導(dǎo)語：豎向斜撐在軟土基坑支護(hù)中運(yùn)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

0引言

豎向斜撐體系一般由斜撐、壓頂圈梁和斜撐基礎(chǔ)等構(gòu)件組成。當(dāng)基坑工程的面積大而且開挖深度在6m左右時(shí)，如采用常規(guī)的按整個(gè)基坑平面布置的水平支撐，支撐和立柱的工程量將十分巨大，而且施工工期長，中心島結(jié)合豎向斜撐的圍護(hù)設(shè)計(jì)方案可有效的解決此難題，其具體施工流程為：基坑工程首先在基坑中部放坡盆式開挖，形成中心島盆式工況，依靠基坑周邊的盆邊留土為圍護(hù)體提供足夠的被動(dòng)土壓力，其后在完成中部基礎(chǔ)底板之后，再利用中部已澆筑形成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的基礎(chǔ)底板作為支撐基礎(chǔ)，設(shè)置豎向斜撐，支撐基坑周邊的圍護(hù)體，最后挖除周邊盆邊留土，澆筑形成周邊的基礎(chǔ)底板，在地下結(jié)構(gòu)整體形成之后，基坑周邊密實(shí)回填，再拆除豎向斜撐[1]。對(duì)于此類基坑的相關(guān)研究文獻(xiàn)較少，鄭剛在天津?yàn)I海某基坑支護(hù)中采用豎向斜撐對(duì)水泥攪拌樁重力式擋土墻進(jìn)行加固取得了良好的效果，不僅提高了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的抗傾覆可靠性，而且降低造價(jià)[2]；簡浩等根據(jù)上海地區(qū)基坑設(shè)計(jì)提出一種新的斜撐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法，對(duì)斜撐基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用[3]；郭學(xué)偉等在天津某工程采用鋼斜撐在兩級(jí)灌注樁間增加側(cè)向剛度，降低了施工成本，提高了施工效益[4]。結(jié)合豎向斜撐在我國東南沿海地區(qū)某軟土基坑的應(yīng)用情況，并詳細(xì)介紹基坑支護(hù)設(shè)計(jì)算，對(duì)大面積軟土基坑支護(hù)設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。

1工程概況

某污水處理廠生物池位于東南沿海地區(qū)，地下為生物池，地上為停車場。基坑長226.1m、寬84.6m，基坑開挖深度為6.25m~6.75m，為本地區(qū)較為大型的軟土基坑?；又苓叚h(huán)境簡單。場地西側(cè)距廠區(qū)道路12m，其余各側(cè)均為現(xiàn)狀空地。

2工程水文地質(zhì)條件

2.1工程地質(zhì)條件

基坑開挖影響深度范圍內(nèi)各層地基土土性特征及分布規(guī)律自上而下及物理性質(zhì)指標(biāo)如下：①層雜填土：雜色，松散，濕。主要以粘性土、建筑垃圾、碎石為主的雜填土，局部為素填土，場地內(nèi)均有分布。②層粉質(zhì)粘土：灰黃色，軟塑～可塑，飽和，含鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)，稍有光澤，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，工程性質(zhì)一般，場地局部缺失。③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土：灰色，軟塑～流塑，含有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)等，局部夾粉土。稍有光澤，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，工程性質(zhì)差，場地內(nèi)均有分布。③a層粘質(zhì)粉土：灰色，松散。干強(qiáng)度低，韌性無，光澤無，搖振反應(yīng)迅速，屬中等偏高壓縮性土。該層于場地內(nèi)局部缺失。⑥3a層砂質(zhì)粉土：灰色，中密，局部密實(shí)，濕，含大量云母和貝殼殘片、少量有機(jī)質(zhì)等，干強(qiáng)度低，韌性無，光澤無，搖振反應(yīng)迅速，土質(zhì)不均勻，屬中等壓縮性土。該層于場地內(nèi)局部缺失。

2.2水文地質(zhì)條件

場地淺部地下水類型屬孔隙潛水，孔隙潛水主要分布在①、②、③、③a層土中，富水性中等，補(bǔ)給來源主要為大氣降水和地表水入滲，水位變化主要受大氣降水、附近河流和微地貌控制，排泄以蒸發(fā)和側(cè)向徑流為主。水位呈季節(jié)性變化，水位年變幅0.50m~1.00m。

