浅谈桩+竖向斜撑在深基坑支护中的应用

刘振杰， 王小勇， 姚 波

(1.安徽工程勘察院，安徽 合肥 230011; 2.安徽省地球物理地球化学勘查技术院，安徽 合肥 230009)

浅谈桩+竖向斜撑在深基坑支护中的应用

刘振杰1， 王小勇1， 姚 波2

(1.安徽工程勘察院，安徽 合肥 230011; 2.安徽省地球物理地球化学勘查技术院，安徽 合肥 230009)

基于工程实例，详细介绍了桩+竖向斜撑支护型式的具体应用，阐述了此种支护型式关键施工工序为“先撑后挖，再撑再挖，分层分段开挖”。通过分析变形监测数据，指出了土方开挖2/3深度至坑底的工况是基坑支护控制坡顶位移的关键工序，提出了分三个标准进行土方开挖的建议。监测斜撑轴力变化，强调了斜撑应尽量设置在靠近土压力合力点位置上。

桩+竖向斜撑;基坑支护;土方开挖;变形

0 引 言

随着现代化大都市的发展，人们对地下空间的需求越来越大，在用地愈发紧张的城市中开发大型地下空间已成为现代化建设的必然趋势。深大基坑的涌现对周边环境造成较大影响，为了保护对变形有严格要求的已有建筑物，深基坑支护设计必须将支护结构的位移控制在规范允许的范围内[1-3]。

传统的桩+锚杆(索)形式可有效地控制坡顶位移，但其对土质和已有建筑物的基础形式有较严格要求，且目前大多数城市规定锚杆(索)的施工不允许出建筑红线，这也限制了这种支护形式的应用。内支撑结构可不受外围土质和已有建筑物的基础形式的限制，但其造价要比桩锚体系高30%～40%，且其对主体结构的施工影响较大，工期较长[4]。相比之下，桩+竖向斜撑的支护形式，既发挥了内支撑不受外围环境影响的优势，又减小了工程造价，钢格构式支撑梁又减小了对结构施工的影响，具有一定的应用前景。

1 地质条件

某工程地下2层连体车库，基坑深度为8.75～10.25 m，安全等级为一级，使用期为12个月。场地为一级阶地地貌单元，局部为河漫滩地貌，土层差异很大，自上而下各土层分布情况及性质指标见表1。地下水有杂填土中上层滞水、③层粉质黏土及粉土、④层强风化砂岩中的微承压水。

表1 土的天然物理力学性质指标

2 周边环境

基坑西侧紧邻多栋20世纪80年代建设的六层住宅楼，砖混结构，砖砌条基，基础埋深约3.5 m，距离基坑边仅2.4～3.7 m。房屋地下部位用预制板搭砌，内部有大量积水。由于此处以前为老河道，地下局部有较厚的淤泥层，基坑施工和使用期间，居民正常入住。可见住宅楼对基坑的变形的要求严格，稍大的变形就会造成墙体开裂，危及到住户的安全。

3 设计施工方案

结合土质情况和计算分析，基坑西侧设计采用旋挖桩+竖向斜撑的支护方案[5-7]，同时在先施工高压旋喷桩止水的基础上，增设两排压密注浆[8]，采用“先撑后挖，再撑再挖，分层分段开挖”的方式进行施工，具体的施工顺序为：先施工支护桩→止水帷幕→开挖土方至第一道斜撑腰梁底→跳挖施工第一道斜撑→开挖土方至第二道斜撑腰梁底→跳挖施工第二道斜撑→开挖土方至坑底→施工地库结构部分至封顶→基坑回填，割除二道斜撑。

这种施工方法有效地控制了基坑支护结构的变形。至基坑回填，西侧围护结构顶部最大位移仅12 mm，成功控制在基坑深度的2‰以内，基本达到了内支撑变形控制的效果。紧邻的建筑物最大沉降值为8.5 mm，无任何新增裂缝(图1)。

