斜撑在深基坑支护体系中的应用及施工要点

■地基基础工程

斜撑在深基坑支护体系中的应用及施工要点

严　星(福建二建建设集团公司　福州　350003)

[摘　要]　以福州冠亚广场工程为例,论述钢筋混凝土斜撑、钢斜撑两种斜撑方式在深基坑支护体系中的具体应用及施工中

的关键问题。

[关键词]　基坑　地质　支护体系　斜撑　钢筋混凝土支墩

Applicationandexecutioncrucesofinclinedstrutinsupportingsystemofdeepfoundation

Abstract:BasedontheexampleofGuanyaSquareinFuzhou,theapplicationofinclinedstrutwhichismadeofarmoredconcreteorsteelinsupportingsystemofdeepfoundationaswellasthekeyproblemsinconstructionarediscussed.Keywords:deepfoundation;geology;supportingsystem;inclinedstrut;abutmentofarmoredconcrete

　　1工程简介

福州冠亚广场位于福州市中心,乌山山麓之东,北面为道山路,东侧紧邻八一七路,南靠乌山路,拟建场地围绕乌塔、邓拓故居所处山脉呈“凹字形”(图1)。本工程占地面积

44298m2,总建筑面积135000m2,其中地下室面积48000m2,

层次

12345678

表1　场地主要地层分布

土层名称杂填土

淤泥质土粘土

含砾砂质粘土淤泥质土

残积砂质粘性土强风化花岗岩中等风化花岗岩厚度(m)

1.10～5.400.6～11.30.3～13.1

1.11.0～7.90.30～8.60.20～6.40

5.4

状　　态松散～稍密饱和,流塑饱和,可塑可塑～硬塑饱和,流塑可塑～硬塑坚硬极坚硬地下室分A、B两个区(图1),北面A区为1层地下室,基坑开挖深度6.5m,南面B区为二层地下室,基坑开挖深度1014m,为一级基坑工程。

　　2支护设计概况

2.1A区基坑支护体系设计(图2)

基坑支护平面设计(图2a)。南向由于边坡土质坚硬,土方开挖直接放坡,仅设置厚50mm、C15混凝土护坡,边坡上设置8个“L”型梁板式钢筋混凝土斜撑支墩5000(长)×3500

(高)×250(厚),支墩底座宽1000,每个支墩处设置7根锚杆(图2b)。其余各处均采用Ф800@2000的人工挖孔灌注桩围

护,围护桩顶设圈梁,截面为1000×600mm,围护桩外侧采用Ф500@400水泥土搅拌桩止水帷幕,围护桩内侧与底板之间的间隙设置200厚C25素混凝土传力带(图2c)。围护系统主要采用钢筋混凝土梁斜撑为主,水平撑为辅的内撑方式,钢筋混凝土斜撑梁的设计截面为800×800mm,一端与支护桩顶圈梁相连接(图2c),另一端与斜撑支墩的中心相连接(图

2b),长度为30～60m不等,跨中设1～2个支撑立柱。

2.2B区基坑支护体系设计(图3)

图1　冠亚广场基础平面图

基坑支护平面设计(图3a)。北向直接利用岩石放坡,其余各处均采用Ф800@1500的冲钻孔灌注桩围护,围护桩顶设圈梁,截面为1000×800mm,围护桩内侧-6.3m标高处通长设置一道围檩,围檩采用350×350×12×19H钢,围檩底用角钢70×70做托架,围护桩外侧采用Ф500@400水泥土搅拌桩止水帷幕,围护桩内侧与底板之间的间隙设置300厚

地质情况:开挖范围内简明的场地地层分布见表1。其中岩面分布以乌山山脉为中心,强分化(中微分化)主要向南北延伸,在B区基坑的北向岩面大部分已暴露在地表面,在A

区基坑的南向岩面埋深为地表下2～6m。

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福建建设科技　20101No129　

3b)。在基坑中心附近设钢斜撑支墩,B区东侧钢斜撑支墩与

先行开挖施工的地下室底板混凝土同时浇筑设置,B区西侧在先行开挖至基坑底的持力层上直接设置但在支墩周边设传力垫层(图3a)。

3斜撑施工要点

3.1A区钢筋混凝土斜撑方式3.1.1施工工艺流程(图2b、2c):

人工挖孔桩→水泥土搅拌桩→土方开挖至-2.00m→喷

(a)

