容，監(jiān)測人員根據(jù)開挖部位、步驟及時監(jiān)測，及時繪制測值隨時間變化圖、速度變化趨勢圖、加速度變化趨勢圖，并依據(jù)變化曲線及

22、速率判斷相應測點的變化趨勢，及時反饋于施工，必要時采用回歸分析推測測試終值。 </p><p>　　數(shù)據(jù)整理：把原始數(shù)據(jù)通過一定的方法，如按大小的排序，用頻率分布的形式把一組數(shù)據(jù)分布情況顯示出來，進行數(shù)據(jù)的數(shù)字特征值計算，離群數(shù)據(jù)的取舍。 </p><p>　　數(shù)據(jù)的曲線擬合：在取得一定監(jiān)測數(shù)據(jù)后，繪制位移時態(tài)變化曲線圖，然后尋找一種能夠較好反映數(shù)據(jù)變化規(guī)律和趨勢的函數(shù)關系式，對下一階段的

23、監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預測，防患于未然。當檢測數(shù)據(jù)出現(xiàn)警戒點或變形量超過警戒值時，分析原因，及時采取補救措施，必要時修改支護設計參數(shù)。 </p><p>　　4）測試結果及分析 </p><p>　　通過監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄可看出，基坑開挖到底部后，圍護孔樁達到最大樁頂位移，本項目最大值為靠近建設銀行辦公樓側的一個觀測點，其值為8.6mm，其余觀測點的數(shù)值在3.5～7.9mm之間，均未超出安全區(qū)域。在進行基

24、坑開挖初期，位移變化顯著，后期逐漸減少直到停止，施工中沒有產(chǎn)生位移突變現(xiàn)象。 </p><p>　　周邊建筑和管線監(jiān)測記錄表明，沉降量最大值為3.1mm，說明基坑外圍土體處于穩(wěn)定的安全狀態(tài)。 </p><p><b>　　6結束語 </b></p><p>　　在本項目的支護設計中，針對周邊建筑情況及地質(zhì)構成，選擇了使用鉆孔灌注樁結合土針墻的綜

25、合支護方案，并對鉆孔灌注樁的插入深度進行了計算。同時也對鉆孔灌注樁的抗彎強度進行了驗算，確保施工安全。 </p><p>　　在后續(xù)基坑土方開挖及地下樓層施工過程中，基坑邊坡未發(fā)生土方坍塌及支護變形超警戒值位移及其它危及施工安全的現(xiàn)象，證明采取的基坑圍護方案是安全有效的。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[