高層建筑地下室基坑支護(hù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工監(jiān)理_工程管理

1、高層建筑地下室基坑支護(hù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工監(jiān)理本文結(jié)合工程實(shí)例，具體闡述了高層建筑地下室基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理與施工監(jiān)測(cè)措施，探討了在場(chǎng)地條件限制下，采納鉆孔樁和鋼板樁,鋼筋混凝土水平支撐和工字鋼水平支撐兩種不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和科學(xué)驗(yàn)算，對(duì)其施工技術(shù)進(jìn)行了扼要介紹，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工效果進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和評(píng)析。1. 工程概況 湖南住宅建筑工程?hào)|面為小區(qū)道路，距路邊約20m;南面為單層臨建某酒店，間距約5.5m，該臨建基礎(chǔ)采納600噴粉樁，樁長(zhǎng)約15m，但現(xiàn)場(chǎng)觀看有部分墻體有不同程度的開裂，是基礎(chǔ)不勻稱沉降引起的，假如地下室深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有較大變化，就會(huì)對(duì)該酒店造成較大不利影響;西面為圍墻，距離約

2、10m，北面是八層宿舍樓，間距約13m。該建筑物占地成矩形，長(zhǎng)55.52m，寬18.5m?？偨ㄖ娣e約15500m2，樓高15層，設(shè)一層地下室，地下室層高分別為4.4m和3.4m，但外露0.9m在地面上。場(chǎng)地自然標(biāo)高約為-0.90m，地下室基礎(chǔ)承臺(tái)墊層底標(biāo)高分別為-6.4m和-7.35m，即地下室挖土深度分別為5.5m及6.45m，詳細(xì)布置詳見圖1。 圖1地下室圍堰平面圖 2. 地質(zhì)條件按地質(zhì)鉆探資料提示，地質(zhì)狀況按孔深分層03.7m為雜填土，松散;3.716.7m為淤泥質(zhì)粘土，飽和流塑;16.724.1m為中細(xì)砂角礫層，飽和，中細(xì)砂松散，角礫稍密;24.126.6m為粉質(zhì)粘土，飽和硬塑;26

3、.629.3m為粉質(zhì)土層，濕堅(jiān)硬;29.355.5m為強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖。地下水位較高，地表下約0.84m。3. 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的選擇依據(jù)該建筑物地形及鉆探資料，綜合分析該地下基坑有如下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)基坑開挖深度大。(2)基坑開挖深度范圍內(nèi)是雜填土、淤泥，土性差;地下水位較高。(3)地下室南面距某酒店只有5.5m，且酒店有約3.0寬洗車槽場(chǎng)地及海鮮水池設(shè)在此5.5m范圍內(nèi)。鉆孔樁，噴粉樁等機(jī)械無(wú)法靠近施工。并且肯定要保證酒店正常營(yíng)業(yè)，地下室施工時(shí)要保證該酒店建筑物的平安。通過(guò)對(duì)多種方案綜合分析，最終確定地下室基坑南面采納拉森型鋼板樁圍護(hù)，其余三面采納鉆孔樁800間距1100圍護(hù)，鉆孔樁外

4、側(cè)采納500、400噴粉樁聯(lián)成止水帷幕。鉆孔樁除基坑底為-7.35m部分采納兩層水平支撐外，其余鉆孔樁均采納一層水平支撐設(shè)計(jì)，鋼板樁采納兩層水平支撐設(shè)計(jì)。第一層支撐體系采納鋼筋混凝土梁(其中鋼板樁仍使用HK300C工字鋼作腰梁，節(jié)點(diǎn)利用焊接鋼筋錨入支撐混凝土中)，中間設(shè)800鉆孔支承樁。其次層支撐體系采納HK300C工字鋼。由于部分基礎(chǔ)承臺(tái)阻擋節(jié)在二層支撐的支撐樁上，考慮到不能拖延加設(shè)支撐的時(shí)間，因而先加設(shè)支撐，然后支撐與承臺(tái)混凝土一起澆筑此設(shè)計(jì)方案本著“平安、經(jīng)濟(jì)、施工便利”的原則，一方面采納鉆孔樁及鋼筋混凝土支撐，經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)約工程開支，又能保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠的剛度和整體性;另一方面，

