论文部分内容阅读
赵媛1 张强2
江苏省建苑岩土工程勘测有限公司 江苏南京 210029
摘要：PCMW工法作为一种新型的基坑支护方式近年来在华东地区得到广泛的应用。文章结合南京某中学地下车库基坑支护设计和监测资料，详细分析了支护结构设计和施工开挖过程中位移、沉降等变化情况，为类似工程设计、施工提供有益的参考。
关键词：深基坑；PCMW工法；三轴搅拌桩；预应力高强管桩；基坑监测
引言
PCMW工法，亦称管桩水泥土复合挡墙，近几年来作为一种新型的基坑支护方式在华东地区得到广泛的应用。该支护形式是相互套接的三轴水泥土搅拌桩内插入预应力高强混凝土管桩，从而形成兼具截水和挡土功能的复合支护结构。PCMW工法支护同时发挥了水泥土搅拌桩止水和混凝土管桩挡土的特点，与常用的灌注桩加止水帷幕支护形式相比，节省支护结构占地空间，节约建筑材料（钢材、混凝土），造价相对经济，且施工过程快捷、环保。本文结合南京某中学地下车库基坑支护设计和监测资料，详细分析了支护结构设计和施工开挖过程中位移、沉降等变化情况，为类似工程设计、施工提供有益的参考。
1、工程概况
南京某中学地下车库位于南京某中学校园内，一层地下室，框架结构。基坑面积2140m2，周长约215m。±0.00相当于绝对标高10.90m，基坑实际挖深6.00m。
2、基坑周边环境条件
东侧为2层艺术教学楼（桩基础），地下室外墙距其最近距离约6.50m。
南侧为2层体育馆（桩基础），地下室外墙距其最近距离约7.90m。
西侧校门外为中山南路（城市主干道，其下有正在运营中的地铁一号线，地铁隧道顶板位于地面下15.00m），地下室外墙距道路红线约21.0m。
北侧为6层办公楼（桩基础），地下室外墙距其最近距离约10.40m。
场地内北侧有2棵雪松，此外基坑西侧有一片树林，建设单位要求在基坑施工过程中确保其安全。
图1 基坑支护平面布置图以及监测点平面布置图
3、工程地质概况
3.1 岩土层分布
根据岩土工程勘察报告，基坑开挖范围内土层情分别为杂填土、粉细砂、粉质粘土、粘土等。岩土层物理力学性质指标见表1。
表1 岩土层物理力学性质指标
土 层 名 称 重 度 固 快 指 标 渗透系数
γ C Φ KV KH
kN/m3 kPa 度 （
①-1 杂填土 （18.2） （8.0） （12.0） 5.0 5.0
② 粉细砂 18.8 8.6 29.7 17 50
③1 粉质粘土 19.8 29.7 16.1 0.0032 0.0016
3.2 场地地下水
拟建场地地下水类型有两种，分别为潜水和微承压水。
潜水主要福存于①层杂填土、②层粉细砂中，含水层厚度15.0m左右。①层杂填土结构松散，密实度差，透水性好，且含水量较丰富。②层粉细砂，饱和，稍密，透水性好。潜水初见水位在自然地面下埋深1.90～2.20m，稳定水位在自然地面下1.60～1.80m，水位标高在9.20m左右。该地下水补给来源主要为大气降水及地表水，水位变化受季节变化影响较大，年变化幅度1.0m左右。
微承压水主要赋存于④层粉土和⑤层粉细砂中，含水层厚度7.00m左右。根据南京地区经验，该层承压水水头埋葬在自然地面下4.00～7.00m，水位标高在7.00～4.00m。
本设计中地下水位标高按自然地面下1.50m考虑。
4、基坑支护方案
基坑实际挖深6.00m，且周边环境较复杂。根据本基坑的周边环境要求及开挖深度确定基坑西侧侧壁安全等级为一级，重要性系数取1.1，其余侧侧壁安全等级为二级，重要性系数取1.0。综合考虑本工程的特点、周边环境情况以及工程地质概况，本着安全、经济、方便施工的原则，本工程的基坑支护设计方案如下：
