巖土工程復合型深基礎圍護的設計和施工

巖土工程復合型深基礎圍護的設計和施工

　　導語：在建筑結構設計中我國已采用以概率理論為基礎并通過分項系數表達的極限狀態設計方法。地基基礎設計與上部結構設計在這一點尚未統一。應用概率理論為基礎的極限狀態設計方法是方向。由于巖土工程的特殊性，巖土工程應用概率極限狀態設計在技術上還有許多有待解決的問題。

　　一、工程概況

　　大廈位于陸家嘴金融開發區內的東方路、浦電路處，占地面積約6000m2，建筑面積7.1萬m2，由江蘇省建筑設計研究院設計，總投資6億元，是幢地下3層，地上30層的集購物、辦公、住宿為一體的鋼筋砼結構的綜合性辦公樓。

　　該建筑地下室承臺面標高為-9.2m，厚度為2.4m，實際開挖深度為11.6m，應規劃設計及業主要求地下室與規劃中的相鄰建筑物銅仁大廈地下室需連接，但兩座大廈無法同時施工，物資大廈只能單獨先行施工。業主要求物資大廈基坑圍護的施工應盡量減少對相繼施工的銅仁大廈帶來施工上的困難。

　　二、基坑圍護設計方案比較分析

　　為了盡可能滿足規劃設計和業主的要求，在設計圍護時我們考慮了多個方案。第一方案在基坑四周全部使用鉆孔灌注樁擋土，外加深層攪拌樁阻水;第二方案，基坑四周全部采用鋼板樁;第三方案，在基坑三面使用鉆孔灌注樁加深層攪拌樁，在相鄰建筑地下室有連接要求的一面，卸載后使用鋼板樁。經過反復比較和慎密計算評估，認為第一方案雖然施工技術成熟，安全可靠，但與銅仁大廈相鄰的一面要占據施工場地，造成后施工的銅仁大廈在基坑施工時將有大量鋼筋砼灌注樁要鑿除，既不經濟又耽誤工期。第二方案其優點在于地下室完成后鋼板樁可以拔出，為銅仁大廈施工提供方便，但由于鋼板樁剛度相對較小，則必須要求增加一道水平支撐，使支撐間凈空高度減小，不利于基礎挖土施工。第三方案吸取了第一、二方案的優點，安全可靠，又可將后繼施工的銅仁大廈影響減至最小，雖然其方案存在一系列技術問題須解決，但在實踐中是可行的，最終選定了第三設計方案，即鉆孔灌注樁和鋼板樁三剛一柔復合型深基坑圍護方案。

　　三、圍護設計

　　物資大廈三剛一柔基坑圍護墻的基本結構為：東、南、北側為Ф1000@1150mm鉆孔灌注樁，樁頂標高-0.650m，樁長24m。在銅仁大廈相鄰的西側選用V#拉森鋼板樁，樁頂標高為-3.00m，樁長20m，鋼板樁頂以上至自然地坪段(厚2.35m，寬度為14m土層)荷載全部卸去。

　　我們的基本假定是：由于西側土卸載，東、南、北三側與西側坑頂高差為1.6m，按朗金理論計算，僅坑底以上部分約有14550KN的不平衡力通過南北兩側灌注樁墻向西傳遞，每側力為7275KN，如此大的不平衡力，如無外力抵消，會使整個圍護體向西移動，此時用于抵消不平衡力的外力就是南北側主動土壓力對樁墻產生的摩擦力，使坑壁穩定。

　　考慮到鉆孔灌注樁相鄰間隙，在樁墻外增打了兩排深層攪拌樁，樁徑Ф700，搭接200mm，水泥土的水泥摻量12%，攪拌樁入土18m。鋼板樁和鉆孔灌注樁接頭處，為了使兩種樁墻間有良好的連接和阻水效果，我們將鋼板樁自其軸線向灌注樁相交處的坑外土體延伸3m。相交處還用深層攪拌樁將鋼板樁延伸部分包住，且使鋼板樁與灌注樁后的攪拌樁阻水形成整體。

　　基坑圍護選用兩道水平支撐，為了有利于土方的開挖，選擇支撐的主受力桿件沿基坑周邊呈45度斜向布置，主受力支撐間有腹桿連接，形成平面桁架結構。在水平支撐的節點處設置格構立柱，斷面為600×600mm，總長12m，其下錨入Ф1000鉆孔灌注樁，用以豎直方向支撐水平支撐。

　　四、圍護施工

　　在基坑有連通要求一側的圍護使用鋼板樁擋土、止水，其余三面使用鉆孔灌注樁擋土、深層攪拌樁止水，支撐則根據計算確定設置。考慮到鋼板樁和鉆孔灌注樁的剛度相差較大，因而在鋼板樁一側基坑邊緣局部卸荷。基礎施工完成后，拔除鋼板樁，方便后續施工的建筑與先施工建筑的地下連接。挖土采用中心島挖土方案，第一次先挖至第一道支撐底標高，待第一道支撐施工達到設計強度后，第二次挖支撐下的土，直到第二道支撐底標高，施工第二道支撐，基坑中心形成臺階式中心島，第三次挖土至承臺底標高，澆筑墊層砼，第四次中心島挖除。由于基坑圍護支撐設計合理，挖土階段嚴格按施工組織要求控制挖土范圍、流向等。本工程挖土60000M3，僅用80天就完成，創造了浦東新記錄。

　　五、成果分析

　　三面鉆孔灌注樁一面鋼板樁的復合型基坑圍護在物資大廈的成功應用，不僅驗證了設計對主、被動土壓力的假設，而且如設計估計的一樣，顯示圍護樁的位移不總是向基坑內，在特定情況下會向基坑外位移，表明了三剛一柔復合型基坑圍護在軟土地基中是可行的。由于它的應用，在經濟上大大節省了建設成本，在用戶的施工評估報告中得到了肯定。三剛一柔圍護為以后同類條件下深基礎圍護的施工提供了經驗，并且為基坑圍護的設計和施工提供了新的思路。

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