厦门市深基坑支护工程技术实例.pdf

深基坑支护技术深基坑支护技术 厦门市深基坑支护工程实例厦门市深基坑支护工程实例 序序 深基坑支护是一门理论性和实践性都很强的技术近年来在国内运用很 多发展也很快由于深基坑支护工程的临时性复杂性和随机性至今无 论从理论上还是实践上都存在许多不成熟和不完善之处随着厦门市高层 及超高层建筑的不断增加和地下工程的大量建设基坑开挖深度越来越深 如正在建设中的 88 层远华国际中心和 66 层的邮电大厦其基坑开挖深度已达 20n 儿厦门市工程地质条件复杂深基坑支护工程的设计与施工难度较大为 预防和遏制深基坑支护工程事故的发生确保基坑周围建筑物和市政管线的 安全1997 年 9 月厦门市建委颁发了厦门市深基坑又护工程技术管理规 定随后又陆续出台了与之配套的管理办法对深基坑支护工程的勘察设 计施工监理与监测均提出了明确的技术要求并建立 7 设计施工监 测单位的资质认证制度该规定中还要求每项深基坑支护工程应由两家以上 设计单位作出方案并须经专家审查论证进行优化这一系列有力措施使 厦门市深基坑工程建设逐步走上了科学的规范化的健康发展的轨道令人 欣喜的是经过广大设计与施工人员的刻苦努力厦门市已逐步总结出了有 关深基坑支护工程的一系列地区性经验可以预见随着城市建设的不断发 展深基坑支护技术必将日臻完善深基坑工程的技术管理也会迈上一级新 的台阶 本书续稿者及审稿者是在厦门市长期从事工程建设科研设计施工的 工程技术人员和专家对深基坑支护工程设计研究与施工管理方面存比较 丰富的经验书中共收录 7 厦门市有代表性的深基坑支护工程实例 31 项这 些实例有成功的经验也有失败的教训实例中详细介绍了深基坑支护工程的 设计方法施工及监测技术并对各种不同的方法进行了系统的分析比较 本书的编辑出版将有助于进一步提高厦门市深基坑支护工程的技术水平 并期盼能作为建筑行业的同行们借鉴参考 绪论 深基坑支护是一门理论性和实践性都很强的技术它涉及到岩土力学水文地质学 结构力学钢筋混凝土结构学等学科主要研究岩土的强度和变形支护结构的强度和刚 皮以及土与支护结构的共同作用等问题由于深基坑工程的临时性复杂性和随机性作 为一门新的专门学科无论理论上还是实践上都仍存在许多不成熟和不完善之处因此 尚须通过大量的工程实践积累更丰富的原位测试数据进而总结出有关动态设计信息 施工监理监测等系列成熟经验 厦门市区雨水充沛地下水位高且每年夏季都会遭受数次台风暴雨袭击市区地质 条件复杂地面建筑和地下设施密集深基坑工程的设计与施工具有较高难度若处理不 当极易酿成事故造成经济损失和不良社会影响这方面的经验教训是沉痛的为防止 基坑支护事故发生杜绝支护工程的设计与施工隐患确保基坑周围建(构)筑物道路和 市政管线的安全1997 年 9 月 1 日厦门市建设委员会颁布了厦门市探基坑支护工程技 术管理规定主要内容如下 (1)实行深基坑支护设计许可证制度即从事支护设计的单位必须是经过市建设主管 部门批准认定并允许从事岩土工程设计的持证单位 (2)深基坑支护工程必须由至少两个设计单位提出支护设计方案并须经专家审查论 (3)待深基坑工程纳入岩土工程质量监督体系 o (4)应采用信息施工法基坑监测单位也必须经市建设主管部门批准认定 实践证明这些行业管理措施都是行之有效的 一厦门市区工程地质特点 厦门市区座落在一个四面环水的海岛上 2 其地貌类型大致有海成滩涂剥蚀阶地 丘陵灯 (1)杂填土由砂性土粘性土及碎石砖瓦砾等建筑垃圾组成成分随地段不同而 异厚 125m最厚可达十多米土质疏松极不均匀其工程地质性能极不稳定计 算中常取内聚力 C15kPa内摩擦角严考 15o (2)淤泥或淤泥质粘土厚度达 1030m为高压缩性土流塑状态 一般内聚力 C10Da内摩擦角严8基坑底大多位于此层 (3)冲洪积土层有粘土层砂层等其力学性质较好 (4)残积粘性土本层的工程地质状况良好但此层中常发育有大小不一的孤石 5)基岩大多为花岗岩有许多地段缺失强风化层 2 剥蚀阶地 其土层分布概况如下 (1)杂填土 (2)粘性土有残积粘性土坡积粘性土冲洪积粘性土等土层本层工程地质状况 较好但各地段分布的厚度大小不一并常见孤石发育 (3)基岩有的地段直接裸露 3丘陵 大多基岩出露有的覆盖较厚的残积土层 由于西南一东北向的大断裂构造带员当一钟宅断裂构造带横跨厦门岛 许多次生断裂基岩埋深差别极大 厦门市区地下水埋藏较浅地下水位埋深约 1~3m与深基坑开挖有关的杂填土层受 大气降水补给渗透系数较大淤泥或淤泥质土层渗透系数较小约在 10-6~10-7cm/s 左右但有的地段淤泥层中夹有薄层粉细砂其水平渗透性较好残积及冲洪积土层的渗 透系数在 10-3~10-5cmS 左右临员当湖和临海场地的地下水常与海水有水力联系 二二深基坑支护类型深基坑支护类型 厦门市深基坑工程迄今已逾百个项目基坑开挖深度一船为 4~9m最探达 20m除 土层性质较好且开挖深度较浅的基坑采用放坡形式外常见的支护类型如下 1自立式支护 (1)水泥搅拌桩挡墙支护90 年代初水泥搅拌桩就开始用于厦门市软基基坑支护 主要适用于淤泥淤泥质上粘土粉质粘上粉土素填土等土层基坑开挖深度不宜 大于 8m如三普大厦基坑支护倒塌恢复处理马可波罗酒店市计委培训中心百家村 等软土基坑支护大多在主动区施做三排以上的水泥搅拌桩有的还在被动区施做数排水 泥搅拌桩采用格栅式平面布置其水泥掺量在 10~20 这种支护结构的优点是挡墙厚度大整体性和稳定性好隔水性能良好施工速度 快工程造价一般低于冲钻死灌注排桩坑内无支撑结构便于机械挖土和地下室工程 施工其缺点是挡墙占地面积大不适宜场地狭小的工程其强度受土层含水量和有机质 含量影响大事先必须做好试验以确定水泥掺量和外掺剂量一般要求水泥土 28J 龄期 的单轴极限抗压强度不低于 10MPa (2)悬贸式排校支护厦门市悬臂式诽桩支护一般采用冲钻孔成人工挖孔灌注桩 个别采用预制桩根据不同的地质条件和基坑深度选用相应的桩型和校径目前厦门市 采用此种文护型式最深的基坑是国贸大厦基坑深度达 125m采用人工挖孔排桩支护 采用此种支护型式基坑较深的还有铁道大厦美仁大厦金盛大厦等个别采用双诽排 杖其造价往往较高且受力机理也较复杂稍有不慎就可能出事大多数排桩桩顶加设 钢筋混凝土冠梁 此种支护型式的优点是基境内无支撑 便于机械化挖土和地下室工程施工 其缺点是交 护桩顶水平位移较大当坑深较大或地质条件较差时工程造价较高厦门市采用此支 扩型式且基坑较深的工程部是场地土层工程地质状况良好的若存在发育软土层采用此 支护型式的基坑其深度仍不大于 6om 2排桩内支撑支护 自 90 年代中期以来排桩内支撑支护在厦门市得到较多应用其排桩大多为冲钻 孔灌注桩(校径 450041200)人工挖孔灌注桩(桩径 480041200)个别工程采用地 下连续墙如九洲大厦和大陆商度基坑支护内支撑系统根据平面形状有角撑式(如富字 大厦)角撑对撑式(如嘉隆商业城)水平拱因式(如吉祥大厦和路桥大厦圆形探汇大 厦和梅光大厦弧形光明大厦椭圆形)等多种布置方式水平拱因支撑发挥混凝土抗压强 度高抗拉强度低的特点既经济又可提供较大的施工空间坚向大多为单道内支撑也 有二道内支撑(如建行大厦)支撑材料有钢梁和钢筋混凝土梁两种钢支撑的优点是拆 卸方便钢材可回收重复使用缺点是易变形稳定性较差对节点焊接质量要求高钢 筋混凝土撑与排桩的冠梁浇筑在一起整体性和刚度较好但拆卸时比较麻烦费时 在厦门市此种支护型式大多用在软土层较厚且基坑深度较深的工程目前基坑 深度在 6~10m 之间的多采用单道撑基坑深度大于 10m 的采用二道撑 排桩内支撑支护的优点是支护系统较安全可靠内支撑的布置应尽量简单以方便基 坑机械挖土和地下室施工 i 