基于多道支撑作用下的基坑支护结构研究

    招俭华

    摘要：随着我国社会经济建设水平的逐渐提高，城市化进程逐渐加快，在城市建设活动中地下空间的开发开始越来越多出现，多道支撑作用下的基坑支护结构在基坑工程中的应用也越来越多，本文将从多道支撑的角度出发，结合基坑支护结构建设施工的实际，对基于多道支撑作用下的基坑支护结构进行深入的研究和探讨。

    关键词：多道支撑；基坑支护；结构

    前言：多道支撑在城市地下空间的开发活动中应用广泛，对基坑支护结构有重要的作用，本文结合基坑支护工程的设计与检测实际模拟分析多道支撑作用下灌注桩基坑支护结构体系在基坑开挖过程中的桩身应力、位移的大小分布规律及其支撑应力的分布规律。本文选取广东省佛山市一起工程为例，进行结合工程实际的研究。

    1 基坑支护概述

    基坑支护是为了保证建筑物地下结构的施工安全，以及建筑施工周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采取支挡、加固与保护措施的工程建造方法，这一建造方法一般应用于大型建筑物的施工建设活动中，可以在基坑施工现场和施工环境之间建立一个稳定、坚实的隔断，保证施工环境不会对基坑内部的建筑施工活动产生影响，同时基坑内部的建筑施工活动也不会对施工环境产生影响。支护的类型主要有排桩支护；地下连续墙支护；水泥挡土墙；钢板桩等等。

    2 多道支撑作用下基坑支护工程概况

    2.1工程概况

    拟建佛山中国中药集团商住项目位于佛山市禅城区魁奇二路以南、黎明二路以北、港口路以西，东面及西面分别为东江花苑和东江国际住宅小区；用地区域形状较为规整，边界南北向最长约220米，东西向最宽约105米，场地平整，交通条件便利。本工程总规划用地面积约29027.34m2，拟建4栋高层建筑及附属配套设施，层数为30～37层，高度100.90～145.15m。设3层地下室，基坑开挖深度约15.0米。

    2.2工程地质和水文地质条件

    地处珠江三角洲平原腹地的佛山市南海区，地形相对平坦，地貌形态单一，场地较平整。

    根据本次钻探揭露，结合现场调查，地基土主要由填土、第四系冲积层、残积土及白垩纪基岩。现自上而下分述如下：

    层1杂填土：灰色，杂色，以粘性土、砂及碎石为主，局部含建筑垃圾，大部分呈松散状，未经压实。

    层2淤泥质土：灰色，饱和，流塑为主，局部软塑，含有机质，腐殖质，干强度中等，韧性中等，局部含淤泥质粉砂。

    层3残积土：紫红色，褐黄色，由泥质粉砂岩风化残积而成，湿，可塑～硬塑，局部风化呈密实砂状。

    层4强风化泥质粉砂岩：紫红色，风化强烈，岩质疏松，性软，手折易断；岩芯呈半岩半土状，局部碎块状，极软岩，遇水易软化崩解；风化不均匀，局部夹少量中风化岩。

    层5中风化砂岩：以细砂岩为主，紫红色，灰白色，褐黄色，砂状结构，层状构造，岩芯较完整，呈中～长柱状，局部碎块状，岩芯较硬。

    层6微风化砂岩：紫红色，灰白色，褐黄色，砂状结构，层状构造，岩芯较完整，呈中～长柱状，局部碎块状，岩芯坚硬。

    场区地下水位在丰水期时埋深在0.50～2.00m，在枯水期时埋深在1.50～4.00m。水位变化幅度一般在0.30～0.8m左右。

    2.3支护结构的选型及构建

    根据建设施工活动前期的施工环境考察、排桩支护；地下连续墙支护；水泥挡土墙；钢板桩等均不适应本工程的建设施工环境，经过对工程施工环境和工程施工的本质特点，决定选择多道支撑作用下灌注桩基坑支护结构作为本工程的支护方式。

    根据工程的施工环境和施工建设目标，灌注桩桩径定位800mm，灌注桩之间的距离为1.3m，桩长20m呈矩形分布，水泥土桩桩径800m，桩长6m。在工程施工过程中，首先打孔进行灌注桩的灌注施工，在开掘工程进行到水平深度-1.5m时做第一道混凝土支撑，其中冠梁截面高900mm、宽1000mm、主支撑几面高900mm、宽1000mm。支撑的与混凝土灌注桩之间采用构件连接，在保证混凝土支撑对基坑侧壁支撑力的同时，保证混凝土支撑和灌注桩之间有恰当的冗余空间，保证支撑机构的韧性，防止灌注桩支撑体系地面沉降等施工场地地质条件变化而造成支撑结构的损毁。当挖掘深度达到水平深度的-8.5米时做第二道混凝土支撑，其围檁截面高900mm，宽1300mm，主支撑截面高900mm，宽800mm。

    3 多道支撑作用下基坑工程施工经验总结

    随着土方的开发，在土层之中的灌注桩状态会因为土层的压力、自身重力和结构张力的影响而产生变化，当混凝土支撑部分开始发挥支撑作用时，要对灌注桩自身的应力状态进行实时监测，保证多支撑作用下的基坑支护工程能够正常的发挥效用。

    附加载荷的增加对装神唯一和支撑力有着显著的影响，附加载荷越大，桩的水平唯一和支撑应力就越大，因此在基坑施工过程中要严格控制继承顶部土体等材料的堆积，车辆载荷和振动载荷的大小。

    随着支护结构混凝土弹性模型量的增强，桩的水平位移和支撑应力在减小，支护结构混凝弹性模量的增加对支护结构抵抗侧向变形和压应力有一定作用。在支护结构达到足够抵抗侧向土压力的混凝土弹性模值后，再增加弹性模量，桩身水平位移变化幅度很小。

    基坑侧壁距离基坑顶部附加荷载距离越远，桩身水平位移值越小，随着距离的增加，影响程度逐渐降低，因此建议在实际工程中严格控制坑边距。

    当小于桩的最小嵌固深度后，对桩身位移影响较大。当满足桩的最小嵌固深度后，增加桩的嵌固深度对桩身位移影响较小。

    结论：经过工程施工实践的检验，多道支撑作用下的基坑支护结构是一种优秀的基坑支护结构，能够有效的保护基坑建设施工安全，但是在其实施应用的过程中，要注意支撑结构的稳定性的实时监测。

    参考文献：

    [1]徐中华. 上海地区支护结构与主体地下结构相结合的深基坑变形性状研究[D].上海交通大学，2007.

    [2]张国亮. 紧邻既有线地铁车站深基坑工程稳定与变形特性研究[D].中南大学，2012.

    [3]尹光明. 城市隧道临近建筑物超深基坑支护理论与安全控制技术研究[D].中南大学，2012.

    [4]王颖轶. 基坑支护体系地震灾变特性及结构损伤状态评价方法研究[D].上海交通大学，2011.

    [5]刘杰. 深基坑开挖优化设计与下穿地铁隧道变形控制研究[D].合肥工业大学，2012.