射边坡砼面层→开槽设置QL1、钢筋混凝土斜撑支墩及斜撑

梁→-2.00m以下土方分层开挖至坑底→底板与围护桩间的传力带→地下室底板→拆除支撑→结构往上施工。

3.1.2施工关键问题:(1)注意三个施工技术间歇时

间:a、人工挖孔灌注桩混凝土达到设计强度的75%以上、水泥土搅拌桩有15天以上的龄期,才能进行-2m以上土方开挖。b、桩顶

QL1、钢筋混凝土斜撑支墩及斜撑

1-1　剖面图(b)

2-2　剖面图(c)

梁混凝土达到设计强度,才能进行

-2m以下土方开挖。c、地下室底

图2　A区基坑支护设计平面及斜撑剖面示意图

板、传力带混凝土达到设计强度,

(2)注意斜撑支墩背面靠土侧的土层应满足设计要求(图

方可拆除支撑。

2b)的支墩面进入持力层≥1000mm,每一个支墩顶的标高随

着边坡土层的变化各不相同,是一个动态设计值。

(3)由于南向边坡土质较好,支墩土方开槽一次开挖到

位,明确支墩顶的标高后,确定斜撑梁的标高及倾斜的角度,开槽开挖斜撑梁土方。支墩施工时在支墩背面靠土侧处,边坡土层上布设Ф6@300钢筋网片,喷射50厚C15混凝土作为支墩模板,钢筋混凝土斜撑梁施工过程注意梁底、梁面标高的控制,确保了斜撑梁的施工质量。

(a)

(4)由于支墩及斜撑梁比圈梁设置的施工进度相对较慢,

施工过程圈梁先浇注,圈梁上留设斜撑梁的钢筋。

(5)在-2m以下土方开挖,斜撑梁面运行挖土机械时,保

证斜撑梁面标高低于两侧土面300mm,且与基坑土之间的空隙用砂回填,并用钢板铺设,确保了斜撑梁不因挖土机、退土车辆的运行而破坏。

(6)土方分层开挖至基底标高后,由于地下室底板比传力

1-1剖面图(b)

带设置的施工进度相对较慢,施工过程传力带混凝土先浇筑,确保基坑支护的稳定。围护结构的变形观察和监测应作为整个基坑施工期间的重点,现场及时根据监测数据进行信息化指导施工。

3.2B区钢斜撑方式3.2.1施工工艺流程(图3b):

图3B区基坑支护设计平面及斜撑剖面示意图

C25素混凝土,围护系统主要采用两道钢斜撑为主,水平撑为辅的内撑方式,两道钢斜撑均采用Ф609×14,一端与圈梁或

围檩相连,另一端与支墩相连接,长度为25～40m不等(图

10　福建建设科技　20101No12

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冲钻孔灌注桩→水泥土搅拌桩→土方开挖至-1.5m

喷射边坡砼面层→开槽设置QL2→土方开挖至斜撑支墩底

(按第一道斜撑坡度留设反压土)→钢筋砼支墩(包括底板或

传力垫层)→第一道钢斜撑安装顶紧→反压土土方分层开挖至第二道斜撑(按第二道斜撑坡度)→第二道钢斜撑安装顶紧→第二道钢斜撑下的反压土土方分层开挖至板底→底板与围护桩间的传力带→地下室底板→拆除第二道钢斜撑→地下二层至地下一层梁板结构→圆木顶紧临时换撑→拆除第一道钢斜撑→结构往上施工。

3.2.2施工关键问题:

(1)土方开挖采用中心导向开挖法共分三阶段,第1阶

段:先开挖基坑中心的底板、支墩及第一道钢斜撑坡面以上的土方,留设围护桩边第一道钢斜撑坡面以下的土方作为反压土。第2阶段:待第一道钢斜撑安装顶紧后,分层开挖第一道钢斜撑与第二道钢斜撑之间的反压土。第3阶段:待第二道钢斜撑安装顶紧后,分层开挖第二道钢斜撑与底板底之间的反压土。以上三个阶段的土方施工过程中,坑边反压土的留设、与钢斜撑施工间的配合是重点。

