维普资讯 http://www.cqvip.com 第２３卷第３期 甘肃科技 ＶｒｏＺ．２３ ｏ＿．３ ２００７年３月 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｒ．２００７ 排桩结合混凝土梁内支撑的基坑支护设计 姚伯坤 （广州市地下铁道设计研究院，广东广州５１００１０） 摘要：通过以一大型地铁站的基坑工程为例，介绍了排桩结合混凝土梁内支撑的支护结构型式在 深基坑工程当中能很好的保证基坑的安全稳定及其它优越性。 关键词：深基坑；排桩；混凝土梁内支撑；位移 中图分类号：ＴＵ７５３．４ ２．２岩±分层及特征 １ 工程概况 根据地质资料显示，车站场地范围的岩土分层 本工程是广州市某地铁站基坑工程。车站位于 及其特征自上而下分别为： 城市主干道路正下方，沿道路纵向呈长方形布置。 ＜１＞人工填土层，层厚０．６０．－．＇７．３Ｏｒｅ；＜３—１ 车站主体结构设计长度１２４．７ｍ，宽度１９．４ｍ，设地 ＞粉细砂层，层厚０．５０＂－－，５．９０ｍ； 下四层的箱形框架结构，负一层为下沉车道，层高 ＜３—２＞中粗砂层，厚层０．７５～５．７５ｍｍ￣＜４ ６．１ｍ，负二层为站厅层。层高６．３５ｍ，负三层为设备 —１＞冲一洪积粘性土层，层厚０．７～５．８ｍ； 层，层高为５．３５ｍ，负四层为站台层，层高６．８０ｍ。 ＜４—２＞河湖相淤泥质土层，层厚１．５０～１． 车站埋深约２７ｍ，顶板覆土２ｍ，车站纵向放坡０． ８５ｍ；＜５—１＞可塑状残积土粉质粘土层，厚度在０． ２ Ａｏ。 ９ｍ～７．８ｍ；＜５—２＞硬塑～坚硬状风化残积粉质 根据站位环境条件及总体要求，本站采用明挖 粘土层，层厚１．５～３．５ｍ。 顺作施工工法，基坑开挖长度１２４．７ｍ，宽度１９．４ｍ， ＜６＞岩石全风化带，层厚约５．６ｍ；＜７＞岩石 深度２７ｍ。 强风化带，层厚１．５～７．８ｍ；＜８＞岩石中等风化带， 车站场地状况及周边环境条件： 层厚为０．７０＂－．，４．４Ｏｍ；＜９＞岩石微风化带，层厚０． 站位所处为城市主干道路，交通繁忙，周边是商 ９０～１３．４０ｍ。 贸区及居住生活区，重要建筑物多，人流量大 主要 ２．３水文地质 有影响的建筑物和管线如下： 本段处地下水主要为第四系土层、砂层孔隙水 管线：基坑道路两边的市政综合管线繁多，类 及基岩裂隙水。砂层透水性强，渗透系数５ｍ／ｄ￣基 型有给排水管，电信、电力管及煤气管等，距离基坑 岩裂隙水，富水性较弱，透水性弱；地下水位埋深较 浅，稳定水位埋深为１．７～５．３０ｍ。 边１～８ｍ不等，埋深０．５－－－２．０ｍ不等。 ２．４地层物理力学参数（见表１） 建筑物：车站西边的人行天桥，距离基坑边约 ４５ｍ；南边的两地下停车场，距离基坑边约２Ｏ～ ３主要设计原则及要求 ３０ｍ；东边的淘金坑隧道，距离基坑边约３３ｍ及东 （１）根据本站施工工法和环境条件，基坑侧壁安 北边的世贸大夏，距离基坑边约５０ｍ。 全等级为一级，重要性系数 为１．１。 ２地质概况 （２）根据总体技术要求，基坑变形控制保护等级 为特级，地面最大沉降量ｄｏ．１ Ｈ；支护结构最大 ２．