某深基坑支护设计与施工教程.doc

PAGE  PAGE 8 某深基坑工程支护设计与施工分析 （西宁火车站综合改造工程下穿隧道Ⅲ标项目部 刘少龙 摘要：西北地区基坑工程规模和深度不断加大，但支护结构造价偏高，事故多发。本文在探讨西北地区常用的土钉墙支护、复合土钉墙支护、框架预应力锚杆支护、上部土钉下部桩锚联合支护工作机理和使用范围的基础上，依托兰州市某深基坑工程，进行多种基坑支护形式并用的优化设计研究。经过对比分析，选择了常用的土钉墙支护、复合土钉墙支护、上部土钉下部桩锚联合支护型式。通过变形监测证明方案设计较合理，有效地控制了基坑开挖过程中产生的变形，降低了工程造价；同时指出了基坑施工过程中的关键质量控制环节和解决对策，可供本地区基坑支护设计和施工借鉴与参考。 关键词：深基坑；桩锚支护；复合土钉墙；方案比选 0 引言 目前，在城市用地日益紧张的西北地区，高层建筑的多层地下室、地下商场、地下车库等都面临着深基坑工程，其规模和深度在不断加大[1-3]。随着我国城市建设的不断发展，对深基坑工程的设计与施工提出了更严格的要求，不仅要确保坑壁的稳定，还要满足变形控制的要求，以确保基坑周围已有构筑物、地下管网及道路等的安全[4]。兰州地区基坑支护相对沿海地区较为简单，多位学者在西北地区基坑支护设计理论和试验研究方面取得了一定成果，在土钉墙支护、复合土钉墙支护、桩锚支护等积累了一套具有自身特色的支护结构经验[5-9]，但实践中仍有不少问题存在[10]。本文探讨了西北地区常用的土钉墙支护、复合土钉墙支护、框架预应力锚杆支护、上部土钉下部桩锚联合支护的工作机理和使用范围，并依托兰州市某基坑工程，经过对比分析，选择多种支护形式并用的优化设计，同时对大量基坑支护施工过程存在的问题进行分类总结，可供类似工程借鉴。 1 基坑工程新型支护结构 我国基坑支护结构从简单的板桩支护已发展到有多种形式，既有土体加固类的重力式水泥土墙、土钉墙；也有支挡式的排桩、地下连续墙。支挡式结构既可采用拉锚式，也可采用支撑式。这些支护结构的设计与施工已日趋成熟[8]。 1.1土钉墙支护 土钉墙是由喷射钢筋混凝土薄墙和加固土体的土钉组成，土钉可由钢筋或钢棒钻孔植入，然后压力满孔注浆形成土中狼牙棒。其较适用于黏性土、弱胶结砂土和西北地区的黄土与湿陷性黄土地区；不宜用于含水丰富的分细砂层、砂砾卵石层和淤泥质土。因其造价低廉，施工速度快等优点，在西北地区应用较广泛。当基坑深度不大于8m、环境条件允许时，宜采用上大下小的放坡系数分级；当基坑深度进一步增加、对位移控制较严或地下水影响较大时，不宜采用。 1.2复合土钉墙支护 土钉墙加预应力锚杆支护简称复合土钉墙支护。这种支护技术是在土钉布设中交叉布置适当数量的锚杆，并对锚杆施加一定吨位的预应力。需要指出，锚杆一般都布置在基坑土钉的中上部，太靠上易触碰地下管线或临近建筑物的基础，但是太靠下又不容易发挥锚杆的锚固效果。因其造价相对较低、施工工艺相对简单、可以较好地控制基坑变形等优点，在本地区应用广泛。在环境条件允许时，宜采用上大下小的放坡系数分级，故可以满足一般地层条件不同实际工程的需要；当坑深进一步增加、对位移控制较严或地下水位较高时，不宜单独使用。 1.3框架预应力锚杆支护 框架预应力锚杆支护结构由框架、挡土板、小吨位预应力锚杆、锚下锁定装置、坡面排水系统和墙后土体组成。挡土板所受的土压力通过锚头传至钢拉杆，再通过拉杆周边砂浆的握裹力传递至水泥砂浆中，然后通过锚固段周边地层的摩擦力传递到锚固区的稳定地层中，有效地控制了土体位移。当基坑开挖深度较大而采用悬臂式挡墙、土钉墙、复合土钉墙等支护形式较难满足基坑稳定性时，宜采用框架预应力锚杆柔性支护结构。与复合土钉墙中锚杆不同的是，锚杆施工应自上而下分层开挖分层锚固。 1.4上部土钉下部桩锚联合支护 基坑工程同一剖面中，上部采用土钉或复合土钉下部采用桩锚支护结构组合形成的支护体系叫上部土钉下部桩锚联合支护。工程实践中，因锚杆设计长度桩径选择受限时，可采用此支护体系，以解决外锚空间限制、桩身抗弯能力不足的问题。实践表明，其占用空间小、不受地下水影响、施工速度快，受力性能较好，可有效控制基坑开挖过程中产生的变形，适合本地区大型深基坑开挖支护。 2 工程概况 兰州天庆·格林小镇位于兰州市城关区北面滩，西侧为天庆晨北佳园，北与北面滩新村隔路相望，市政B632#道路从场地西部穿过，把场地分为东西两部分。格林小镇西区由4栋32层高层住宅、1栋三层的幼儿园及高层住宅（14#、16#）周边二~三层商业与大面积地下车库组成，主体为框剪结构，基础采用筏板基础，高层住宅中14#楼地下二层，15#、16#楼地下三层，±0.000=1510.50m，基坑开挖深度为地面下8.5~11.6m。基坑侧壁重要性系数为1