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​山西交城碧桂苑某基坑工程

294 2021-01-14 10:53:34


一、工程简介及特点

1. 工程简介


交城碧桂苑1号、2 号住宅楼位于交城天宁镇.北侧1号楼,楼长51.8m、宽约18.0m,地上18 层,1层地下室,框架结构,筏板基础。南侧2号楼长47.7m,宽15.2m,地上7层,1层地下室,框架结构,筏板基础。两楼之间外墙距离为25.3m,业主拟在1号、2号住宅楼之间做一座地下车库,车库宽18m长47m,基坑开挖深度9.7m.车库开挖前,1号、2 号楼均已主体封顶.


2.工程特点


临近基坑的建筑基础高于基坑低面6.9m,基础边与基坑支护结构净距 1.55m,临近基坑的建筑地基处理采用复合地基,基坑支护设计时荷载的取值及计算方法没有成熟经验,实际工作中难免遇到,本工程尝试用一种处理方法,解决该问题,通过实施,取得较好的成果,拟把思路提出,供参考。

二、工程地质条件

场地属冲洪积平原地貌,地层主要由第四系全新统近期河流相冲洪积物及第四系全新统早期河流相冲洪积物组成。各土层物理力学性质见表1。


地下水初见水位5.5m.静止水位埋深4.7m,属微承压水。地下水主要接受侧向径流补给.年水位变幅 1.0m。

三、基坑周边环境情况

基坑四周均为建筑物,车库基坑南北相距1号、2 号楼分别为3.5m 和3.8m,东侧相距4.0m为一栋3层商铺、西侧相距5.6m为1层平房,1号楼∶地上18层,Ⅰ层地下室、地基处理采用CFG 桩.桩径 400mm,桩距1.4m×1.4m,正方形布桩,桩长15.0m,褥垫层厚度 300mm,混凝土垫层厚度 100mm,筏板基础厚度750mm,基础外扩1.50m,筏板底标高-3.7m,自然地面标高-0.9m,要求 CFG 桩复合地基承载力特征值达到 350kPa,单桩竖向承载力特征值480kN;2号楼∶地上7层,1层地下室,地基处理采用灰土桩,桩径 400mm、桩距 1.2m×1.2m,正方形布桩,桩长 4.0m,筏板基础厚 450mm。筏板底标高一2.70m;东西建筑物均为条形基础,埋深0.5~1.0m。


四、基坑支护设计方案

1. 基坑邻近建筑荷载取值


南侧7层楼采用灰土桩地基处理,桩长4.0m,桩底埋深高于车库基坑深度,荷载取基础底面的压力值。


北侧 18层楼采用CFG 桩地基处理,要求复合地基承载力特征值 350kPa,单桩竖向承载力特征值 480kN,复合计算时,天然地基承载力取值为120kPa。


CFG 桩复合地基承载力由桩体竖向承载力与桩间土承载力复合而成,其中,桩体竖向承载力分为桩侧摩阻力和桩底端承力。部分CFG桩身位于车库基坑开挖深度内,该深度范围内CFG桩所承担的桩侧摩阻力,基坑未开挖前原本由桩间土提供,基坑开挖后 CFG桩侧摩阻力通过土体影响支护体系,支护体系需承担CFG 桩施加给坑壁土体引起的荷载。而该荷载的确定难度很大,目前没有成熟的方法,但实际工作中遇到的情况很多。该工程作如下假定进行处理。


假定∶(1)受基坑开挖影响,平面上与基坑深度相同区域内(AC)土体有不同程度的变形,影响CFG桩侧摩阻力,假设该区域(ACE)范围内桩侧摩阻力全部失效,该部分桩体提供的竖向承载力 AR,由桩间土承担(/),该应力在平面分布上呈三角形。