4.1 挡土及止水结构
整个基坑采用PCMW工法进行挡土止水，即在Φ850@1200的三轴深搅桩内插入PHC-600（110）B-C80型预应力高强管桩形成复合挡墙，兼挡土及止水于一体的支护结构形式。管桩间距1200，三轴深搅桩作为止水帷幕，要求进入③-1层粉质粘土层形成全封闭的止水帷幕。
基坑西侧由于临近中山南路（其下有正在运营的地铁一号线），该侧每隔一定距离设置一组双排桩（Φ600@2400的钻孔灌注桩）以控制该侧支护结构的拆撑变形。同时在基坑西侧及基坑中部坑底以下采用三轴深搅桩加固（搭接100），加固范围为坑面以下3.0m。
此外在需保护的树木周边超前设置一排注浆孔，内注膨润土泥浆液，注浆范围自地面开始至5.0m范围内。
4.2 支撑体系
采用一道混凝土支撐。支撑中心标高设置为-1.50，桩顶冠梁顶标高-1.15。
4.3 开挖过程中对地下水的处理
基坑内布置了8口降水井，并结合"明沟加集水坑"进行疏干排水。基坑西侧坑外布置3口观测回灌井观测基坑开挖过程中地下水位的变化。
基坑开挖时，视施工现场情况沿基坑周边设置排水沟，排水沟宽400mm，深300～500mm，排水沟坡度1%，并在基坑四周设置护栏，以确保人员的安全。
4.4 出土口位置加固
出土口位置采用双排桩（Φ600@2400的钻孔灌注桩）的形式进行适当加固。
5、现场基坑监测
5.1 监测内容
基坑开挖施工阶段深基坑支护安全监测随施工进度进行，从2011年12月24日起开始监测，至2012年8月8日结束。
本次监测工作严格按基坑监测方案和规范要求进行，对突发事件，已及时调整监测频率，满足监测需要，使监测工作始终保持在可控状态。
（1）支护结构水平位移和垂直位移监测
沿桩顶冠梁顶部共布设15个水平垂直监测点。
a、支护结构水平位移监测（+向基坑偏移）
江苏省建苑岩土工程勘测有限公司 江苏南京 210029
摘要：PCMW工法作为一种新型的基坑支护方式近年来在华东地区得到广泛的应用。文章结合南京某中学地下车库基坑支护设计和监测资料，详细分析了支护结构设计和施工开挖过程中位移、沉降等变化情况，为类似工程设计、施工提供有益的参考。
关键词：深基坑；PCMW工法；三轴搅拌桩；预应力高强管桩；基坑监测
引言
PCMW工法，亦称管桩水泥土复合挡墙，近几年来作为一种新型的基坑支护方式在华东地区得到广泛的应用。该支护形式是相互套接的三轴水泥土搅拌桩内插入预应力高强混凝土管桩，从而形成兼具截水和挡土功能的复合支护结构。PCMW工法支护同时发挥了水泥土搅拌桩止水和混凝土管桩挡土的特点，与常用的灌注桩加止水帷幕支护形式相比，节省支护结构占地空间，节约建筑材料（钢材、混凝土），造价相对经济，且施工过程快捷、环保。本文结合南京某中学地下车库基坑支护设计和监测资料，详细分析了支护结构设计和施工开挖过程中位移、沉降等变化情况，为类似工程设计、施工提供有益的参考。
1、工程概况
南京某中学地下车库位于南京某中学校园内，一层地下室，框架结构。基坑面积2140m2，周长约215m。±0.00相当于绝对标高10.90m，基坑实际挖深6.00m。
2、基坑周边环境条件
东侧为2层艺术教学楼（桩基础），地下室外墙距其最近距离约6.50m。
南侧为2层体育馆（桩基础），地下室外墙距其最近距离约7.90m。
西侧校门外为中山南路（城市主干道，其下有正在运营中的地铁一号线，地铁隧道顶板位于地面下15.00m），地下室外墙距道路红线约21.0m。
北侧为6层办公楼（桩基础），地下室外墙距其最近距离约10.40m。
场地内北侧有2棵雪松，此外基坑西侧有一片树林，建设单位要求在基坑施工过程中确保其安全。