5、鋼板樁可接駁加長(zhǎng)，使樁錘能懸空施打板樁，以解決場(chǎng)地限制問(wèn)題;另外，鋼板樁的抗?jié)B性能較好，鋼支撐安拆便利，施工速度快，且鋼板及鋼支撐可重復(fù)使用。4. 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的驗(yàn)算取值4.1鉆孔樁的計(jì)算(按等值梁法計(jì)算)4.1.1r、Ck、k按20m范圍內(nèi)的加權(quán)平均值計(jì)算，求得：r=15.9KN/m，K=120;主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka=tg2(45-12/2)=0.66;被動(dòng)土壓力系數(shù)Kp=tg2(45+12/2)=1.52;查表得K=1.28;eAh=rhKa=15.9×5.5×0.66=57.7KN/m2;eAq=qKa=2.64 KN/m2;4.1.2基坑面以下支護(hù)結(jié)構(gòu)的反彎點(diǎn)取在土壓

6、力零的d點(diǎn)，視為一個(gè)等值梁的一個(gè)鉸支點(diǎn)，計(jì)算樁上土壓力強(qiáng)度等于零的點(diǎn)離基坑底面下的距離為：y=Pb/r(K·Kp-Ka)=2.94m。4.1.3按簡(jiǎn)支梁計(jì)算等值梁的兩支點(diǎn)反力，求得：Po=127.3KN/m，Ra=134.6KN/m。4.1.4計(jì)算鉆孔樁最小入土深度to=X+Y，X=10m，求得：to=12.94m;t=1.13×to=14.62m;Lh+t=5.5+14.62=20.12m。綜合考慮樁 長(zhǎng)取L=20m。4.1.5按剪力為零處彎矩最大，求得最大彎距：Mmax=246.8KN/m。4.1.6采納800徑鉆孔樁，每隔1100mm布置，最大彎矩設(shè)計(jì)值：Mmax=2

7、46.8×1.1×1.2=325.8KN/m樁混凝土等級(jí)為C25，通過(guò)常規(guī)方法計(jì)算，鉆孔樁選配1620(對(duì)稱配筋，承受最大彎矩每側(cè)配密箍)。4.2水平支撐GL1的截面設(shè)計(jì) 。水平支撐GL1的截面尺寸定為500×900mm，作用于GL1的豎向荷載包括GL1的結(jié)構(gòu)自重g=1.25KN/m和支撐頂面的施工荷載q=9.7KN/m2，作用在支撐結(jié)構(gòu)上的水平力包括由土壓力和坑外地面荷載引起的圍護(hù)墻對(duì)腰梁QL1的側(cè)向力?？砂磭o(hù)墻沿腰梁長(zhǎng)度方向分布的水平乘以支撐中心距確定，即支撐的軸向力為NO=7.5Ra=7.5×134.6=1009.5KN。水平支撐GL1按偏心受壓

8、構(gòu)件計(jì)算。取內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值綜合系數(shù)為1.2，則GL1上的彎矩M=1.2×(g+q)lo2/8=219.1KN/m;軸力為N=1.2No=1211.4Kn，為了構(gòu)造簡(jiǎn)便，GL1采納對(duì)稱截面配筋，經(jīng)按常規(guī)方法計(jì)算，GL1上下各選配625，箍(四肢)。4.3腰梁QL1的截面設(shè)計(jì) 。QL1梁的截面尺寸定為500×800mm，圍護(hù)墻沿QL1梁長(zhǎng)度方向分布的水平反力為q=Ra=134.6 KN/m，考慮八字撐的影響，QL1梁的計(jì)算跨度按規(guī)范取lo=(l+l1)/2=5.0m，QL1梁按連續(xù)梁考慮。查表知Mmax=0.107qlo2×1.2=504.75KN/m，最大剪力Qmax=