１地形、地貌 水平位移≤０．１ Ａｏ Ｈ，且≤３０ｒａｍ（Ｈ为基坑开挖深 车站所处场地原为微丘台地，大部分地段地表 度）。 为风化残坡积土；现有场地经平整、填筑后，地表为 （３）支护结构应满足基坑稳定要求：不产生倾 混凝土路面，地形略有起伏，地面标高１６．６０２ｍ（相 覆、滑移和局部失稳；基坑底部不产生隆起、管涌｝支 对标高２４．Ｏ００ｍ）左右。 撑系统不失稳。 维普资讯 http://www.cqvip.com １４６ 甘肃科技 第２３卷 （４）支护构件受荷后不发生强度破坏。 本基坑开挖面积广（２５００ｍ。），深度大（２７ｍ），施 工场地狭窄，周边环境条件复杂，变形控制严格。采 ４基坑方案的论证及选择 、 ｔ 用放坡、土钉墙及水泥土墙的基坑方案都不能满足 Ｉ 。 基坑的支护方案应根据地质条件、场地条件、基 场地条件或受力要求 只能考虑组合式支护结构， 坑深度、变形控制要求及当地施工技术条件等因素， 其中连续墙、锚杆因造价高和变形难控制也不适宜 通过综合分析比较，选择安全可靠、经济合理的支护 采用，经综合考虑，初步采用以下两个支护方案进行 型式。 、 比较： 表１地层物理力学参数表 天然 承载 侧韪 项目 含水 天然容 内摩 凝聚‘ 力标 溶、透系数 力系 围澍’ 置 擦瑚ｌ 力 类别 序 碍 量 准值 数 符呼 Ⅲ］ ［１ Ｃ】 Ｃ Ｆｋ 隧道 位 ％ ｋＮ，ｍ， Ｃ１ ＫＰａ ＫＰ ｍ，ｄ 划分 ＜Ｉ＞人工填土层 ２７．４ ｌ ８ Ｏ Ｉ ８．０ ｌ ２．０ Ｏ．５～２ Ｏ．６３ Ｉ ＜３—１＞粉细砂层 ２ｏ ６ ｌ ８．５ ２９ Ｏ Ｏ Ｉ ３０ ５ Ｏ．３３ Ｉ ＜３－２＞巾粗砂层 ４９．ｊｉ ，Ｉ９．０ ３３．０ ０ ｌ ８０ ５ Ｏ ３８ ． ＜４一ｌ＞粘性＝匕崖 ２６ ２ ｌ９ ６ ２５．９ ２３．７ ２０Ｏ Ｏ．ＯＯ５～０ ０ｌ Ｏ ４７ Ｉ ＜４—２＞淤泥质土层 ９ ８ １ ８ ２ ｔ２．２ ｌ２ ６ ＋８０ ０ ｄＯＩ～Ｏ．００４ Ｏ．５７ ：Ｉ （５．．ｔ＞粉质枯性土 ，ｆ ● ２７ ｌ ｌ９ ２ ２ｏ．６ ２２．９ ２２Ｏ ｄ．０２ Ｏ．４３ Ｉ 屡 粉质粘士 ， Ｉ： 、 ， Ｊ ２４．５ 】９．８ ２Ｏ．２ ２Ｏ．９ ２５Ｏ ０．０２ ０－３９ ＩＪ （５—２＞ Ｊ县 。 ｆ粉土层 ２ ．３ １９．６ ２７．５ ３０．８ ２５ｄ 一０．０２． ０．３９ ＩＩ ＜６＞全风化岩层－ ２６．２ ２０．Ｏ ２２．６ ３５．６ ３５Ｏ Ｏ．０２～０．０５ Ｏ．３３ ＩＩ ＜７＞强风化岩层 ２５．４ ３３ ０ ３ｄ６ ６０Ｏ ， ．主 、 ０ ３ｂ ＩＩｆ ． ＜８＞ 风化鲁臌、 一 ’ ２５ ７ ３５ ０ １０００ －３ＯＱｑ ．， ． ｏ ６ ｌＶ ９＞微风化糟层 ２ｌ６、ｌ ４０．７ ３ＯＯ０ ６０Ｏ０ ０．０ｌ～０．０５ Ｖ 方案一：排桩结合钢管内支撵的支护型式ｉ内撑 经济合理 最后经绩愈比较，采用摊桩结合混凝土 式排桩支护结构，承载力高，整体稳定性好， 施工占 梁内支撑的支护型式作为车站基坑的设计方案。 ‘’ ＾ 、 ｔ 地少。而钢管能租用、施工装卸便捷．