钻孔桩+内支撑+双排旋喷桩的组合支护在基坑围护中的适用性研究

摘要：在稳定性极差的地基基坑围护中，钻孔桩+内支撑+双排旋喷桩支护方案能有效围护基坑，有效地防止了基坑的不稳定性引起的破坏，它既安全可靠，又经济快捷。

关键词：钻孔桩+内支撑+双排旋喷桩；基坑围护；稳定性验算；支护设计

Abstract: the stability of the foundation pit supporting poor, bored pile + interior support + double row jet grouting pile foundation pit supporting schemes can effectively palisade, effective to prevent the instability of foundation pit cause damage, it is safe and reliable, and the economy quickly.

Keywords: drilling pile + interior support + double row jet grouting pile; Pit enclosure; Stability checking; Supporting design

中图分类号： TV551.4文献标识码：A文章编号：

1 工程概况

龙江立交下穿地道位于佛山市顺德区龙江镇内，地貌上属珠江三角洲冲积平原，地势较平坦，河涌两侧厂房、民居密集。为保证基坑开挖不影响周围的厂房和民居，必须对基坑进行支护，经综合比较和优化围护设计，决定采用钻孔桩+内支撑+双排旋喷桩对该地道的闭口段（K9+285～K9+378）围护基坑。

2 地质条件

围岩级别为Ⅵ，主要为人工填土、冲积粉质粘土、粉砂夹淤泥质粉质粘土组成，稳定性极差，基坑开挖应对两壁进行加固支护处理，地道底板主要为淤泥质粉质粘土、粉砂夹淤泥质粉质粘土、粉细砂，强度低，具有软基和饱和砂土地震液化问题，工程地质条件差。地下水量丰富。地下水位标高为0.87～2.5m。

3支护方案比选

(1)根据基坑环境条件,本工程可选用支护方案有两类:一类是不放坡台阶,直立支护开挖;一类是适量放台阶,再直立支护开挖。放坡开挖适用于地基土质较好，开挖深度不大以及施工现场有足够的放坡场所。结合本工程实际，本工程周边有较多高层建筑物，为减少支护结构造价,同时充分利用基坑周边具有一定放坡条件以及缩短支护施工周期,最终选择了适量放坡台阶部分采用支护结构的方案。

(2)支护结构选择

支护体系应有的要求：

①保证基坑四周边坡土体的稳定性，同时满足施工有足够空间；

②保证基坑周边相邻建筑物或地下管线等设施在基坑支护施工期间不受损害，即坑壁土体的变形，包括地面和地下土体的垂直和水平位移要控制在允许范围；

③通过截水、降水、排水等措施，保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。

结合隔水措施,适用于本基坑支护的方案包括:

①SMW工法

SMW工法的主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，特别适合城市中的深基坑工程。

满足该工程的SMW工法采用墙厚1000 mm，嵌固深度8800 mm，内插600mm，高截面积为180 cm2 ，惯性矩为1400 cm4 的工字形钢板。

②地下连续墙

地下连续墙具有施工震动小、噪声低，墙体刚度大，防渗性能好，对周围地基无扰动等优点，对土壤的适应范围很广，但在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大,可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题。地下连续墙如果用作临时的挡土结构，费用高，废泥浆的处理比较麻烦。

③悬臂式支护结构具有结构设计与施工工艺相对简单，占用空间小，适应适用于地基土质较好，开挖深度较浅的基坑工程。尤其不适用于周边高层建筑物较多、地基土质条件复杂的环境。

④拉锚式支护结构不宜用于软粘土地层中。

⑤土钉墙支护结构适合地下水位以上的粘性土、砂土和碎石土等地层，不适合于淤泥或淤泥质土层。

⑥内撑式支护结构适合于各种地基土层，设置的内支撑会占用一定的空间。

满足本工程的内撑式支护结构采用钻孔桩+内支撑+双排旋喷桩：围护结构为Φ1200钻孔桩+内支撑+双排旋喷桩Φ500止水幕墙，钻孔桩间距130，内支撑采用Φ600，t=14钢管。基坑深度8.6～9.53m之间，放坡后在4.6～5.53m之间.泵房局部开挖深度为13.13m。其中，对K9+285～K9+378段开挖至冠梁底以下3.0m，进行第一道横向钢支撑施工，钢支撑施工完毕后，继续开挖至6.5m，再进行第二道横向钢支撑施工，钢支撑施工完毕后，直接开挖至基坑底标高（放坡后基坑开挖深度在4.6～5.53m之间）。

