论文部分内容阅读
摘要：随着城市化和地下空间开发利用的发展，我国基坑工程设计和施工水平有了很大的提高。对于每一个基坑而言，应根据场地工程地质和水文地质条件，基坑开挖深度和周边环境条件，选用合理的围护型式。SMW工法桩（三轴水泥搅拌桩内插型钢）由于连续套打，可兼作防渗帷幕，而型钢又可回收利用，且随着施工机械的进一步更新，各种土质均能适用，所以在深基坑支护中得到了较大应用。
关键词：深基坑；SMW工法桩；旋喷搅拌加劲桩
1 工程概况
嘉兴嘉悦大厦位于嘉兴市区，东南侧为已有建筑，西侧为越秀北路，路对面为市汽车西站，北侧为中山西路。该工程建筑物为一幢14层主楼和3层商业裙房，建筑高度53.65m，总建筑面积20954.02m2。场地形状近似为矩形，平面尺寸约为80m*39m，设两层地下室，设计±0.00标高相当于黄海高程3.10m，基坑开挖深度为9.60m，工程桩采用钻孔灌注桩。
本基坑平面尺寸不大，土质条件简单且土层分布较均匀，但开挖深度较大，且场地周边环境复杂，南侧为三幢4～6层早期居民楼，其中靠西南侧两幢居民楼采用浅基础，离基坑边缘最近处仅8.2m；西侧越秀南路和北侧中山西路，都是重要城市干道，道路下管线众多。
2 工程地质条件
基坑支护影响范围内各土层及其物理力学性质指标如下：
①填土：灰褐色，松散，上部以水泥块石夹砖块为主，下部以粘性土为主。
②粉质粘土：灰黄色，可塑～软塑，厚层状，含铁锰质斑点，局部粉粒含量高。
③粉质粘土：灰色，软塑为主,局部流塑,厚层状,含半腐植物残体，局部粉粒含量较高。
④1粉质粘土:灰绿色～褐黄色，可塑为主，局部硬塑，厚层状，含铁锰质斑点。
④2a砂质粉土: 灰黄色，稍密，水平层理，粘粒含量较高，局部夹粘性土团块。
④2砂质粉土:灰黄色，稍密～中密，水平层理，受铁锰质渲染，砂质较纯净。
⑤砂质粉土夹粉质粘土：灰色，稍密/软塑，水平层理，粘性土主要呈团块状分布，局部为薄层状，含云母石英等，土质不均匀。
⑥1粘土：灰绿色～灰黄色，硬塑，厚层状，含铁锰质斑点，局部粉粒含量稍高。
⑥2粉质粘土：灰黄色，可塑，厚层状，含少量铁锰质斑点，粉粒含量稍高。
各土层物理力学指标
3 水文地质条件
场区勘探深度以浅地下水主要为浅部孔隙潜水和深部承压水。孔隙潜水主要赋存于浅部②、③层土中。勘察期间，实测稳定水位埋深0.70～1.10m，标高在1.43～2.02m之间。潜水水位变化主要受控于大气降水垂直渗入补给，以及微地貌的控制，与附近河流有一定的水力联系，潜水水位年变化幅度在1.00～2.00m之间，抗浮设计水位标高可取2.50m，其他条件下设计水位标高可取1.00m。
承压水主要赋存于④2a、④2、⑤层土中。勘察期间，实测④2a、④2、⑤层中赋存的承压水水位埋深在2.00m左右，相当于标高0.50m。
4 基坑周边环境
该工程周边环境具体情况如下：
基坑东侧：东侧与32层名典公寓相邻，该侧与基坑边缘相距约10.0m。
基坑南侧：南侧为三幢4～6层早期居民楼，其中靠西南侧两幢居民楼采用浅基础，该侧离基坑边缘最近处仅8.2m。
基坑西侧：西侧为越秀南路，人行道下埋设有雨水、电力、通讯等管线（埋深约0.50～0.70m），该侧离基坑边缘最近处约11.0m。
基坑北侧：北侧为中山西路，人行道下埋设有雨水、电力、通讯等管线（埋深约0.50～0.70m），该侧与基坑边缘相距约9.5m。
5 基坑围护设计思路
本工程土质条件尚可，但各侧距离用地红线均很近，基坑周边管线很多，尤其西、北两侧距离道路近，开挖深度很深，大放坡方案及土钉墙方案没有实施的可能，重力式挡墙及悬臂式支护结构也不适用。
型钢水泥土搅拌墙因水泥搅拌桩连续施工，套打的水泥搅拌桩可兼作止水帷幕，无需另外设置止水帷幕。同时H型钢在地下室工程施工结束后可拔出再利用，材料损耗小，既节约造价，缩短工期，又环保节能，符合可持续发展的要求。
综合分析场地周边环境等因素，该工程基坑采用了型钢水泥土搅拌墙结合不同辅助支撑体系进行支护，具体围护设计方案如下(图1为围护结构平面布置图)：
（1）三轴水泥搅拌桩为φ850＠600，本幅桩内桩身搭接250mm，二幅桩之间套打一孔施工，桩位定位偏差不超过5cm，桩径偏差不超过1cm，垂直度偏差不超过0.5％。搅拌桩制作后应立即插入H型钢，一般间隔不超过30分钟；型钢插入误差按相应的规程控制。