，易于满足工 期，但钢管受力性能较低 承受大的水平压力时支撑 ５ 排桩结合混凝土梁内支撑设计 一 、 ： ． 道数要求多，支撑密集，基坑施工开挖困难，材料用 排桩结合谒凝土梁内支撑是＿种组合式的深基 量较大。 ： ＋・ ， 坑支护型式，先施作箨拄，边开挖土方边在基坑内架 方案二：排桩结合钢筋混凝土粱内支撑的支护 设（浇筑）数道混磋王粱支撑，依靠排桩和支撑的共 型式，内撑式排桩支护结构，承载力高，整体稳定性 同作用来支挡基坑外的土体侧压力。所 以，排桩结 比较好，施工占地少。而钢筋混凝土梁友撑现浇时 合混凝土内支撑设计主要是排桩及混凝土梁内支撑 间长，工期要求也较长，但混凝土支撑受力性能高， 的承载能力计算和整体稳定性分析，其计算过程及 承受大的水平压力时支撵间隔也可，以．较大 吏撑道 结果以下： ‘ … ’ ’ 数减少，基坑施工开挖较为便捷，材料用量也少。 ５．｝ 基本布置 ’＿ ＿一’ 。。。 两个方案结构受力性质基本 致，都能满足基 排 ’桩：采用直径￣１２００ｍｍ＇，桩同距＠１３５０ｍｍ 坑的场地条件，可操作性高，受力整体性较好，变形 的混凝土灌注桩。 ｔ … 一ｊｑ 控制易保证。在内支撑的选用比较中 芑计算．，采用 内支撑：沿基坑深度共设置囟道钢筋混凝土梁 钢管（ ６ＯＯ，ｔ—ｌ１４）内支撑需要竖向５道支撑，水平 支撑。 ．＿＿ ． 间距＠２＂３００ｍｍ受力才能满足要求。・支撑间距密 第一道支撑：直撑６００Ｘ８００，“米 字撵＠９０００； 集，开挖面狭小，施工速度慢和材料用量较大，不经 斜撑５００Ｘ８００，“一”字撑＠３５００。 ｉ ： 、 济。而采用混凝土梁内支撑需要竖向４道支撑，水 第二、三道支撑 直撑８Ｏ０Ｘｌ０００， 米，Ｊ字撑＠ 平间距＠９０００ｍｍ受力就能满足要求。虽然混凝土 ９０Ｏ０；斜撑 ６００Ｘ９ｐｏ ， ’ 字撵＠３５０￣； －．． ’。。ｊ’ 支撑现浇时闻长，但支撑问距较大，开挖工作面广， 第四．道交撵：。鹰撑，ｌＯＯＯＸ￣９ｏｏ＋．“米，ｊ’字撑＠ 挖掘速度快，也可以满足工期，材料用量较少，较为 ９０００；斜撑６００Ｘ９００，“一”字撑＠ａ５ｏ０。 、 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com １４８ 甘肃科技 最大剪力（ｋＮ）：设计值１００３．１７ 第２３卷 ＜４＞抗倾覆安全系数： Ｋ： 一 Ｍ。 配筋（纵筋ｍｍ。）：１４６００（配筋率１．３ ） ２）混凝土内支撑的内力计算：采用理正工具箱 Ｋｓ＝１．３７４＞＝１．２０，满足要求。 及ＳＡＰ设计软件进行受力计算。 ＜１＞计算模式见图６，图７： ＜５＞排桩内力及配筋： 基坑内侧最大弯矩（ｋＮ．ｍ）：设计值１７０５．６９ 基坑外侧最大弯矩（ｋＮ．ｍ）：设计值２０２１．２Ｏ 水平膂载翻 一… 一…… …。… ……‘ … 。…■…～ 一… 一 水平荷载翻 — ———二二 ——— ————二＿——二———— ———— —＿— ．－ 计算模式（二），’ 斜撑（ 一 字撑） 图６ 图７ ＜２＞计算结果（见表２）： 裹２ 控制内力（设Ｍ－值） 计算 计算配筋 §ｔ性 支撑／截面 弯矩 （ＫＮ．