对以上几种方案,从费用、技术可行性、工期等3个方面进行对比,结合本工程实际，综合各种因素最终选择钻孔桩+内支撑+双排旋喷桩的支护方案。

4 支护设计

4.1 排桩支护：基坑安全等级为二级；地面附加荷载采用q =20 kPa。

我国工程界常采用三角形分布土压力模型和经验的矩形土压力模型。当墙移比较大时，一般采用三角形土压力模型，否则采用矩形土压力模型。在用“m”法计算支护设计时，一般采用矩形土压力模型。

m法的基本原理：在计算桩的水平抗力的时候，一般采用线弹性地基反力法（基床系数法），即假设桩侧土为Winkler离散线性弹簧，不考虑桩土之间的黏着力和摩阻力，假定土的抗拉强度为零，既弹簧只受压而不受拉，可以得出任一深度桩侧土反力与该点的水平位移成正比。即： p=k(z)*y*b0

其中，y为桩的水平位移，bo为桩的计算宽度，k(z)为桩的水平变形系数。

k(z)的确定方法有常数法、抛物线法、m法等四种，其中最著名的和应用最广的就是m法，即：

k(z)=m*z

就是说，k(z)随深度线性增加，m为土的水平抗力系数的比例系数。

土压力模型

弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:

4.2 结构计算：计算方法采用m法，根据本工程的地质水文勘察数据各工况的内力计算如下。

第一道钢支撑（3米）的内力计算 第二道钢支撑（6.5米）的内力计算

由以上两种工况的内力图可知，该支护结构受力简明、合理。

4.3 稳定性验算

4.3.1 整体稳定验算

计算方法：瑞典条分法

滑裂面数据如下：圆弧半径(m) R = 15.796，圆心坐标X(m) X = 0.452，圆心坐标Y(m) Y = 6.778。

整体稳定安全系数 Ks = 3.512≥1.3，基坑整体稳定性满足要求。

4.3.2 抗倾覆稳定性验算

抗倾覆安全系数:

式中：Mp――被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,。

Ma――主动土压力对桩底的倾覆弯矩；锚固力计算依据锚杆实际锚固长度算。

支撑1和支撑2的抗倾覆安全系数Ks 分别为3.683和4.260，取较小者Ks = 3.683 ≥ 1.200，故该支护方案的抗倾覆稳定性满足规范要求。

4.3.3抗隆起验算

Prandtl(普朗德尔)公式(Ks ≥ 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

计算得Nq=12.326,Nc=22.851,Ks=40.811≥1.1，满足规范要求。

4.3.4 抗管涌验算

抗管涌稳定安全系数(K ≥ 1.5):

式中： K = 5.660 ≥ 1.5, 满足规范要求。

4.3.5 承压水验算

式中： Ky = 44.67/30.00 = 1.48 ≥ 1.05,基坑底部土抗承压水头稳定。

5 施工现场

施工中的基坑支护

6 结语

①、本工程采用钻孔桩+内支撑+双排旋喷桩支护基坑，该组合支护结构受力明确，操作简单可行，支护结构施工安全可靠、高效有序，工期比其他方案均有所缩短，支护费用也略有减小，尤其在密集建筑群中施工，该组合支护对原有建筑物影响很小，施工进度快，工期短，它有效保证了周围建筑的稳定性，保障了支护体系的安全可靠性。

②、通过对基坑围护结构的设计、施工技术研究，为围护结构的设计、施工技术提供了新思路，为类似工程提供了施工依据。

③、通过对该工程组合支护施工技术的进一步研究、应用，进一步成熟了基坑围护的施工技术。

目前该组合支护施工正常，基坑围护处于可控状态，达到了预期效果。笔者认为在稳定性差的软土地基基坑围护中应优先考虑采用钻孔桩+内支撑+双排旋喷桩的支护组合支护方案。

参考文献

[1] 陈仲颐，叶书麟．基础工程学[M]．北京：中国建筑工业出版社出版，1991．

[2] 刘建航，候学渊．基坑工程手册[M]．北京：中国建筑工业出版社出版。1999．

[3] 赵明华，俞晓．土力学与基础工程[M]．武汉：武汉理工大学出版社出版，2008．

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