（2）基坑西北角和基坑北侧，采用旋喷搅拌加劲桩进行辅助支撑。旋喷搅拌加劲桩直径φ500,内插钢绞线，每根钢绞线由7根钢丝绞合而成，桩外留1.0m以便张拉。旋喷搅拌加劲桩施工必须与施工工况相结合，下层土开挖时，上层的斜锚桩必须有7天以上的养护时间并已张拉锁定。
（3）基坑东北角、东南角、西南角和基坑南侧，采用装配式钢支撑进行辅助支撑，钢支撑应采用无变形、无裂纹的结构专用材料。
（4）土方开挖前施工单位应编制详细的土方开挖施工组织设计,土方开挖应在降水及坑内加固达到设计要求后进行,施工应遵循“先撑后挖，分层分段，留土护壁，限时开挖”的原则。坑底保留30cm厚土层，采用人工铲除整平，并防止坑底土体扰动。
（5）该基坑底部位于砂质粉土层，透水性很好，建议采用管井降低地下水。
6 简要实测资料
本基坑工程施工监测为2011年9月5日至2012年1月9日。基坑周边测斜孔深度20.0m，水位孔深度12.0m。
從监测结果来看，各测斜孔的水平位移都在安全范围之内，位移最大的为位于基坑西侧的CX5，该孔的最大位移为28.52mm，未超过警戒值。地下水位日变化幅度最大达到47cm，因降雨造成，各水位孔累计变化值均不超过1.0m。
另外，在基坑的周边建筑物、道路和管线等位置布置了大量沉降观测点，以动态观测基坑施工对周边环境的影响。事实上，由于整个施工过程围护体变形控制得很好，各沉降点的沉降速率和沉降量均未超过警戒值，有效地保护了周边建筑物的安全。
7 点评
桩撑、桩锚支护在深基坑中应用较广，桩型包括常规的钻孔灌注桩以及型钢水泥土搅拌墙（三轴水泥搅拌桩内插型钢，简称SMW），内支撑方面包括混凝土支撑、钢管支撑、型钢支撑。SMW工法桩由于连续套打，可兼作防渗帷幕，而型钢又可回收利用，且随着施工机械的进一步更新，各种土质均能适用，所以在深基坑支护中得到了较大应用。本基坑地下两层，开挖深度9.60m，采用SMW工法桩分别结合旋喷搅拌加劲桩和装配式钢支撑进行支护，充分利用了SMW工法桩的优点，基坑系统的强度、稳定均能得到有效保证，同时在工期和造价上也有一定的竞争力，对类似深度的基坑工程有一定的借鉴作用。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：深基坑；SMW工法桩；旋喷搅拌加劲桩
1 工程概况
嘉兴嘉悦大厦位于嘉兴市区，东南侧为已有建筑，西侧为越秀北路，路对面为市汽车西站，北侧为中山西路。该工程建筑物为一幢14层主楼和3层商业裙房，建筑高度53.65m，总建筑面积20954.02m2。场地形状近似为矩形，平面尺寸约为80m*39m，设两层地下室，设计±0.00标高相当于黄海高程3.10m，基坑开挖深度为9.60m，工程桩采用钻孔灌注桩。
本基坑平面尺寸不大，土质条件简单且土层分布较均匀，但开挖深度较大，且场地周边环境复杂，南侧为三幢4～6层早期居民楼，其中靠西南侧两幢居民楼采用浅基础，离基坑边缘最近处仅8.2m；西侧越秀南路和北侧中山西路，都是重要城市干道，道路下管线众多。
2 工程地质条件
基坑支护影响范围内各土层及其物理力学性质指标如下：
①填土：灰褐色，松散，上部以水泥块石夹砖块为主，下部以粘性土为主。
②粉质粘土：灰黄色，可塑～软塑，厚层状，含铁锰质斑点，局部粉粒含量高。
③粉质粘土：灰色，软塑为主,局部流塑,厚层状,含半腐植物残体，局部粉粒含量较高。
④1粉质粘土:灰绿色～褐黄色，可塑为主，局部硬塑，厚层状，含铁锰质斑点。
④2a砂质粉土: 灰黄色，稍密，水平层理，粘粒含量较高，局部夹粘性土团块。
④2砂质粉土:灰黄色，稍密～中密，水平层理，受铁锰质渲染，砂质较纯净。
⑤砂质粉土夹粉质粘土：灰色，稍密/软塑，水平层理，粘性土主要呈团块状分布，局部为薄层状，含云母石英等，土质不均匀。
⑥1粘土：灰绿色～灰黄色，硬塑，厚层状，含铁锰质斑点，局部粉粒含量稍高。
⑥2粉质粘土：灰黄色，可塑，厚层状，含少量铁锰质斑点，粉粒含量稍高。
各土层物理力学指标
3 水文地质条件