图1 基坑支护平面布置图以及监测点平面布置图
3、工程地质概况
3.1 岩土层分布
根据岩土工程勘察报告，基坑开挖范围内土层情分别为杂填土、粉细砂、粉质粘土、粘土等。岩土层物理力学性质指标见表1。
表1 岩土层物理力学性质指标
土 层 名 称 重 度 固 快 指 标 渗透系数
γ C Φ KV KH
kN/m3 kPa 度 （
①-1 杂填土 （18.2） （8.0） （12.0） 5.0 5.0
② 粉细砂 18.8 8.6 29.7 17 50
③1 粉质粘土 19.8 29.7 16.1 0.0032 0.0016
3.2 场地地下水
拟建场地地下水类型有两种，分别为潜水和微承压水。
潜水主要福存于①层杂填土、②层粉细砂中，含水层厚度15.0m左右。①层杂填土结构松散，密实度差，透水性好，且含水量较丰富。②层粉细砂，饱和，稍密，透水性好。潜水初见水位在自然地面下埋深1.90～2.20m，稳定水位在自然地面下1.60～1.80m，水位标高在9.20m左右。该地下水补给来源主要为大气降水及地表水，水位变化受季节变化影响较大，年变化幅度1.0m左右。
微承压水主要赋存于④层粉土和⑤层粉细砂中，含水层厚度7.00m左右。根据南京地区经验，该层承压水水头埋葬在自然地面下4.00～7.00m，水位标高在7.00～4.00m。
本设计中地下水位标高按自然地面下1.50m考虑。
4、基坑支护方案
基坑实际挖深6.00m，且周边环境较复杂。根据本基坑的周边环境要求及开挖深度确定基坑西侧侧壁安全等级为一级，重要性系数取1.1，其余侧侧壁安全等级为二级，重要性系数取1.0。综合考虑本工程的特点、周边环境情况以及工程地质概况，本着安全、经济、方便施工的原则，本工程的基坑支护设计方案如下：
4.1 挡土及止水结构
整个基坑采用PCMW工法进行挡土止水，即在Φ850@1200的三轴深搅桩内插入PHC-600（110）B-C80型预应力高强管桩形成复合挡墙，兼挡土及止水于一体的支护结构形式。管桩间距1200，三轴深搅桩作为止水帷幕，要求进入③-1层粉质粘土层形成全封闭的止水帷幕。
基坑西侧由于临近中山南路（其下有正在运营的地铁一号线），该侧每隔一定距离设置一组双排桩（Φ600@2400的钻孔灌注桩）以控制该侧支护结构的拆撑变形。同时在基坑西侧及基坑中部坑底以下采用三轴深搅桩加固（搭接100），加固范围为坑面以下3.0m。
此外在需保护的树木周边超前设置一排注浆孔，内注膨润土泥浆液，注浆范围自地面开始至5.0m范围内。
4.2 支撑体系
采用一道混凝土支撐。支撑中心标高设置为-1.50，桩顶冠梁顶标高-1.15。
4.3 开挖过程中对地下水的处理
基坑内布置了8口降水井，并结合"明沟加集水坑"进行疏干排水。基坑西侧坑外布置3口观测回灌井观测基坑开挖过程中地下水位的变化。
基坑开挖时，视施工现场情况沿基坑周边设置排水沟，排水沟宽400mm，深300～500mm，排水沟坡度1%，并在基坑四周设置护栏，以确保人员的安全。
4.4 出土口位置加固
出土口位置采用双排桩（Φ600@2400的钻孔灌注桩）的形式进行适当加固。
5、现场基坑监测
5.1 监测内容
基坑开挖施工阶段深基坑支护安全监测随施工进度进行，从2011年12月24日起开始监测，至2012年8月8日结束。
本次监测工作严格按基坑监测方案和规范要求进行，对突发事件，已及时调整监测频率，满足监测需要，使监测工作始终保持在可控状态。
（1）支护结构水平位移和垂直位移监测
沿桩顶冠梁顶部共布设15个水平垂直监测点。
a、支护结构水平位移监测（+向基坑偏移）