ｍ） 剪力 （ＫＮ） 轴力 （ＫＮ） 长度 （岫） 纵筋 ｍ瓜● 箍筋 ｍｍ。／ｍ 挠度 （岫目） 直撑 ， — ｉ垃砼 撑 ６ｏｏｍ岫Ｘ８ｏｏｍ帕 肋撑 ４０ｏｍｍＸ６ｏｏｍｍ ●■部 Ｐ｝中 ●■邮 踌中 ●■椰 －６８ｏ ３４ｏ －ｌ ７ｏ ｌ９５ ９ｏｏ ２ｏ．５ ３７ｌ ３ ２２ｌ２ ｌｏ７７ ６．５ ８２８ ７６２ ４６ ｌ６６５ ｌ６ｏ ４５ｏ ６４５ ，一２５ｏ ｌ２５ ２７ ｌ ７６５ ２０ｏ ｌｏ６ ｌｏ４ｏ ｌ４．２ ｌｏ４ｏ ｌｌ ５５ ８５８ ２ｏ５２ ｌ９ ８ｌ ７ ９．５ ８Ｉ７ Ｌ ｌｏ９４ ｌｏ９４ ２１．５ 斛撑５ｏｏＸ８００ Ｐ｝中 】 撑 瑞邮 Ｐ｝中 ｊ簪Ｉ椰 Ｐ｝中 蚺 Ⅱ Ｐ｝中 端郎 ２９ｏ ３７９５ ８８６５ ８０ＯｍｍＸ１ＯＯＯｍｍ ， ＝、 三道 砼撑 肋撑 ｄ０ＯｍｍＸ８ＯＯｍｍ 斜撑 ６００ｍ岫Ｘ９００ｍ帕 腰§ ７０ＯｍｍＸｌ ｌＯＯｍｍ ８ｌ６６ ９２３ ６ ７５ ２９３ｏ ７８２ ｌ４５ ５ｌｏ ・７４５ ４４０ ｌ ５ｏ５ ４ｌ ８ｌ ｌ４．２ ｌ ３８５ ２ｏ６ｏ ３９６ｌ ３ ２ ８２ｌ ２８ ４ｌ ８ｌ ８２ｌ ２６ｌ６ ｌ ５ｏ５ ，§中 ２３５２ 直撑 ｌＯＯＯｍｍＸｌＯＯＯｍｍ 四 堪砼 肋撑 ４ｏＯｍｍＸ８ＯＯｍｍ ’■部 踌・『｜ 蛸部 Ｐ夸中 ３５ ２ｏ９５ ２ｏｏ ３６ｏ ５５７５ ｌ９ ２５６５ ｌＩ６５Ｏ ９２３ ６ ｌ ３６８ ｌ ３６８ ２１．５ ｌ ２７８ｏ ７３ ４ｌ６ｏ ７８２ 撑 女 撑 ６００ｍｍＸ９００ｍｍ 腰粱 ７００ｍｍＸｌ ｌｏＯｍｍ ＊部 Ｐ夸中 蛸部 Ｐ｝中 ５ｌｏ －９６ｏ ７００ ｌ４５ ６３９８ ｌ４．２ ｌ ３８５ ２Ｏ６ｏ ５ｌ ３２ ３ ２ ８２ｌ ２８ ６３９８ ２ｌｏｏ ８２ｌ ５０３８ ｌ ５ｏ５ ３７２ｏ 为止水帷幕，水泥掺量为１５ ，搅拌桩深度要求穿 ６ 基坑防水 根据工程的水文地质条件、周边环境条件和结 透砂层且进人不透水层（＜５—１＞层或＜５—２＞ ，层）不少于ｌｍ。从基坑施工开挖的过程来看，基坑 合基坑的支护结构形式，本基坑的防水采取在围护 桩（排桩）桩问施作直径￣６００ｍｍ的水泥搅拌桩作 侧壁出现湿渍，基坑底涌水较少，都在允许范围之 内，总体止水效果较好。 （下转第１８４页） 维普资讯 http://www.cqvip.com １８４ 甘肃科技 第２３卷 （３）对以具备条件的公共建筑和居民住宅楼先 行分户计量改造，率先实行计量收费。 （４）严把新建居民住宅和公共建筑设计审查关。 今后新建居民住宅和公共建筑的供热采暖系统必须 按分户可按、计量的要求进行设计和施工，建设行政 主管部门要严把图纸设计审查、开工许可、竣工验收 和供热入网等关口，要把分户计量做为今后审批住 “暗补”为“明补”。 ‘（７）建立供热保障体系，切实做好社会弱热群体 的供热救助工作 这既是城镇供热体制改革试点工 作中必须解决的难点之一，也是直接关系到困难群 众的基本权益和社会稳定的一件大事。 （８）在保证稳定的前提下，理顺供热管理、经营 体制，针对目前存在的、“小、乱 散”的问题，在统一 宅楼的必备条件，否则一律不予审批，并按有关法规 规划、统一政策的基础上加大行业监管力度。 对设计单位予以处罚。 总之，供热分户计量收费工作是一项利国利民 （５）量力而行，逐步对现有住宅楼进行分户计量 的工程，是实现供热管理智能化、现代化的重要举 改造，科学确定分户计量方式，同时，计量系统的改 措，它在节约能源、建设节约型社会等方面会产生长 造要与节能改造同步进行，提高热利用效率。加快 远社会效益和经济效益。我县虽然在这项工作中取 现有公共建筑和居民住宅的改造，实现由按面积计 得了一些成绩，但与供热体制改革的要求，还有不足 收采暖费向室温可控按用热量分户计量收费转变。 之处，今后，我们将不断学习先进地区的管理技术和 （６）停止福利供热制度，实行用热商品化、货币 经验，进一步加大供热体制改革力度，为促进城镇供 化，建立符合市场经济体制要求的城镇供热体制，变 热事业的健康发展做出积极贡献。 （上接第１４８页） 态。 ７ 基坑监测 ８ 结语 在基坑的施工开挖过程及使用期间，对基坑的 本基坑设计方案经广州市建设科学技术委员会 支护结构及其周边有影响的建（构）筑物进行了监 专家审查，意见一致认为采用明挖工法合理，支护结 测，监测内容及结果如下： 构方案安全可行。而从基坑施工之后的实际效果来 桩体变形：共布置了２１个观测点，最大变形 看 基坑开挖便捷 如期完工，监测数据平稳、安全， １２．５３ｍｍ￣桩顶水平位移：共布置了２１个观测点， 更证明了基坑方案合理性。 最大位移１０．０８ｍｍ；支撑轴力及竖向位移：第一道 通过对本基坑工程设计和施工，可以得出对于 支撑布置了８个观测点，直撑轴力最大值１００２ＫＮ， 侧壁安全等级及变形控制等级都较高的深基坑工 竖向位移最大值３９．１ｍｍ；第二道支撑布置了８个 程，在主体结构层高较大的条件下，采用排桩结合混 观测点，直撑轴力最大值４５８６ＫＮ，竖向位移最大值 凝土梁内支撑的组合支护型式能很好的保证基坑的 ｌ３．６ｍｍ第三道支撑布置了８个观测点，直撑轴力 安全稳定，并能显示出多方便的优越性。 最大值５０１２ＫＮ，竖向位移最大值１７．８ｍｍ；第四道 参考文献： 支撑布置了８个观测点，直撑轴力最大值８６０６ＫＮ， ［１］混凝±结构设计规范．ＧＢ ５ＯＯｌＯ一２００２ 竖向位移最大值～９。３ｍｍ；地面沉降；共布置了４０ ［２３地铁设计规范．ＧＢ ５Ｏｌ５７—２００３ 个观测点，最大沉降量４２ｍｍ；建筑物沉降、倾斜：共 ［３］建筑结构荷载规范．ＧＢ ５０００９－－．２００１ 布置了４４个观测点，最大沉降量９．３ｒａｍ，最大倾斜 ［４Ｊ建筑基坑支护工程技术规程．ＤＢＪ／ＴＩ５—２Ｏ一９ 量０．０Ｉｌ％。 ．［５］广州市建筑科学研究院．广州地区建筑基坑支护规定 ～ （ＧＪＢ０２－－９８）广州：１９９８ 通过监测数据显示，基坑支护体系的位移、变形 ［６ｌ施仲衡，张弥．王新杰著．地下铁道设计与施工．陕西科 及地面和周边建筑物的沉降、倾斜都在设计允许值 学技术出版社，１９９７ 内，基坑在施工开挖及使用期间是处于安全、稳定状