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中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
本项目位于城市中心地段，基坑南侧及东侧为城市道路，北侧为距离基坑边缘29m的12层建设银行办公楼，西侧为距离基坑边缘17m的8层高的商业大厦，基坑平面位置布置见图1所示。
本工程为地下两层，地上十七层（局部九层、六层）的钢筋砼剪力墙结构，集融商业、停车场、公寓于一体的综合楼，总建筑面积16809m2，建筑总高68.8m。
高层基础采用大直径钻孔灌注桩（端承桩），桩端支承于风化白云岩中，岩石极限端阻力为15000KPa。地下室底板标高为7.90m，实际挖土深度7.5～8.2m。
2工程地质及水文地质条件
根据本次勘察结构图，整个场地地基土除上部为厚度不一杂填土外，其下为坡残积地层，下卧为侏罗—白垩纪泥质粉砂岩。根据土的物理力学性质差异及其工程特性分述如下：
①层—填土（耕土）：褐黄色，主要以粘性土为主，偶夹风化碎石，局部地段为耕土层，该层成分杂乱，固结差，结构松散，厚度为0.9～5.1m；②层—粉质粘土：褐红、褐黄色，可塑状态、干强度低、韧性中等，局部为粉砂，厚度为2.3～6.2m；③层—风化泥质粉砂岩：褐红色及褐黄色，已基本风化成粉砂状，局部夹薄层强风化岩层呈碎块状，整块场地均布，厚大于21m。
场地地下水有基岩孔隙、裂隙承压水类型，地下水埋深为-5.1m，由大气降水及上覆盖土层孔隙水补给。
3基坑降水及围护方案
3.1基坑围护方案
因基坑周边为房屋建筑及市政道路，无放坡开挖条件，根据基坑深度、地质水文条件及周边建筑分布情况，拟采用以间隔式钻孔灌注护坡桩与土针墙联合支护方式，具体初步设计如下：
护坡桩拟采用φ1200m的C30混凝土钻孔灌注桩，桩中间距为2m，桩配筋为22Φ25，箍筋为φ8@200mm。桩顶标高为+0.20m，桩插入土基坑深度未定，需通过受力计算来决定。桩顶封闭圈梁采用宽1.2m，高0.6m。配筋16φ16，砼强度C30。
桩间设土钉墙，其主要技术参数如下：
1）土钉孔径：土钉钻孔直径为110mm，采用机械或洛阳铲成孔；
2）钻孔深度，在圈梁底往下3m高度内为1.5m，其余部分为2.0m；
3）钻孔间距：水平间距为2.0m，竖向间距为1.2m；
4）锚杆及布置：锚杆采用HRB335级热轧带肋Φ22钢筋；梅花形布置；
5）网片钢筋及喷射砼：采用φ6.5钢筋，间距250mm钢筋网片，喷射C20混凝土厚100mm。
3.2降水方案
基坑降水采用管井降水法，沿基坑设82眼管井，管井间距为8m，井深15m，管径为60cm。共设两个抽水泵站不间断进行抽水，使地下水位降到基坑底以下2m，以获得干燥的施工环境。
基坑围护布置如图1所示。
图1 基坑平面位置布置及支护图
4基坑支护受力检算
由支护的结构形式可知，主要由混凝土灌注孔桩承受基坑壁的荷载，因此关键是孔桩的受力检算。以下以承受最不利荷载处的孔桩进行承载力验算及确定孔桩入土深度，以确保结构安全，计算简图如图2所示。
孔桩最不利荷载处各土层的加权平均参数经计算为：φ=26°，c=16kPa，=19.3 kN/m3。其结构算简图如图2所示，考虑到基坑下的摩擦力，计算被动土压力系数时采用土与桩的摩擦角δ=2/3×φ=17.3°进行计算。
图2孔桩计算简图
4.1插入深度计算
桩后主动土压力系数，。
桩前被动土压力系数
主动土压力强度41.88kN/m2
u=(20×0.39+41.88)/77.39=0.64m
=8.2+0.64=8.84
=20×0.39×8.2+1/2×41.88×8.2=235.7kN/m
主动土压力合力作用点距桩顶距离a=(20×0.39×8.2×8.2/2+1/2×41.88×8.2×2/3×8.2)/235.7=5.1m
按下式进行计算：
将数据代入上式，整理得
解上式得：
所以埋深（计算出的值增加20%）：
t=1.2×5.54+0.64=7.29m
从计算可得，孔桩最少埋深为7.29m，综合考虑其它因素，施工时实际采用的埋深为13m。即桩总长为13+8.2=21.2m，经按13m入土深度进行稳定性复核，得稳定安全系数为2.1。
4.2进行孔桩最大弯矩计算
孔桩的最大弯矩处为剪力Q=0处，设从0点往下处Q=0，按下式进行计算：