场区勘探深度以浅地下水主要为浅部孔隙潜水和深部承压水。孔隙潜水主要赋存于浅部②、③层土中。勘察期间，实测稳定水位埋深0.70～1.10m，标高在1.43～2.02m之间。潜水水位变化主要受控于大气降水垂直渗入补给，以及微地貌的控制，与附近河流有一定的水力联系，潜水水位年变化幅度在1.00～2.00m之间，抗浮设计水位标高可取2.50m，其他条件下设计水位标高可取1.00m。
承压水主要赋存于④2a、④2、⑤层土中。勘察期间，实测④2a、④2、⑤层中赋存的承压水水位埋深在2.00m左右，相当于标高0.50m。
4 基坑周边环境
该工程周边环境具体情况如下：
基坑东侧：东侧与32层名典公寓相邻，该侧与基坑边缘相距约10.0m。
基坑南侧：南侧为三幢4～6层早期居民楼，其中靠西南侧两幢居民楼采用浅基础，该侧离基坑边缘最近处仅8.2m。
基坑西侧：西侧为越秀南路，人行道下埋设有雨水、电力、通讯等管线（埋深约0.50～0.70m），该侧离基坑边缘最近处约11.0m。
基坑北侧：北侧为中山西路，人行道下埋设有雨水、电力、通讯等管线（埋深约0.50～0.70m），该侧与基坑边缘相距约9.5m。
5 基坑围护设计思路
本工程土质条件尚可，但各侧距离用地红线均很近，基坑周边管线很多，尤其西、北两侧距离道路近，开挖深度很深，大放坡方案及土钉墙方案没有实施的可能，重力式挡墙及悬臂式支护结构也不适用。
型钢水泥土搅拌墙因水泥搅拌桩连续施工，套打的水泥搅拌桩可兼作止水帷幕，无需另外设置止水帷幕。同时H型钢在地下室工程施工结束后可拔出再利用，材料损耗小，既节约造价，缩短工期，又环保节能，符合可持续发展的要求。
综合分析场地周边环境等因素，该工程基坑采用了型钢水泥土搅拌墙结合不同辅助支撑体系进行支护，具体围护设计方案如下(图1为围护结构平面布置图)：
（1）三轴水泥搅拌桩为φ850＠600，本幅桩内桩身搭接250mm，二幅桩之间套打一孔施工，桩位定位偏差不超过5cm，桩径偏差不超过1cm，垂直度偏差不超过0.5％。搅拌桩制作后应立即插入H型钢，一般间隔不超过30分钟；型钢插入误差按相应的规程控制。
（2）基坑西北角和基坑北侧，采用旋喷搅拌加劲桩进行辅助支撑。旋喷搅拌加劲桩直径φ500,内插钢绞线，每根钢绞线由7根钢丝绞合而成，桩外留1.0m以便张拉。旋喷搅拌加劲桩施工必须与施工工况相结合，下层土开挖时，上层的斜锚桩必须有7天以上的养护时间并已张拉锁定。
（3）基坑东北角、东南角、西南角和基坑南侧，采用装配式钢支撑进行辅助支撑，钢支撑应采用无变形、无裂纹的结构专用材料。
（4）土方开挖前施工单位应编制详细的土方开挖施工组织设计,土方开挖应在降水及坑内加固达到设计要求后进行,施工应遵循“先撑后挖，分层分段，留土护壁，限时开挖”的原则。坑底保留30cm厚土层，采用人工铲除整平，并防止坑底土体扰动。
（5）该基坑底部位于砂质粉土层，透水性很好，建议采用管井降低地下水。
6 简要实测资料
本基坑工程施工监测为2011年9月5日至2012年1月9日。基坑周边测斜孔深度20.0m，水位孔深度12.0m。
從监测结果来看，各测斜孔的水平位移都在安全范围之内，位移最大的为位于基坑西侧的CX5，该孔的最大位移为28.52mm，未超过警戒值。地下水位日变化幅度最大达到47cm，因降雨造成，各水位孔累计变化值均不超过1.0m。
另外，在基坑的周边建筑物、道路和管线等位置布置了大量沉降观测点，以动态观测基坑施工对周边环境的影响。事实上，由于整个施工过程围护体变形控制得很好，各沉降点的沉降速率和沉降量均未超过警戒值，有效地保护了周边建筑物的安全。
7 点评
桩撑、桩锚支护在深基坑中应用较广，桩型包括常规的钻孔灌注桩以及型钢水泥土搅拌墙（三轴水泥搅拌桩内插型钢，简称SMW），内支撑方面包括混凝土支撑、钢管支撑、型钢支撑。SMW工法桩由于连续套打，可兼作防渗帷幕，而型钢又可回收利用，且随着施工机械的进一步更新，各种土质均能适用，所以在深基坑支护中得到了较大应用。本基坑地下两层，开挖深度9.60m，采用SMW工法桩分别结合旋喷搅拌加劲桩和装配式钢支撑进行支护，充分利用了SMW工法桩的优点，基坑系统的强度、稳定均能得到有效保证，同时在工期和造价上也有一定的竞争力，对类似深度的基坑工程有一定的借鉴作用。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。