桩基内支撑在基坑支护中的应用

【摘要】本文通过对土质较松软的施工地区采取的深基坑支护工程的实例具体分析，对这种支护形式的应用进行了探索，总结出钻孔灌注桩加内支撑组合的支护结构相对传统的支护形式是一种经济、安全的支护方式，能够有效控制桩的位移与土体的隆起，达到了深基坑围护的良好效果。

【关键词】土钉墙排桩内支撑地质圆环

中图分类号： TV551.4 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

在中国南方地区土质较松软的地段，特别是沿海沿河滩涂回填区域的施工过程中，传统的施工支撑形式是排桩加两道支撑，但这种支撑形式虽说是有变形较小、容易控制的优点，但是却工期较长、造价高。因此现在施工中就经常采用一种钻孔灌注桩加内支撑支护体系的支护形式，内支撑中采用了钢支撑或现浇钢筋混凝土的方式，混凝土支撑因为布置灵活的特点得到了更为广泛的应用，特别是将混凝土的内支撑布置成了圆环形式充分发挥出混凝土材料对抗压强度高的优点以节约了混凝土用量，同时在施工中大大减少了土方的开挖和运输的难度，因而圆环形内支撑体系逐渐得到了越来越广泛的应用，并取得了显著的经济效果。

二、圆环式内支撑结构的特点

在软土地区特别是沿海沿河滩涂回填地区施工，对于开挖小于6米的基坑（条件是地质条件不复杂），如果能够解决水平放坡距离和坑底隆起的问题，就可以采取各种形式的复合支护形式，而对于开挖深度超过6米的深基坑，传统的支护形式就不能保证安全施工要求了，因此，采用钻孔灌注桩加内支撑支护体系的支护形式是目前在深基坑施工中的首选，由于支护工程毕竟是临时性的工程，支护结构在安全可靠有保证的情况下允许有一定的位移，要想降低工程造价，实现投资效益，这种钻孔灌注桩加内支撑支护体系能够充分发挥土钉支护和排桩支护的不同特点，是解决开挖7-12米深基坑支护设计的一种经济又安全的有效方法。

三、工程实例

1.工程施工场地地质条件

拟建场地位于×××地段，工程南北与河道相邻，地表水和地下水比较丰富，属于河岸滩涂地貌单元，是经过回填整平地，没有经过专门压实处理，周边环境较为复杂，必须要对土体的变形加以控制。

本项目主楼为18层酒店，框架采用剪力墙结构，裙楼5层，并且有2层地下室，相对于黄海高程4.50米地下室的底板顶的标高为-8.300米，基坑的开挖深度约为8.50-9.50米。

2.工程的地质及水文条件

在基坑开挖影响范围内，施工场地的土层分布特征从上而下表述如下：

（一）素填土成分：为稍湿～湿，比较松散，厚度为0.7～3.6米积土、粘性土填成，堆积时间约5～6年，没有经过专门的压实处理，并且混有混凝土块等。

（二）粗砂、砾砂成分：饱和，较松散～稍密，厚度为0.90～2.80米，由石英、长石沙里等组成，细砂的含量15～40%，粗砂的含量22～35%，中沙的含量6～25%，粘粒的含量9～30%，沙粒为棱角状。

（三）淤泥的成分：饱和流塑状态，较湿，可塑～硬，厚度是5.0～12.0米，含有机质、腐殖质等较多，摇振反应无，比较光滑，干强度较高，有韧性，局部混沙。

（四）粉质粘土成分：局部分布，较湿，可塑～硬，厚度是0.36～3.00米，主要是山粉粘粒组成的，含有石英粗砂、砾砂2～21%，无摇振反应，稍光滑，干硬度高，一般韧性。

（五）粗砂、砾砂成分：局部分布，饱和，稍松～中密，厚度是0.6～2.8米，山石英、长石沙组成，其中细粒的含量15～30%，粗粒的含量25～38%。中沙含量10～21%，细沙含量2～10%，粉、粘粒含量8～23%，沙粒为棱角状。

在基坑开挖的影响范围内，场地地下水主要为粗砂、砾砂、残积沙的砾质粘性土中的孔隙水，其中素填土属于较弱的透水层，淤泥和粉质土属于微透水层，是相对隔水层，粗砂、砾砂是强透水层，混合水位为1.2～3.1米。

