桩撑支护结构在深基坑支护中的应用

桩撑支护结构在深基坑支护中的应用
发布时间：2022-07-29T05:16:35.056Z 来源：《中国建设信息化》2022年6期27卷作者：王颖[导读] 本项目位于珠海市，属于滨海平原地貌，后经人工改造，原始地形已改变。

王颖
湖北建科国际工程有限公司中山分公司摘要: 本项目位于珠海市，属于滨海平原地貌，后经人工改造，原始地形已改变。

上层主要为深厚淤泥层，地质较为软弱，当进行深基坑施工时，为了保证工程的安全性和质量，需要进行支护工作，因场地淤泥深厚，锚索无法在有效长度内锚入好土层，且基坑有两侧临近其他业主用地，未经允许锚索也不可以伸入其场地内，故本工程采用桩撑支护结构。

深基坑支护桩型一般有两种，一种是SMW工法桩，该
桩型施工阶段对周围土体波动较小，且止水效果良好，部分钢材能够回收再利用，一定程度上节约成本，其缺点为成桩阻力较大、结构刚度偏弱。

第二种即冲、钻孔灌注桩，该桩型优点为成桩限制条件较小，机械设备具有较强的通过能力，能够提高施工效率，且结构刚度大。

缺点主要有施工时间较长、钻孔环节易出现噪音污染及排浆环节控制不当产生环境污染。

从本工程实际情况考虑，拟建建筑有2层地下车库，基坑挖深约10m，基坑深度大、对支护结构变形要求较严格，所处位置地质条件差，淤泥层深厚（30多米），支护桩长度需达到40~50m，基坑周边临道路和空地，成桩条件约束较小，因此，本工程选择刚度大的灌注桩桩型，确保深基坑高质量低风险顺利完成。

关键词: 桩撑支护深基坑支护支护方案 2工程简介
本工程拟建2层地下车库，基坑整体开挖至底板垫层底，开挖深度8.60~9.10m；因坡脚为软土淤泥层且基坑边承台较密集，计算时考虑至承台垫层底，计算深度9.60~10.10m。

基坑支护周长约323.1m。

3基坑支护设计概况
3.1基坑周边环境影响
本工程基坑北侧用地红线距离基坑边4m，红线外30m为兴湾四路；基坑东侧坡顶为其他单位用地，现状为空地；用地红线距离基坑边3m；基坑南侧坡顶为其他单位用地，现状为空地，用地红线距离基坑边4m；基坑西侧用地红线距离基坑边4.5m，距红线2m外为12m宽道路，路边埋设雨污管。

3.2地质条件影响
场地主要由人工填土（Qml）层、第四系海陆交互相沉积(Q4mc)层、第四系残积(Qel)层及燕山期侵入花岗岩（γ52（3））层构成。

场地地质条件较差，主要不利因素如下：（1）填土层主要由粉细砂和少量黏性土组成，局部夹有砖块、砼等建筑垃圾，冲填土层主要由粉细砂冲填而成，夹少量贝壳碎屑及中粗砂，这两个土层均匀性较差，属强透水层，受大气降水影响，水量较为丰富，需对其进行止水设计，避免水位下降引起地面沉降。

（2）淤泥层饱和、流塑状态，抗剪强度低，渗透性小，沿基坑边线方向层厚约31~36m，为软弱土层，对基坑支护结构不利。

（3）黏土层为饱和的可塑状态，强度较低，抗滑桩需穿透此层。

3.3支护方案设计
基坑平面布置形状整体呈近正方形布置，南北向宽度约82m，东西向宽度约78m，适合选用四角撑形式。

西侧中部三角形空位可出土，由于只设置了1道支撑，出土比较容易。

桩撑结构相对于桩锚支护结构，此种支护方式造价贵一点，但能较好地控制周边建筑物的沉降，较好地维护了周围建筑、道路及地下管线的安全性，且不会对红线外场地产生污染。

并且由于本项目所处位置地质条件差，淤泥深厚，锚索穿透淤泥锚入好土层需要达到60m以上，已超出锚索适用范围，故选用桩撑方案。

本基坑深度大，地质条件很差，用地空间有限，周边环境条件较复杂，对变形较敏感，综合考虑基坑开挖深度，兼顾安全、经济、施工工期控制、土方开挖尽量便利等原则，优选“φ1200钻孔灌注桩+1道钢筋混凝土角撑+格栅式水泥土搅拌桩坑内加固”的形式进行支护设计（见图一）。