(2)注意基坑平面设计(图3a),理解设计意图,当中心板

块的土方开挖至基底后,依据东、西侧支墩底土层的不同,钢筋混凝土支墩设置的两种形式:a、B区东侧支墩底土层为淤泥,采用钢筋混凝土支墩与中心板块的底板同时施工设置,在支墩的周边留设底板施工缝,待支墩、中心板块底板混凝土达到设计强度,钢斜撑安装顶紧后,开挖反压土土方至基底,最后施工反压土区域的底板。b、B区西侧支墩底土层为砂质粘土、强风化岩(中微风化岩),采用先施工钢筋混凝土支墩及周边的传力垫层,待支墩、传力垫层混凝土达到设计强度,钢斜撑安装顶紧后,开挖反压土土方至基底,最后才开始施工整个地下室底板。

(3)B区西侧斜撑支墩底的土层在满足设计要求的持力

层的前提下,开始支墩施工,支墩与岩石之间在底板底设置

(上接第12页)

5结束语

(1)利用沉降观测数据的结果可以做定量分析,通过分

析,观测时间越长,观测结果的精度就越高,而各期间的沉降

量的大小不同,观测精度也应随之变化。

(2)沉降观测的成果是公路沉降控制的主要依据,观测资

料的精度直接影响到观测成果的可靠性,也就影响软土路基沉降控制的成败。因此,在监测过程中,就必须规范好各施工阶段沉降观测的精度,从而得出可靠的观测成果,为施工提供依据。本文提出在路堤施工期中的观测精度定为3～2mm,预压期及路面施工期的观测精度为2～1mm,监测单位可以根据这个精度,选择适合的监测仪器。

(3)在监测过程中,观测点的布设与保护工作是观测的重要环节,观测点的布设的好坏直接影响到观测数据能否反应路基沉降趋势和局部沉降点的沉降特点。

300厚C20毛石混凝土传力垫层,B区东侧支墩与先行开挖

施工的底板同时浇筑混凝土,施工时间均较长,同时考虑雨季施工,采用在反压土坡脚叠放砂袋,并备有充足的彩条布,雨天时铺设在反压土面上,为了提前第一道钢斜撑安装顶紧,支墩混凝土掺入早强剂,在钢斜撑未安装顶紧前,基坑边反压土和围护结构的变形观察和监测应作为整个基坑施工期间的重点,现场及时根据监测数据进行信息化指导施工。

(4)两道钢斜撑的安装顶紧:采用30t履带吊和塔吊配合

安装,第一道钢斜撑在支墩处设活络头,第二道钢斜撑在围檩处设活络头,用于施加预应力,待支墩与底板或传力垫层达到设计强度后,施加300～500KN预应力。

(5)两道钢斜撑的拆除:地下室底板和传力带混凝土达到

设计强度后,拆除第二道钢斜撑。地下一层梁板混凝土浇注完成后,在地下一层梁板与支护桩之间采用Ф200@1500圆木作为临时水平支撑(即每桩一顶),同时进行地下二层外墙的防水层施工,并及时回填地下二层外墙与支护桩间的土方,在地下一层梁板混凝土达到设计强度后,拆除第一道钢斜撑。钢斜撑拆除均采用手拉葫芦和塔吊配合。

4结论

在重视基坑边围护结构的变形观察和监测的前提下,依据不同的地质情况,大型深基坑灵活应用不同斜撑方式为主的综合支护体系,是安全可靠的,并且工期短,经济效益明显。但目前斜撑方式在支护体系中的应用和实践经验较少,所以在施工前充分理解设计意图,编制切实可行的施工方案,抓住施工要点是非常关键的。

参考文献

[1]杨宇.深基坑支护结构中支撑体系研究[J].

[2]陈梅.某大厦深基坑工程支护结构设计[J].中外建筑.

作者简介:严星(1975-),男(汉),福建福州人,本科学历,一级建造师,工程师

(4)观测成果的提交以及观测成果的分析要及时、准确提

交到甲方、设计、施工单位手中,充分发挥监测对施工过程的

指导作用,必要时也可以根据监测成果及时更改设计方案,为公路建设质量做出重要的一环。

(5)本文提出的观测精度指标与意见,供交流、参考,目的使软基路段沉降观测的技术标准得到进一步发展和完善。参考文献

[1]福建省建筑科学研究院.沿海大通道泉港段软基监测总报告,2007(1)

[2]王引生.高速公路软土地基的沉降问题[J].中国公路学报,1993(6)

[3]黎莉.高填石路基沉降与质量控制[J].湖南大学学报,2001[4]许发明.高速公路工后沉降分析[B].西部探矿工程,2006(5)[5]王百发等.GB50026-93工程测量规范[S].中国计划出版社,2008.