圆形内支撑支护在软土深基坑中的应用_蓝媚.pdf

广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2023年2月第30卷 第2期FEB 2023Vol.30 No.2DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2023.02.018作者简介：蓝媚（1989-），女，硕士研究生，工程师，主要从事工程勘察设计管理及工程质量安全监督管理工作。E-mail：0引言随着高层建筑和城市地下空间的开发利用，深基坑工程越来越多，其开挖深度和面积也越来越大，基坑所处的地质及周边环境也愈加复杂，保证基坑周边环境的稳定和基坑工程的正常运营具有重要的现实意义1-2。圆形内支撑支护形式是近些年伴随着基坑发展趋势而出现的一种新的深大基坑内支撑形式3，圆形内支撑凭借其可适用于狭小场地施工、受力性能合理、施工作业空间大、节省材料等优势4-5，广泛应用于上海、天津、广东等诸多高层建筑施工中6-7。本文以某医院为例，介绍了圆形内支撑支护体系在软土深基坑中的应用。基坑在开挖支护施工及使用期间，基坑支护结构变形、周边建（构）筑物沉降、土体深层水平位移、支撑轴力等处于可控范围，整个基坑支护达到了预定功能要求，为同类工程提供参考依据。1项目工程与地质概况本工程总建筑面积 115 150.11 m2，其中地上86 081.09 m2，地下 29 069.02 m2，基坑开挖深度 9.712.5 m，周长676 m，形状不规则。基坑周边场地环境复杂，其北侧距离既有办公楼3.511.2 m，东侧与市政道路最近距离为12.4 m，南侧距离排洪渠9.2 m，西南侧距离儿科楼 611 m，西侧与高压氧仓最近距离为13 m，基坑开挖范围内及基坑支护范围外分布有大量的管线，正式施工前应对基坑内管线进行移除或截断废除。按照 建筑基坑支护技术规程：JGJ 12020128及 建筑基坑支护工程技术规程：广东省标准 DBJ/T圆形内支撑支护在软土深基坑中的应用蓝媚1，张保志1，蓝威2（1、清远市建设工程综合服务站清远市人才储备中心广东清远511500；2、广东泓瓴建筑工程有限公司广东清远511500）摘要：城市地下空间不断开发，基坑开挖深度、面积越来越大，对周边建（构）筑物的保护要求越来越高，如何确保基坑安全稳定及周边建（构）筑物、地面变形较小的前提下，改善地下结构施工空间，缩短工期，节约资金具有重要的现实意义。以某医院基坑支护工程为例，采用“放坡+钻孔灌注桩+环梁支撑+搅拌桩止水”的支护体系，通过分析计算圆形支撑的内力变形及现场监测，就该支护体系的设计及监测情况进行探讨。结果表明：支撑轴力、基坑支护结构变形、周边建（构）筑物沉降、土体深层水平位移等满足规范及设计要求；对基坑局部薄弱位置进行强化处理，即基坑边中间位置内支撑增加拉结板及软土位置进行坑底被动区加固，能有效减小支护桩变形及圆形内支撑受力；总体上，“放坡+钻孔灌注桩+环梁支撑+搅拌桩止水”的支护体系具有整体稳定性好、施工作业空间大、节约材料的特点，可提升基坑开挖进度，减少施工成本。关键词：圆形内支撑体系；软土；深基坑；监测中图分类号：TU745.9文献标志码：A文章编号：1671-4563（2023）02-074-04Application of CircularApplication of Circular InternalInternal Supporting Systerm of Deep Excavation in Soft SoilSupporting Systerm of Deep Excavation in Soft SoilLAN Mei1，ZHANG Baozhi1，LAN Wei2（1、Qingyuan Construction Engineering Comprehensive Service Station Qingyuan Talent Reserve CenterQingyuan 511500，China；2、Guangdong Hongling Construction Engineering Co.，Ltd.Qingyuan 511500，China）AbstractAbstract：With the continuous development of urban underground space，the excavation depth and area of foundation pits are gettinglarger and larger，and the protection requirements for surrounding buildings（structures）are getting higher and higher.It is of great practicalsignificance to improve the construction space of underground structure，shorten the construction period and save funds on the premise of ensuring the safety and stability of foundation pit and small deformation of surrounding buildings（structures）and ground.Taking the foundation pit support project of an hospital as an example，and adopting the support system of“slope+bored pile+ring beam support+mixing pile”，by calculating internal forces and deformations of circular