支护桩外侧采用双排单轴水泥土搅拌桩进行止水，桩底进入坑底以下7.4m，满足抗渗透稳定性验算，桩后双排水泥土搅拌桩同时还可起到桩间挡土作用。

通过试算，综合考虑桩身弯矩、坡顶地面变形、经济性等因素，调整桩直径、桩间距、嵌固深度、桩截面配筋来保障支护桩抗弯能力及支护结构整体稳定性、抗滑移、抗倾覆、抗隆起稳定性，最终确定采用直径1200mm钻孔灌注桩，桩间距1.4m，桩长41～49m不等。

坑内加固搅拌桩加固宽度按地区经验通常取0.8H（H为坑深）左右，本项目取7.1m，加固深度按计算结果取7m。

桩顶设置通长冠梁，截面为1400mm*1000mm，冠梁上部放1m坡，角撑设置在冠梁层，与负一层楼板之间的间隔为2.4m。

角撑梁截面1000mm*1000mm，角撑之间设置连系梁，角撑梁梁身每间隔约15m设置一根竖向立柱，位置避开承台基础，立柱采用4根角钢组合而成的钢构柱+D1200灌注桩基础构成，立柱桩桩端进入强风化岩层0.5m，单桩承载力特征值大于单桩所承担的角撑、连系梁重量与立柱桩自身重量之和的设计值。

角撑沿基坑边间距约8.5~10.0m布设，在此范围内适当调整，避开了主体结构柱的位置，便于施工中结构柱的钢筋向上延伸，尽可能减少对主体结构施工的影响。

基坑支护典型剖面图及支撑系统平面布置图如图一、二所示。

基坑开挖到底后，地下室底板已完成，负一层楼板浇筑后，尚有两条后浇带未浇筑（见图三），基坑支护已到换撑阶段，依据内力计算，在后浇带上设置36a#工字钢水平撑@3000，传递楼板内力，待楼板到达养护期限后换撑。

3.4支护结构计算（规范法）
（1）单元计算
剖面单元计算采用理正深基坑计算软件，计算所得桩顶最大位移40.59mm，桩身最大弯矩2256.72kN·m。

（2）理正三维计算
剖面计算由于对支撑刚度取值的不确定性存在局限性，不能全面的反映基坑的整体变形及支撑系统的整体受力情况。

故采用理正深基坑计算软件进行三维模拟计算，此计算模型有以下优点：（1）对基坑周边不同剖面区段分段定义，使计算更能模拟周边实际情况。

（2）考虑了桩后土质、支护桩、围檩（冠梁）与内支撑的整体协调作用，可更准确的计算出支护结构控制点的位置、内力及变形。

由计算结果可知，基坑开挖到底后桩顶最大水平位移为38.3mm，桩身最大弯矩为2178.4kN·m，支撑围檩最大弯矩3424.2 kN·m，角撑最大轴力4015.4kN，最大竖向弯矩为652.3 kN·m。

取最不利组合进行配筋，使截面满足受力要求。

（3）平面二维计算
角撑系统采用BSC4.1平面计算软件进行复核验算。

将单元计算所得各剖面区段支撑轴力反作用于围檩上，计算后得出支撑围檩最大弯矩3881.7 kN·m，角撑最大轴力5087.4kN，最大竖向弯矩为922.7kN·m。

（4）在支撑中，立柱也时重要组成部分；立柱不只是受支撑梁的重量和自身重量影响，也受到在基坑开挖过程中机械的误触和土体开挖时产生不平衡力的影响，在设计立柱时采用2.0以上的安全系数。

采用规范法计算结果进行施工，以免因为应用较小计算结果产生安全隐患。

3.5计算结果与实测结果对比
各方法轴力、位移、弯矩分布规律基本相符。

理正三维计算能较好地模拟桩和支撑系统的变形协调关系，但对于桩和土相互作用关系模拟较为欠缺。

BSC平面计算结果相对较大，主要是BSC是单纯的二维结构计算，未考虑土体相互作用所产生的约束可大大减少支护结构内力并限制结构的变形。

基坑监测所得数据为：坡顶最大位移26mm，角撑最大轴力3419kN，基坑实测值小于计算值。

通常规范法计算得到的结果都比较保守，基坑支护按照规范法设计是偏于安全的。

4结束语
从监测结果看出，本基坑从设计到施工完成，是安全可靠的，无论是变形还是受力均没有超出规范要求，在深厚软土地层中桩撑支护形式是超深基坑支护的优选方案。

桩撑支护结构相较于其他支护结构更稳定可靠。

最突出的优点就是不占用红线外空间，能够较好地保护施工场地周边的建筑及地下管线等，在日益重视环保，减少地下污染的现代化建设中将会被越来越广泛地应用。

参考文献：
【1】建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）；
【2】建筑基坑工程技术规程（DBJ/T 15-20-2016）
【3】建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）；
【4】建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）；
【5】龚晓南，等。

深基坑工程设计施工手册（第二版），中国建筑工业出版社出版，2018；。