9、0.607，qlo=408.5KN。通過(guò)正截面承載力計(jì)算及斜截面抗力量計(jì)算，選配625(每側(cè))，箍(四肢)。4.4工字鋼I30的強(qiáng)度驗(yàn)算 。查表Wx=472.3×103mm2;(f)=215MPa，得f=Mmax / Wx=106.9MPa(f)，所以，采納I30工字鋼偏于平安。4.5鋼板樁的計(jì)算 ?；由?.5m，閱歷算是一層內(nèi)支撐不滿意要求，為此要用其次層內(nèi)支支撐。采納現(xiàn)在拉森型鋼板樁，其截面特性：Wx=1600×103;f=200N/mm2;最大彎矩設(shè)計(jì)值：Mmax=1.2189.2=227.04KNm/m;f=Mmax / Wx=142200N/mm2;考慮到現(xiàn)有鋼

10、板樁規(guī)格等因素，閱歷算樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)為20m，保證深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)平安。4.6其次道腰梁QL2的截面設(shè)計(jì) 。設(shè)計(jì)采納H鋼HK300C，其截面特征值：A=225.1×102mm2;Ix=40948×104mm4;I y=13734×104mm4;Wx=2559×103mm3;Wy=900×103mm3;ix=135mm;iy=78mm;沿QL2梁上分布水平力q=1.2×243.2=291.8KN/m;M=0.107qLo2=780.7KNm;f=M / Wx=305315N/mm2。4.7其次層水平支撐QL2截面設(shè)計(jì) 。GL2梁采納HK300C

11、鋼梁，其自重q=1.77KN/m;自重產(chǎn)生彎矩M=22.2 KN/m;軸向力No=7.5RB=2188.8KN;=M·A/N;W=0.08930;=lo/iy=117;b=0.374;f=260N/mm2315 N/mm2。 以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論值閱歷算，符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。5. 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工處理措施要點(diǎn)5.1鋼板樁的施工。為避開施工打工程樁時(shí)震驚及土壤擠壓對(duì)酒店的基礎(chǔ)影響，所以靠近酒店(平行于A軸)的鋼板在工程樁施工前先打，打完鋼板樁后在板樁背后做排水溝。5.2鉆孔樁及噴粉樁施工 。全部鉆孔樁均在工程樁完成后才進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔樁采納“跳打”的方式施工。噴粉樁按鉆孔樁的施工進(jìn)度分段

12、插入施工。5.3挖土施工及支撐的設(shè)置和拆除5.3.1鉆孔樁完成后，降土約1.3m深(即支撐梁面標(biāo)高-2.2m)，制作第一層支撐，該層支撐完成后大面積回填300mm厚土，支撐面為不少于300mm厚的準(zhǔn)石粉石渣，這樣一方面愛(ài)護(hù)支撐不被機(jī)械壓壞，另一方面有利于運(yùn)泥車在場(chǎng)上行走。5.3.2地下室大面積降土?xí)r，依據(jù)加設(shè)第一層支撐后，未加設(shè)其次層支撐之前，保證鋼板樁平安的驗(yàn)算挖土深度來(lái)開挖土方，并且通過(guò)討論核算打算，除坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高為-7.35m的部分和靠A軸至鋼板樁的范圍內(nèi)挖土至-5.9m深,并按I-I剖面圖所示在靠近鋼板樁留設(shè)土臺(tái)外, 其余部位均大面積降土至標(biāo)高-6.4m。這樣，通過(guò)預(yù)留土臺(tái)，增加被動(dòng)土

13、壓力的土坑力，保證鋼板樁的平安，充分利用機(jī)械挖土，加快施工速度。實(shí)踐證明該方法是可行的，但不同的土質(zhì)其留設(shè)的土臺(tái)的寬度不同。5.3.3其次層支撐應(yīng)在挖土后兩天內(nèi)加設(shè)完成，不能拖延時(shí)間，保證整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)平安。5.3.4全部樁承臺(tái)施工完畢后，用石粉、石渣將基坑回填至于-5.9m處，這樣，使整個(gè)基坑底回復(fù)于一層支撐的深度，然后拆除其次層支撐，連續(xù)填土至能施工地下室底板為止。5.3.5第一層支撐(-2.2m)待±0.00樓面施工完畢，圍堰樁與地下室外壁回填土方至-3.00標(biāo)高外才拆除。5.4降排水處理措施。基坑上部外圍采納集水井和排水溝聯(lián)合排水，雖然鋼板樁及粉噴樁止水帷幕抗?jié)B性能較好，但為防