因桩的中间距为2m，所以
4.2桩体抗弯强度校核计算、
混凝土抗弯强度为14.3N/mm2，钢筋抗拉强度为310N/mm2，桩半径为600mm，桩身均匀配筋为22根Φ25mm，主筋距桩中心距离为rs=570mm。则有效混凝土面积A=113×106mm2，主筋的截面积AS=10793.8mm2
受拉钢筋混凝土的相对面积为：
at=1.25-2a=0.39
桩的极限抗弯弯矩按下式计算：
＞
从以上的计算分析可知，孔桩的稳定性及抗弯强度满足安全施工要求。
5 变形监测
鉴于岩土工程的复杂性及本基坑工程的重要性，本工程采用信息化施工方法，边施工边监测，及时反馈监测结果，以掌握基坑边坡、周边建筑物沉降及变形情况，分析边坡稳定状况；观测围护结构在受土体分步开挖压力所引起的水平位移和竖向位移，以掌握围护结构分步受压的稳定情况，对位移数据及时分析，如位移过大时，及时分析原因，有问题及时解决。确保基坑及周边建筑物的安全。
1）观测项目的设定及观测办法
本工程根据设计和施工的实际要求，选择进行支护结构水平位移、竖向位移观测，周围建筑物和地下管线变形。在基坑每侧选择有代表性的6根护坡孔桩作为监测对象，设置水平位移及竖向位移观测点，观测点间距20～30m。在待观测的建设银行办公楼、商业大厦及其它构筑物上设置足够的观测点。
在基坑开挖深度3倍距离外设置监测基准点，采用自动安平精密水准仪及全站仪等仪器进行位移及沉降量的观测。
基坑开挖前测得初始读数。在开挖过程中，每天观测两次。如发现位移量较大或有突变时，则应加强观测，每间隔6小时观测一次；观测阶段由土方开挖开始至土方回填完毕。
将每次测定的位移及沉降量数据，填入表格，绘制各测点的位移量与时间关系曲线图。基坑回填完成后，再持续观测一周，每天两次，观测结果表明位移稳定后，停止观测，提交位移观测报告。
2）监测控制基准、警戒值
变形监测前根据本项目的客观实际情况和设计计算书，事先确定了位移及变形警戒值，据以判断变形、沉降是否会超过允许的范围，判断围护结構及建筑物是否安全可靠。否则需要改变施工顺序或调整支护设计参数。因此，确定监测项目的警戒值是至关重要的。
根据设计及规范要求，并结合我方多年实践经验，确定警戒点及警戒值：
a）警戒点：S-T曲线的突变点为警戒点，出现警戒点时应及时反馈信息。
b）警戒值：经综合考虑本工程允许最大水平及竖向位移量为30mm，当天最大水平及竖向位移量不超过3mm。
3）监测数据处理及信息反馈
随施工进度严格按要求进行上述各施工监测内容，监测人员根据开挖部位、步骤及时监测，及时绘制测值随时间变化图、速度变化趋势图、加速度变化趋势图，并依据变化曲线及速率判断相应测点的变化趋势，及时反馈于施工，必要时采用回归分析推测测试终值。
数据整理：把原始数据通过一定的方法，如按大小的排序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征值计算，离群数据的取舍。
数据的曲线拟合：在取得一定监测数据后，绘制位移时态变化曲线图，然后寻找一种能够较好反映数据变化规律和趋势的函数关系式，对下一阶段的监测数据进行预测，防患于未然。当检测数据出现警戒点或变形量超过警戒值时，分析原因，及时采取补救措施，必要时修改支护设计参数。
4）测试结果及分析
通过监测数据记录可看出，基坑开挖到底部后，围护孔桩达到最大桩顶位移，本项目最大值为靠近建设银行办公楼侧的一个观测点，其值为8.6mm，其余观测点的数值在3.5～7.9mm之间，均未超出安全区域。在进行基坑开挖初期，位移变化显著，后期逐渐减少直到停止，施工中没有产生位移突变现象。
周边建筑和管线监测记录表明，沉降量最大值为3.1mm，说明基坑外围土体处于稳定的安全状态。
6结束语
在本项目的支护设计中，针对周边建筑情况及地质构成，选择了使用钻孔灌注桩结合土针墙的综合支护方案，并对钻孔灌注桩的插入深度进行了计算。同时也对钻孔灌注桩的抗弯强度进行了验算，确保施工安全。
在后续基坑土方开挖及地下楼层施工过程中，基坑边坡未发生土方坍塌及支护变形超警戒值位移及其它危及施工安全的现象，证明采取的基坑围护方案是安全有效的。
参考文献
[1] 杨嗣信·高层建筑施工手册[M]·北京：中国建筑工业出版社，2009，06。