其缺点是基坑挖土和地下室施工较为不便一旦有某个节点破 坏将导致整体失稳因此必须把好各个节点质量关 3排桩拉锚支护 (1)排桩外侧地面拉锚支护这种方法较内文撑方案工程费用低操作方便也便于 土方开挖和地下室施工如兴华大厦北侧西段采用ф2001500 冲孔酒注排桩在 20m 外施做宽 1m 深 25m 钢筋混凝土墩用多束ф32 钢筋将钢筋混凝土墩和排桩顶冠梁连结 在一起但该支护型式需有足够大的场地 (2)排桩岩土锚杆文护这种支护方法自 90 年代初就在厦门得到广泛应用主要适 用于场地土层性能较好或软土层较薄的场地对基坑深度较大的工程岩上锚杆的一些参 数如下与水平夹角在 15o~40o之间长在 35m 以内设计轴向抗拔力一般小于 600kN 锚筋材料有钢铰线和钢筋大多采用二次高压注浆工艺第二次注浆压力一般大于 2MPa锁定时都施加预应力施加预应力大小不等有的达设计值的 70有的只有设 计值的 30施加的预应力越大限制桩顶变位效果越好但其支护桩承受的压力越接 近静止土压力因此该方法要求有较大的安全储备 排桩岩土锚杆支护有单道和多道锚杆目前最多达 4 道(如邮电大厦) 实践表明这种方法对基坑土方开挖和地下室施工十分有利但往往会超出建筑用地 红线需征得红线以外的有关部门同意 4喷错网支护 喷锚网支护是锚杆钢丝网喷射混凝土相结合的联合支护型式如交通银行大厦 依人大厦厦融宾馆二期等十多个工程采用这种支护型式适用于地下水位以上或经人工 降水后的人工填土粘性土和弱胶结砂土不适用于含水丰富的粉细砂层砂砾卵石层和淤 泥质土不能用于自稳能力极差的淤泥饱和软弱土层因其变形较大基坑深度不宜 大于 12m如梅园综合办公楼基坑深度东 370m~西 50m其地层分布自上而下为素 填土 2.45~8.6m淤泥厚 3.45~13.39 m西厚东薄西侧边坡坡度为 68o自上而下布 三排锚杆其长度分别为 7m5m3m水平间距 15m当土方开挖至 4m 多时西侧 边坡整体失稳破坏致使邻近的福利厂车间道到破坏直接经济损失达 40 多万元采用 喷锚网支护必须做好地下水的排除疏导如长安大厦基坑(二层地下室)也采用喷锚网 支护基坑开挖后数个月边坡一宣处于稳定状态但因其变形较大东侧埋在地下的自 来水管破裂渗水导致该侧整体失稳滑动幸亏及时组织抢险保住了邻近六层税务住宅 楼因而未造成灾难性的后果 喷锚网支护具有以下优点 (1)通过喷锚网形成喷射混凝土锚杆钢筋网与土体共同作用的主动支护体系最 大限度地利用边壁土体的自稳能力 (2)喷锚网支护属柔性支护可自行调节使结构处于最佳受力状态局部不会 偶然过载 (3)喷锚网支护具有很大的灵活性可根据监测数据随时调整支护参数 (4)喷锚网支护所需的设备简单所需的操作场地小 (5)喷锚网支护工程造价较低 喷锚网支护具有以下缺点 (1)边壁变形较大 (2)锚杆往往会超出建筑用地红线 5组合型支护 当基坑内有几种深度或者土层分布变化较大或者基坑各侧的环境条件有较大差别 时可因地制宜地采用不同的支护方法以充分发挥各种材料及支护结构类型的优越性 降低工程造价如兴华大厦其北侧西段采用排桩地面拉锚北侧东段及西侧采用 12 放 坡东侧及南侧采用坑内放小坡和施打灌注排桩等几种支护方法相结合的方案比原悬臂 排校设计方案节省工程造价 250 万元 三三深基坑支护设计计算深基坑支护设计计算 基坑支护系统设计必须满足安全性经济性和可行性这三项基本要求它们三者的关 系是辩证统一的基坑支护系统设计的基本原则是在满足安全与技术可行的前提下尽量 节省工程造价 1土层计算指标的选用 垂坑支护设计首先遇到的是土层抗剪强度 C值的选取如何根据场地的工程地质 资料以及基坑工程特点和采用的计算理论来选用合适的抗剪强度指标是至关重要的 不同的试验方法得出的抗剪强度指标差别很大目前确定抗剪强度指标的方法主 要有 (1)直剪试验的快剪和固结快剪 (2)三轴试验 (3)原位测试。