14、止基坑開挖時(shí)的雨水、少量滲水及土層含水量的影響，基坑底四周共設(shè)8個(gè)集水井，井壁用磚砌筑，但磚縫必需疏水，井內(nèi)徑為1.0m，井底標(biāo)高比施工面低0.8m，井內(nèi)設(shè)潛水泵，集水井用排水溝縱橫聯(lián)接。這樣，由排水溝、集水井和抽水設(shè)備組成一個(gè)簡(jiǎn)易的降排水系統(tǒng)將地下水位降低至6.0m以下。5.5鋼板樁的回收。 完成±0.00樓面，全部支撐拆除后，采納吊車在AB軸的樓面行車回收鋼板樁。6. 施工監(jiān)測(cè) 為準(zhǔn)時(shí)把握基坑支護(hù)工程的變化動(dòng)態(tài)，對(duì)該項(xiàng)工程實(shí)行特地監(jiān)測(cè)，對(duì)所定的監(jiān)測(cè)內(nèi)容定時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，印制標(biāo)準(zhǔn)表格，進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，繪制位移(沉降)-時(shí)間坐標(biāo)圖，以觀看各參數(shù)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，準(zhǔn)時(shí)反饋信息，指導(dǎo)土方開挖和

15、后續(xù)工程施工。 觀看項(xiàng)目包括：(1)觀看南面酒店及北面八層宿舍樓的軸線標(biāo)高變化，在靠近基坑支護(hù)工程的墻轉(zhuǎn)角及中間各設(shè)四個(gè)三角標(biāo)志;(2)觀看東面小區(qū)道路及西面圍墻的標(biāo)高位移變化，各設(shè)兩個(gè)標(biāo)志;(3)鋼板樁墻及鉆孔樁墻每隔15m設(shè)一點(diǎn)，觀看水平位移和垂直度。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：從挖土到地下室工程完工，共進(jìn)行18次監(jiān)測(cè)，在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，圍堰的位移、傾斜、支撐變化均正常，四周建筑物、道路、管線平安。主要監(jiān)測(cè)結(jié)果(1)南面酒店的軸線無(wú)變化，最大沉降量為3mm。(2)東面小區(qū)道路及西面圍墻無(wú)明顯變化。(3)鋼板樁最大傾斜13mm，最大移位為18mm;鉆孔樁的最大位移為4mm，無(wú)明顯傾斜面。監(jiān)測(cè)結(jié)果也說(shuō)明此基

16、坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是非常勝利的，并且說(shuō)明采納鋼板樁和鉆孔樁，鋼支撐和鋼筋砼支撐所組成的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，剛度及整體性良好。7. 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析該基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的總造價(jià)約為252萬(wàn)元，總設(shè)計(jì)基坑支護(hù)長(zhǎng)度為156.95m，平均每延長(zhǎng)米的費(fèi)用為1.6萬(wàn)。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工期為52d。這對(duì)于主要土層內(nèi)磨擦角僅為9°且挖土深度超過(guò)6m的地下室基坑支護(hù)工程來(lái)說(shuō)是比較經(jīng)濟(jì)和省時(shí)的。8. 設(shè)計(jì)體會(huì)與監(jiān)理結(jié)論8.1地下室基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必需滿意強(qiáng)度和變形兩個(gè)方面的要求，特殊是變形問(wèn)題。8.2針對(duì)不同的狀況，采納因地制宜的圍護(hù)措施，不僅能達(dá)到圍護(hù)目的，而且平安經(jīng)濟(jì)省時(shí)。本工程基坑圍護(hù)針對(duì)不同現(xiàn)場(chǎng)狀況，不同開挖深度，綜合采納了鉆孔樁、鋼板樁、卸土、挖土預(yù)留土臺(tái)、鋼筋混凝土內(nèi)支撐和鋼內(nèi)支撐等方法，即達(dá)到設(shè)計(jì)的目的，而且圍護(hù)費(fèi)也合理。8.3內(nèi)支撐