[2] GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]·北京：中国建筑工业出版社，2010，08。
1工程概况
本项目位于城市中心地段，基坑南侧及东侧为城市道路，北侧为距离基坑边缘29m的12层建设银行办公楼，西侧为距离基坑边缘17m的8层高的商业大厦，基坑平面位置布置见图1所示。
本工程为地下两层，地上十七层（局部九层、六层）的钢筋砼剪力墙结构，集融商业、停车场、公寓于一体的综合楼，总建筑面积16809m2，建筑总高68.8m。
高层基础采用大直径钻孔灌注桩（端承桩），桩端支承于风化白云岩中，岩石极限端阻力为15000KPa。地下室底板标高为7.90m，实际挖土深度7.5～8.2m。
2工程地质及水文地质条件
根据本次勘察结构图，整个场地地基土除上部为厚度不一杂填土外，其下为坡残积地层，下卧为侏罗—白垩纪泥质粉砂岩。根据土的物理力学性质差异及其工程特性分述如下：
①层—填土（耕土）：褐黄色，主要以粘性土为主，偶夹风化碎石，局部地段为耕土层，该层成分杂乱，固结差，结构松散，厚度为0.9～5.1m；②层—粉质粘土：褐红、褐黄色，可塑状态、干强度低、韧性中等，局部为粉砂，厚度为2.3～6.2m；③层—风化泥质粉砂岩：褐红色及褐黄色，已基本风化成粉砂状，局部夹薄层强风化岩层呈碎块状，整块场地均布，厚大于21m。
场地地下水有基岩孔隙、裂隙承压水类型，地下水埋深为-5.1m，由大气降水及上覆盖土层孔隙水补给。
3基坑降水及围护方案
3.1基坑围护方案
因基坑周边为房屋建筑及市政道路，无放坡开挖条件，根据基坑深度、地质水文条件及周边建筑分布情况，拟采用以间隔式钻孔灌注护坡桩与土针墙联合支护方式，具体初步设计如下：
护坡桩拟采用φ1200m的C30混凝土钻孔灌注桩，桩中间距为2m，桩配筋为22Φ25，箍筋为φ8@200mm。桩顶标高为+0.20m，桩插入土基坑深度未定，需通过受力计算来决定。桩顶封闭圈梁采用宽1.2m，高0.6m。配筋16φ16，砼强度C30。
桩间设土钉墙，其主要技术参数如下：
1）土钉孔径：土钉钻孔直径为110mm，采用机械或洛阳铲成孔；
2）钻孔深度，在圈梁底往下3m高度内为1.5m，其余部分为2.0m；
3）钻孔间距：水平间距为2.0m，竖向间距为1.2m；
4）锚杆及布置：锚杆采用HRB335级热轧带肋Φ22钢筋；梅花形布置；
5）网片钢筋及喷射砼：采用φ6.5钢筋，间距250mm钢筋网片，喷射C20混凝土厚100mm。
3.2降水方案
基坑降水采用管井降水法，沿基坑设82眼管井，管井间距为8m，井深15m，管径为60cm。共设两个抽水泵站不间断进行抽水，使地下水位降到基坑底以下2m，以获得干燥的施工环境。
基坑围护布置如图1所示。
图1 基坑平面位置布置及支护图
4基坑支护受力检算
由支护的结构形式可知，主要由混凝土灌注孔桩承受基坑壁的荷载，因此关键是孔桩的受力检算。以下以承受最不利荷载处的孔桩进行承载力验算及确定孔桩入土深度，以确保结构安全，计算简图如图2所示。
孔桩最不利荷载处各土层的加权平均参数经计算为：φ=26°，c=16kPa，=19.3 kN/m3。其结构算简图如图2所示，考虑到基坑下的摩擦力，计算被动土压力系数时采用土与桩的摩擦角δ=2/3×φ=17.3°进行计算。
图2孔桩计算简图
4.1插入深度计算
桩后主动土压力系数，。
桩前被动土压力系数
主动土压力强度41.88kN/m2
u=(20×0.39+41.88)/77.39=0.64m
=8.2+0.64=8.84
=20×0.39×8.2+1/2×41.88×8.2=235.7kN/m
主动土压力合力作用点距桩顶距离a=(20×0.39×8.2×8.2/2+1/2×41.88×8.2×2/3×8.2)/235.7=5.1m
按下式进行计算：
将数据代入上式，整理得
解上式得：
所以埋深（计算出的值增加20%）：
t=1.2×5.54+0.64=7.29m
从计算可得，孔桩最少埋深为7.29m，综合考虑其它因素，施工时实际采用的埋深为13m。即桩总长为13+8.2=21.2m，经按13m入土深度进行稳定性复核，得稳定安全系数为2.1。
4.2进行孔桩最大弯矩计算
孔桩的最大弯矩处为剪力Q=0处，设从0点往下处Q=0，按下式进行计算：
因桩的中间距为2m，所以
4.2桩体抗弯强度校核计算、