3基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1基坑支護(hù)方案對(duì)比

針對(duì)本工程的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、深度及環(huán)境條件等綜合考慮，有以下幾種方案可以考慮：①SMW工法樁+坑底加固+豎向斜撐：該方案工藝成熟，在本工程一期工程中應(yīng)用，效果較好，在擋土和止水方面均有保證，可靠度高。該方案對(duì)周圍環(huán)境影響相對(duì)較大，但造價(jià)較低。②SMW工法樁+坑底加固+水平鋼管支撐：該方案施工工藝成熟，在工程實(shí)際中應(yīng)用廣泛，對(duì)本工程而言，支護(hù)結(jié)構(gòu)的樁身強(qiáng)度、穩(wěn)定及變形可以保證，圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立。在成樁時(shí)不存在擠土問題，材料運(yùn)輸及排污也比較方便，同時(shí)也可以起到止水的作用。但取土空間受限，不易于施工，且本工程基坑寬度較大，鋼管穩(wěn)定性存在一定風(fēng)險(xiǎn)，且造價(jià)相對(duì)較高。③排樁+坑底加固+鋼筋混凝土支撐：該方案施工工藝成熟，在工程實(shí)際中應(yīng)用廣泛，對(duì)本工程而言，支護(hù)結(jié)構(gòu)的樁身強(qiáng)度、穩(wěn)定及變形可以保證，圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立。在成樁時(shí)不存在擠土問題，材料運(yùn)輸及排污也比較方便，需要另采用三軸水泥攪拌樁止水帷幕。排樁及鋼筋混凝土支撐的養(yǎng)護(hù)、拆除均需要一定工期，而且造價(jià)較高。經(jīng)過對(duì)上述幾個(gè)方案在安全性、經(jīng)濟(jì)性、綠色節(jié)能環(huán)保等多方面的綜合考慮之后，工程采用的支護(hù)方案為：“SMW工法樁+坑底加固+豎向斜撐”。

3.2基坑支護(hù)方案根據(jù)

基坑周邊環(huán)境條件、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和基坑開挖深度，基坑安全等級(jí)為二級(jí)。本著“安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、方便施工”的原則，確定本基坑采用SMW工法樁+坑底加固+豎向斜撐的支護(hù)方案（上部1.5m~2m采用放坡支護(hù)），如圖1所示。SMW工法樁為Φ850@600三軸水泥攪拌樁，內(nèi)插H型鋼HN700×300×13×24，插一跳一布置；豎向斜撐采用Φ609×14鋼管，間距5.5m；坑內(nèi)預(yù)留土坡及坑底加固采用三軸水泥攪拌樁格柵加固工法樁兼做止水帷幕。

3.3基坑支護(hù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算

根據(jù)《國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-2012》進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，整體穩(wěn)定驗(yàn)算應(yīng)力計(jì)算方式有效應(yīng)力法。

3.3.1盆式開挖工況計(jì)算

首先在基坑中部放坡盆式開挖，形成中心島盆式工況，依靠基坑周邊的盆邊留土為圍護(hù)體提供足夠的被動(dòng)土壓力，被動(dòng)土壓力計(jì)算按照式（1）~（4）進(jìn)行計(jì)算：對(duì)地下水位以上或水土合算的土層：式中：Ppk-支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，第i層土中計(jì)算點(diǎn)的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；σpk-支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)計(jì)算點(diǎn)的土中豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；ci、φi-分別為第i層土的粘聚力（kPa）、內(nèi)摩擦角（°）；Kpi-土的被動(dòng)土壓力系數(shù)。考慮坑內(nèi)預(yù)留土坡對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，對(duì)于σpk應(yīng)采用修正后的計(jì)算深度進(jìn)行計(jì)算：圍護(hù)墻體以內(nèi)土體能夠發(fā)揮擋土作用的有效土體范圍，包括從盆式開挖底面向上45°作直線，直線與留土平臺(tái)以下的土體為有效土體。從計(jì)算點(diǎn)向上45°-φ/2作直線與有效土體輪廓相交，交點(diǎn)和計(jì)算點(diǎn)的深度差作為修正Z的取值，如圖2所示。則有：σpk=γa?Z（4）式中：γa-修正深度范圍內(nèi)平均土體重度；Z-修正后的計(jì)算深度。采用同濟(jì)啟明星FRWS9.0軟件計(jì)算后。整體穩(wěn)定性（1.85）和抗傾覆穩(wěn)定性（1.3）均滿足規(guī)范要求。

3.3.2加豎向斜撐后基坑支護(hù)計(jì)算

盆式開挖階段結(jié)束后，施做生物池底板及斜撐基礎(chǔ)，裝鋼管斜撐，繼續(xù)開挖至坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高，此時(shí)基坑計(jì)算包括變形內(nèi)力計(jì)算、整體穩(wěn)定計(jì)算、抗傾覆計(jì)算、圍護(hù)樁強(qiáng)度計(jì)算、及豎向斜撐計(jì)算等。經(jīng)計(jì)算后，變形內(nèi)力計(jì)算如圖3所示；整體穩(wěn)定性（1.81）和抗傾覆穩(wěn)定性（1.39）均滿足規(guī)范要求。①H型鋼鋼材強(qiáng)度驗(yàn)算如下：最大正應(yīng)力滿足。②豎向斜撐截面計(jì)算。支撐水平方向荷載沿冠梁長度方向分段簡化為均布荷載q，支撐點(diǎn)水平間距為L，則鋼管斜撐支撐點(diǎn)水平反力Nx為：Nx=qL（5）設(shè)鋼管斜撐與水平方向夾角為α，則斜撐軸向力標(biāo)準(zhǔn)值為Nk：Nk=Nx/cosα（6）按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算：強(qiáng)度滿足要求，穩(wěn)定滿足要求。