3.基坑的支护设计方案

(一)本施工的基坑开挖深度并不大，之所以选择钻孔灌注桩加圆环形内支撑的支撑体系是基于以下原因：

（1）确保施工场地基坑周边环境的安全，由于周边环境较为复杂，开挖时就不可避免的会影响周边的建筑物以及地下管线，钻孔灌注加圆环形内支撑支护体系整体来说刚度较大，能够有效地控制周边的土体变形。

（2）地质条件的复杂性，存在透水性较强的砂层和较厚的淤泥层，基坑坑底以下3～8米还是淤泥层，所以基坑开挖后会造成较大的变形。

（二）支护方案：

（1）通过钻孔灌注桩来挡土

本项目的主楼采用钻孔灌注桩，质量能够得到保证，基坑支护桩也采用钻孔灌注桩的形式，钻孔灌注桩的直径1米，桩间距为1.8～2.0米，桩长16. 0～20.5米

（2）圆环形支撑的布置

由于内支撑是采用钢筋混凝土结构，它的竖向布置标高跟冠梁的标高相同，所以，竖向只设置一道支撑系统即可满足承载力要求，圆环形支撑是由山冠梁、环梁和连系梁共同组成。

（3）采用水泥土搅拌桩止水挡泥帷幕

基坑侧壁有砂层和流塑状态的淤泥层分布，所以止水帷幕就采用水泥土搅拌桩，这样经济、安全、合理，水泥搅拌桩的止水帷幕也能挡住桩间的淤泥流出，起到很好的挡泥效果。

4.支护结构的计算

基坑支护结构设计的计算分为两部分进行

(一)支护剖面的计算，包括支护桩的内力与位移计算，配筋计算、抗倾覆稳定性的验算、整体稳定的验算、抗管涌的验算、抗隆起的验算等等。

(二)支撑系统的计算

基坑支撑系统设计的计算要考虑空间协同作用的三维整体分析方法，在计算过程中应该满足支护桩顶的位移和支撑系统的相应位置位移相同，这样能够保证计算结果的合理性，在计算过程中并没有考虑圆环梁的温度应力，是因为圆环梁的长度较长，并且支撑系统是多次超静结构，因此在配筋时要考虑温度应力的影响，避免产生过大的裂缝，对于这一点在设计圆环梁支撑系统时必须注意。

5.支护工程的实施与检测

本项基坑工程从2010年开始土方的开挖，至2010年4月回填完毕，施工过程中对基坑进行了全面检测，主要监测内容为：

(一)基坑坡顶的沉降监测

基坑开挖后卸载和基坑外的地下水位的下降都会引起坑外侧施工主体的沉降，因此在坑外地面也布设了4个沉降观测点，用DSZ2自动安平水准仪和FSI光学平板测微器来按照国家二等水准测量精度对沉降情况要求进行了观测。然后埋设测斜管利用测斜仪检测在施工期间深层土体的水平位移变化，包括水平位移量、水平位移速度和发生水平位移的深度。

(二)基坑坡顶与围护桩冠梁顶部的水平位移检测

在基坑冠梁顶部每20-30m布设一个水平位移观测的标志点，一共设30个，在距离基坑70～90m处设立4个基准点，并假设坐标，建立坐标系

四、结束语

本文通过在某基坑施工工程中对钻孔灌注桩圆环形内的支撑支护体系的应用得出以下结论：

1.通过对深层土体水平位移的检测和水平位移的计算，对比结果分析，说明计算水平位移值较为符合，能满足工程安全要求。

2.混凝土圆环形内支撑充分发挥了混凝土材料的抗压强度高特点，大大减少了土方的开挖与运输的难度，值得业内在实际施工过程中推广使用。

3.在支撑体系计算过程中没有考虑圆环梁的温度应力，主要是因为圆环梁的长度长、支撑系统为多次超静结构，因此在配筋时要考虑温度应力的影响，避免产生过大的裂缝，在设计圆环梁支撑系统时应该注意。

4.采用支护桩加内支撑形式的基坑工程，在内力计算时采用传统方法和弹性支点法得出的结果相差不大，说明传统方法在支护桩的内力计算方面也能满足工程要求。

参考文献：

[1]龚晓南，高有潮，深基坑工程设计与施工手册[M].北京，中国建筑工业出版社，2001

[2]林宗元，岩土工程治理手册[M]沈阳，辽宁科学技术出版社，1993

[3]JGL120-99，建筑基坑支护技术规程[S],北京，北京建筑工业出版社，1999