(2)除以上增加荷载,建筑物基础范围内(BD),桩间土承载力人,仍存在并作为一矩形荷载,对支护体系产生影响。


2. 支护结构设计


基坑侧壁重要性系数取1.10(一级基坑),基坑深度取9.7m,桩顶设 900mm× 500mm冠梁,结构计算采等值梁法。为降少变形,对已有建筑的影响采用钢筋混凝土灌注桩加锚索支护,灌注桩桩径700mm,桩距与CFG桩相同为1.4m(便于锚索施工),桩顶标高与已有建筑物基础埋深一致,锚索位于地面下3.50m,锚索水平间距 1.4m。采用理正深基坑支护结构设计软件进行计算。计算结果;灌注桩;最大弯矩 539kN·m,桩顶位移 19.9mm;锚索∶自由端长6.5m,锚固端长度 9.0m,锚杆最大设计值 343.14kN;沉降计算∶选用三角形法,最大沉降量 30mm∶ 整体稳定性验算∶采用瑞典条分法,滑动圆弧处土条重力计算釆用总应力法,整体稳定性安全系数为1.8,抗倾覆安全系数大于1.2


依据计算结果确定:


灌注桩混凝土强度选用C30,桩长17.35m,主筋16根放25mm,加强筋416mm@2000mm,绕筋族8mm@200mm,主筋布置时先均匀布置12根 拋5mm钢筋,基坑内外两侧分别加2根妃5钢筋与其并筋焊接,采用该方法拟在不增加费用的前提下,增加灌注桩刚度,减少桩身变形。


桩顶设900mmX 500mm冠梁,混凝土强度C30。锚索选用3X7X15.2X1860级绞线,成孔孔径160mm,自由端长7. 0m,锚固端长度11.0m,锁定值250kN。


五、止水雄幕设计

地下水位埋深4.7m,为防止降水引起桩间土的流失与地表的沉降,选用一排深层搅拌桩作止水帷幕,搅拌桩桩长14m,搭接 200mm,固化剂选用强度等级为32.5级的矿渣水泥,水泥浆水灰比0.5~0.6,水泥用量 60kg/m,要求桩体强度不小于 2.5MPa。


六、降水井设计


由于地层为杂填土和粉土,渗透性较小,为满足较短时间降低地下水,满足开挖要求,采用密布浅井疏干方式布井,参考周边施工经验,采用管井降水,每眼井控制面积

150m,共布设6眼井,孔径 600mm,井径 400mm,优质滤料填孔,无砂管作井管,井深14m,降水时依据监测情况调整水泵位置和抽水井数量,保持水位在基坑下 1.0m。

七、支护施工

支护桩施工中严格按有关规范要求进行,灌注桩、锚索强度均达到 75%后进行下一道工序,挖土分三步进行,最后一步留土 1.5m,提前准备好槽底验收和砂石垫层用料,边开挖边验栖、边回填,在较短的时间内铺设完砂石垫层,缩短了基坑暴露时间,减小基坑开挖的风险。

八、主要监测结果

施工过程中对1号楼、2 号楼及基坑冠梁顶均设置了沉降位移监测点∶1 号楼近基坑侧沉降 19.5mm(图 5),远基坑侧沉降 15.3mm,冠梁向坑内位移 18.3mm。抽取3 根锚索检测锚索实际拉力,拉力值在300~340kN之间,基坑坑壁中间位置较大;止水帷幕外水位降深0.5m。由检测数据分析∶①由于基坑开挖,土体应力释放,周边建筑基础范围内应力分布重新调整,产生整体沉降,故而支护设计时,应考虑建筑整个范围的荷载,以及建筑外自然地坪下土体对支护体系的影响;②基坑计算荷载的选取,计算结果的应用.基本满足基坑开挖支护的要求,桩顶位移,锚索拉力实测资料与计算结果基本相符。


九、项目点评

由于城市建筑的增多,用地紧张,在已有建筑影响距离内开挖基坑的工作日渐増多.如何选取周边建筑尤其对已采用地基处理的建筑荷载进行基坑支护设计,给每个设计人员提出很大的挑战,如不考虑地基处理后对土体强度与荷载影响,显然不经济 选取不合适,将会带来较大的风险或事故 本实例提出一个思路,供同行借鉴,仍有不足需进一步研究,如CFG桩对土体的强度影响•即粘聚力和内摩擦角的影响如何调整,需不需要调整,不同桩长 不同桩距,不同处理方式,土压力的分布变化还需通过大死的实例资料进行总结和完善。



感谢供稿作者:

贸永俊(山西省勘察设计研究院)

葛忻声(太原理工大学)