3.4基坑降排水方案

基坑開挖前，應(yīng)做好坑內(nèi)井點(diǎn)降水疏干措施，坑內(nèi)地下水位始終保持開挖面以下0.5m?；觾?nèi)外的明排水由設(shè)置在坡頂坡腳的排水溝、集水井收集排除?？觾?nèi)設(shè)置臨時(shí)排水溝（根據(jù)實(shí)際設(shè)置臨時(shí)排水溝、距離基坑下口線2.0m以外）以及臨時(shí)集水坑（距離基坑下口線3.0m以外）進(jìn)行坑內(nèi)排水；對(duì)坑外地表水，在基坑邊坡頂部四周設(shè)置排水溝，并在基坑四角設(shè)置800*1000*1000的集水坑，集水坑內(nèi)積水采用水泵及時(shí)排出到市政管道或其他排水設(shè)施，避免回灌。

4基坑支護(hù)施工

4.1施工流程

場地清表并平整至設(shè)計(jì)標(biāo)高→樁基施工→上部放坡開挖→工法樁和冠梁施工→坑底攪拌樁加固→基坑預(yù)降水至坑底下0.5m→待加固體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，盆式（預(yù)留土坡）開挖至基坑底標(biāo)高→澆筑中心底板和斜撐基礎(chǔ)→安裝豎向斜撐→開挖預(yù)留土坡→澆筑四周底板→澆筑底板傳力帶→拆除豎向斜撐→施工池壁及頂板→待池壁與頂板達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后基坑回填土→拔出H型鋼。

4.2SMW工法樁施工

SMW工法樁采用三軸攪拌機(jī)，將土體和鉆頭處噴出的水泥漿液、壓縮空氣原位均勻攪拌，各施工單元間采取套接一孔法施工，并及時(shí)插入H型鋼形成擋土截水結(jié)構(gòu)。具體施工工藝流程：①測量放線、開挖溝槽；②設(shè)置向?qū)?、定位型鋼；③三軸攪拌樁就位，校正復(fù)核樁機(jī)水平和垂直度；④三軸攪拌機(jī)鉆進(jìn)，攪拌水泥漿液與土體，下沉至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高；⑤三軸攪拌機(jī)攪拌水泥土，并提升至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高或重復(fù)攪拌；⑥型鋼起吊、定位校核垂直度；⑦插入、固定型鋼。

4.3鋼管斜撐安裝

鋼管支撐結(jié)構(gòu)的組成為：①由若干相互連接的鋼管節(jié)段組成的鋼管支撐；②在鋼管支撐一端設(shè)置的鋼管支墩（用于調(diào)節(jié)鋼管支撐與底板之間的夾角）；③在另一端設(shè)置的活絡(luò)接頭（用于調(diào)節(jié)長度）。鋼管斜撐具體施工工藝流程：①根據(jù)斜撐兩端中心點(diǎn)的位置測量放線；②沿支撐軸線開槽挖土（一般開挖0.3m，隨安裝隨開挖）；③將斜撐吊裝到位；④一端焊接在圈梁預(yù)埋件上，另一端活絡(luò)頭安裝在底板支墩。

4.4鋼管斜撐拆除

整個(gè)支撐體系安裝完成后，開挖至坑底標(biāo)高，澆筑混凝土墊層及底板。待底板與圍護(hù)樁之間的傳力帶澆筑完成后，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行拆撐。一般需遵循“先裝先拆，后裝后拆”的原則。

4.5型鋼拔除

待生物池地面以下部分施工完畢，土方回填完成后，采用專用夾具及千斤頂以壓頂梁為反梁，起拔回收H型鋼，起拔過程中始終用吊車提住頂出的H型鋼，千斤頂頂?shù)揭欢ǜ叨群?，用吊車將H型鋼拔出樁體，在指定場地堆放好，分批集中運(yùn)出工地。H型鋼拔除后樁體留下的空隙應(yīng)進(jìn)行回填黃砂、注漿處理。型鋼起拔過程中應(yīng)加強(qiáng)坑外位移、沉降監(jiān)測。

5結(jié)語

本工程采用SMW工法樁+豎向斜撐，在大面積軟土基坑支護(hù)中應(yīng)用較少，與常規(guī)按整個(gè)基坑平面布置的水平支撐，其優(yōu)點(diǎn)在于：①減少了支撐和立柱的工程量，可大幅降低造價(jià)；②由于坑底一般為軟土，采用斜撐可提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力，防止倒塌；③斜撐可以隨挖隨撐，通過合理安排施工工序，可縮短工期。

作者：姬忠凱 王輝 單位：中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司