图1 桩+竖向斜撑剖面图

4 变形监测

由图2～图5可知，土方开挖前，建筑物即出现了0.1～2.0 mm的沉降，且变化速率较大，分析原因主要是前期施工旋挖桩的机械振动，局部淤泥层较厚，造成浅层地下水流失较多，下部的止水帷幕亦不能阻止上部地下水的流失，遂在基坑西侧坡顶部位增设两排压密注浆，防止地下水进一步流失。随着土方的第一次开挖，基坑坡顶处有1.0～5.0 mm水平位移和0.2～0.8 mm的沉降，建筑物上出现0.3～7.0 mm的沉降，且变化速率较大。

土方开挖至斜撑腰梁位置时，施工斜撑，此时基坑边坡及坡顶建筑物未发生位移，伴随着土方继续下挖，变形加大，且变形速率逐渐加大。由变化数值可知坡顶有建筑物的部位其位移数值较大。随着开挖深度的增加，基坑的水平位移和沉降逐渐加大，且变化速率明显加快。可见土方开挖2/3深度至坑底的工况是基坑支护控制坡顶位移的关键工序，因此可根据基坑开挖深度，分三个标准按照不同的开挖深度进行土方开挖，即开挖至1/3 h(h为基坑深度)时，在规范要求下[3]，可适当增加每次开挖的深度；当开挖至2/3 h时，按照规范要求进行土方开挖；2/3 h至坑底的土方开挖至关重要，关系到支护施工的成败，可在规范要求下，适当减小每次的开挖深度和长度，防止超深超长开挖造成边坡位移陡增[8-11]。

由图4可知，位于建筑物下方的斜撑轴力较大，且随着设置斜撑后土方的开挖，斜撑轴力不断增大，前期增幅较大，后期增幅较小，且趋近于一常量。大部分斜撑轴力是逐渐增加的，但由于地层变化较大，土质软硬更替，设置的第二道支撑会分担较多的土压力，故个别斜撑轴力前期增加后期降低了，降幅约为2.13%～31.0%，这说明了斜撑应尽量设置在靠近土压力合力点位置上。

图2 基坑西侧水平位移累计量-时间曲线图

图3 基坑西侧圈梁沉降累计量-时间曲线图

图4 支撑轴力累计量-时间曲线图

图5 基坑西侧建筑物沉降累计量-时间曲线图

5 结束语

通过以上案例，在城市较复杂的周边环境和地质条件较差的情况下，桩+斜撑的支护型式能够有效地控制边坡变形，保护周边建筑物的安全，为结构施工提供可靠的操作空间。

(1) 桩+斜撑的支护型式必须按照“先撑后挖，再撑再挖，分层分段开挖”的方式进行施工，方可有效地控制基坑支护结构的变形，减小地面沉降。

(2) 基坑支护是一个动态施工过程，信息化施工保证了基坑支护设计方案的顺利实施，变形监测不但检验了设计方案的准确性，而且排除了围护体系在施工过程中的安全隐患，也为此种支护型式积累了工程经验和基础数据支持。

(3) 2/3 h至坑底的土方开挖至关重要，关系到支护施工的成败，提出分三阶段按照不同的开挖深度进行土方开挖的建议。

(4) 斜撑应尽量设置在靠近土压力合力点位置上。

[1] JGJ 120-2012, 建筑基坑支护技术规程[S].

[2] 中国土木工程学会土力学及岩土工程分会.深基坑支护技术指南[M].北京：中国建筑工业出版社,2012.

[3] 龚晓南.关于基坑工程的几点思考[J].土木工程学报，2005,38(9):98～99.

[4] 刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社,2009.

[5] GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].

[6] GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S].

[7] JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范[S].

[8] 钱 午，苏景中.深基坑工程止水帷幕设计概要[J].土木基础，1998,12(1)：8～13.

[9] GB 50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范[S].

[10] 刘俊言,应惠清.建筑基坑工程监测技术规范实施手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[11] 岳建平，田林亚.深基坑工程信息化施工技术[M].北京：国防工业出版社，2007.

2016-08-16；修改日期：2016-08-19

刘振杰(1981-)，男，河北石家庄人，硕士，安徽工程勘察院工程师．

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1673-5781(2016)04-0520-03