混凝土抗弯强度为14.3N/mm2，钢筋抗拉强度为310N/mm2，桩半径为600mm，桩身均匀配筋为22根Φ25mm，主筋距桩中心距离为rs=570mm。则有效混凝土面积A=113×106mm2，主筋的截面积AS=10793.8mm2
受拉钢筋混凝土的相对面积为：
at=1.25-2a=0.39
桩的极限抗弯弯矩按下式计算：
＞
从以上的计算分析可知，孔桩的稳定性及抗弯强度满足安全施工要求。
5 变形监测
鉴于岩土工程的复杂性及本基坑工程的重要性，本工程采用信息化施工方法，边施工边监测，及时反馈监测结果，以掌握基坑边坡、周边建筑物沉降及变形情况，分析边坡稳定状况；观测围护结构在受土体分步开挖压力所引起的水平位移和竖向位移，以掌握围护结构分步受压的稳定情况，对位移数据及时分析，如位移过大时，及时分析原因，有问题及时解决。确保基坑及周边建筑物的安全。
1）观测项目的设定及观测办法
本工程根据设计和施工的实际要求，选择进行支护结构水平位移、竖向位移观测，周围建筑物和地下管线变形。在基坑每侧选择有代表性的6根护坡孔桩作为监测对象，设置水平位移及竖向位移观测点，观测点间距20～30m。在待观测的建设银行办公楼、商业大厦及其它构筑物上设置足够的观测点。
在基坑开挖深度3倍距离外设置监测基准点，采用自动安平精密水准仪及全站仪等仪器进行位移及沉降量的观测。
基坑开挖前测得初始读数。在开挖过程中，每天观测两次。如发现位移量较大或有突变时，则应加强观测，每间隔6小时观测一次；观测阶段由土方开挖开始至土方回填完毕。
将每次测定的位移及沉降量数据，填入表格，绘制各测点的位移量与时间关系曲线图。基坑回填完成后，再持续观测一周，每天两次，观测结果表明位移稳定后，停止观测，提交位移观测报告。
2）监测控制基准、警戒值
变形监测前根据本项目的客观实际情况和设计计算书，事先确定了位移及变形警戒值，据以判断变形、沉降是否会超过允许的范围，判断围护结構及建筑物是否安全可靠。否则需要改变施工顺序或调整支护设计参数。因此，确定监测项目的警戒值是至关重要的。
根据设计及规范要求，并结合我方多年实践经验，确定警戒点及警戒值：
a）警戒点：S-T曲线的突变点为警戒点，出现警戒点时应及时反馈信息。
b）警戒值：经综合考虑本工程允许最大水平及竖向位移量为30mm，当天最大水平及竖向位移量不超过3mm。
3）监测数据处理及信息反馈
随施工进度严格按要求进行上述各施工监测内容，监测人员根据开挖部位、步骤及时监测，及时绘制测值随时间变化图、速度变化趋势图、加速度变化趋势图，并依据变化曲线及速率判断相应测点的变化趋势，及时反馈于施工，必要时采用回归分析推测测试终值。
数据整理：把原始数据通过一定的方法，如按大小的排序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征值计算，离群数据的取舍。
数据的曲线拟合：在取得一定监测数据后，绘制位移时态变化曲线图，然后寻找一种能够较好反映数据变化规律和趋势的函数关系式，对下一阶段的监测数据进行预测，防患于未然。当检测数据出现警戒点或变形量超过警戒值时，分析原因，及时采取补救措施，必要时修改支护设计参数。
4）测试结果及分析
通过监测数据记录可看出，基坑开挖到底部后，围护孔桩达到最大桩顶位移，本项目最大值为靠近建设银行办公楼侧的一个观测点，其值为8.6mm，其余观测点的数值在3.5～7.9mm之间，均未超出安全区域。在进行基坑开挖初期，位移变化显著，后期逐渐减少直到停止，施工中没有产生位移突变现象。
周边建筑和管线监测记录表明，沉降量最大值为3.1mm，说明基坑外围土体处于稳定的安全状态。
6结束语
在本项目的支护设计中，针对周边建筑情况及地质构成，选择了使用钻孔灌注桩结合土针墙的综合支护方案，并对钻孔灌注桩的插入深度进行了计算。同时也对钻孔灌注桩的抗弯强度进行了验算，确保施工安全。
在后续基坑土方开挖及地下楼层施工过程中，基坑边坡未发生土方坍塌及支护变形超警戒值位移及其它危及施工安全的现象，证明采取的基坑围护方案是安全有效的。
参考文献
[1] 杨嗣信·高层建筑施工手册[M]·北京：中国建筑工业出版社，2009，06。
[2] GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]·北京：中国建筑工业出版社，2010，08。