supports and monitoring scene，the design and monitor of the supportsystem are discussed.The results show that the axial force of brace，the deformation of the supporting structure of the foundation pit，thesettlement of the surrounding buildings（structures）and the horizontal displacement of the deep soil meet the requirements of the code anddesign.Strengthening the local weak position of the foundation pit，that is adding the tension plate in the middle position of the foundationpit edge and strengthening the passive area of the bottom of the foundation pit in the soft soil position，can effectively reduce the deformation of the supporting pile and the force of the circular internal support.As a whole，the support system of“slope+bored pile+ring beamsupport+mixing pile”has the characteristics of high overall stability，large construction space and material saving，which can improve theexcavation progress and reduce construction cost.Key wordsKey words：circular internal support system；soft soil；d eep excavation；design；monitor74蓝媚，等：圆形内支撑支护在软土深基坑中的应用FEB 2023 Vol.30 No.22023年2月 第30卷 第2期15-2020169要求，基坑支护设计安全等级为一级，以基坑变形控制为主，主要采用“放坡+钻孔灌注桩+环梁支撑+搅拌桩止水支护”形式。基坑支撑平面为两个相互连接又相对独立的圆环，其平面布置如图1所示。根据地质勘察报告，场地内地质起伏较大，基坑周边有3.5 m厚淤泥质土，基坑坑底位于粘土 2-1、粉质粘土 2-2 及 3 中，地层分布情况及支护设计参数如表1所示。场地地下水主要赋存于素填土层中的上层滞水、溶洞中的岩溶水。场地浅层属上层滞水，水量较小，它的补给来源主要为大气降水，通过蒸发或向隔水底板的边缘下渗排泄。岩溶水主要赋存于石灰岩溶洞及溶蚀裂隙中，岩溶水赋存条件受岩溶发育程度、形态特征、规模大小以及裂隙充填情况等因素影响，富水性和渗透性及涌水量变化较大。2基坑支护设计本工程开挖深度较深，地质起伏较大，局部存在较厚淤泥，临近基坑周边有市政道路、高压氧仓、排水渠及多层民用建筑。若基坑支护及止水措施不当，基坑开挖将产生较大变形，给周边建（构）筑物及市政道路的稳定带来不利影响。本工程采用“放坡+钻孔灌注桩+环梁支撑+搅拌桩止水”支护，放坡高度3 m，坡率1 1，在坡面上布设483.0 mm、水平间距1 m的钢花管；止水搅拌桩桩径550 mm，桩间距300 mm，桩长8.111.0 m，进入基坑底不小于2 m；支护桩为桩径1 200 mm，桩间距1 400 mm，桩长11.315.1 m，嵌固深度不小于67 m的钻孔灌注桩；设一道混凝土环梁内支撑，内支撑杆类型有圆环撑、冠梁、辐射撑、拉结梁、连系梁及拉结板，所有辐射撑延长线必须都经过圆环撑圆心。2.1圆形支撑的特点 受力性能合理。利用圆形内支撑和支护桩结构体系，充分发挥环形支撑梁的拱形效果，将基坑周边产生的土压力通过辐射撑和拉结板大部分转化为轴压力，有效利用混凝土材料的抗压特性，同时降低支护结构的体量10-11。施工作业空间大。采用圆形内支撑结构，在基坑平面形成的无支撑面积达到70%左右，为挖运土的机械化施工提供了良好的多点作业条件，挖土速度可成倍提高，极大缩短了基坑暴露时间和挖土工期10。节省材料，经济效益显著。与各类支撑结构相比，软土深基坑施工中采用圆形内支撑结构不但节省了大量钢材和水泥，而且较大幅度减少单位土方开挖费用，整个支撑体系总费用降低约20%30%，经济效益显著10。2.2圆形支撑的变形及内力计算采用理正深基坑计算软件建立三维整体模型，四边地面超载为均布荷载20 kPa，土层均按水土合算考虑。计算所得结构最大位移为37.4 mm，发生在圆环支撑与基坑中部位置，采用400 mm厚拉结板整体浇筑加强，其位移如图2所示。圆环支撑最大轴力约 12 760 kN，最大弯矩约 2 329 kNm，最大剪力约1 265 kN。支护结构最大水平位移18.84 mm，整体稳定安全系数1.485，可见该结构设计安全、合理且可行。为增加基坑支护结构整体稳定性，在局部支撑梁之间浇筑混凝土强度等级C35、厚度400 mm的拉结板。考虑到钢筋混凝土支撑跨度较大，共布设58根竖向支撑钢构柱缩短支撑跨度，钢构柱采用热轧等肢角钢4L16016焊接而成，钢构柱基础采用灌注桩，桩径为1 200 mm，插入灌注桩钢筋笼内长度3 m，灌注桩嵌入基坑底不少于8.0 m且进入强风化岩不少于1.0 m。2.3坑内被动区加固设计由于基坑GN轴局部存在较厚淤泥，为了减少基坑开挖后支护桩的变形，对淤泥图1基坑支撑平面布置Fig