临近主体结构管桩及既有基坑条件下的深基坑开挖支护技术探析

姜朔

摘要：本文以广州动车段工程三级修库D84线深基坑开挖及支护结构设置为例，研究在全线18个深基坑开挖过程中，一边临近已建成的库房主体结构管桩基础，另一边临近已完工的4米深基坑不利条件下，如何进行深基坑开挖及支护，并对深基坑受力情况予以分析，通过过程监控和设计优化，达到深基坑开挖过程安全及既有建筑物安全的目的，对研究类似工程建设具有实际意义。

关键词：深基坑， 临近， 既有结构

Abstract: this article with the guangzhou move the car section engineering level 3 D84 line library deep foundation pit excavation and supporting structure set up as an example, the full 18 in deep foundation pit excavation process, side of built warehouse near the main structure pipe pile foundation, the other side is near finished 4 meters deep foundation pit under adverse conditions, how to carry on the deep foundation pit excavation and supporting, and the stress analysis of deep foundation pit shall, through the process monitoring and the optimized design of deep foundation pit excavation process to achieve safety and the safety of adjacent buildings purpose, to research the similar project construction with practical significance.

Keywords: deep foundation pit, near, both structure

中图分类号:TV551.4文献标识码：A 文章编号：

中图分类号：文献标识码：

近年来，随着铁路建设的不断发展，深基坑技术被越来越多的广泛应用于设备基础安装等项目中，临近既有建筑物的深基坑开挖和支护施工实例也越来越多。在众多工程实例中，临近深基坑开挖面一边存在既有建筑物或构筑物的情况较多，但双边都存在既有结构，且纵向连续开挖，形成四周土体不利条件的情况较少。本文通过对工程实例的研究，通过理论计算及工程实效描述在四面不利土层结构下深基坑开挖项目支护结构设置及过程监控方案的制定，为类似工程开挖及防护提供数据参数和具体办法。

7米深基坑项目工程概况

广州动车段工程三级修库D84线因设计工艺优化原因，将原地面架车设备改为地坑式架车机，并在已竣工的钢结构库房内进行开挖深度达7米的深基坑项目支护与开挖工作。7米深基坑沿钢结构库房既有管桩基础纵向排列，共18个，全部为矩形结构。每个深基坑的坑壁纵向最小间距为3.9米，深基坑坑壁横向与既有钢结构管桩基础的承台边缘最小距离1.43米。7米深基坑沿钢结构库房右线纵线分布，定名为D84线。与其纵向平行分布的库房左线定名为D83线，D83线上已经施工完成的设备基础基坑深度达4米，D83线与D84线间（已完成的4米深基坑与将要开挖的7米深基坑）坑壁横向间距最小4.3米。因施工场地狭小，两线间范围要作为施工运输通道及物料堆放区，形成的堆载对坑壁结构安全也产生极为不利的影响。根据地质柱状图及地质补充勘探可以发现7米深基坑位置软弱土层较厚，杂填土富水系数高，地下水位埋藏较浅。以上地质及结构不利条件都对深基坑施工结构安全造成影响。

地质及结构受力典型不利基坑的分析

在以上18个7米深基坑中以7号坑受力及地质条件最为复杂，因此重点对7号坑试验坑的方案设置、受力情况、结构防水等方面予以介绍及分析。7号坑位置下卧深厚淤泥层，属于Ⅰ类复杂地层结构，基坑侧壁紧邻管桩基础1.83米，基坑侧壁安全设计等级为一级，其他三边弱侧安全等级为二级，基坑位地下水位埋层较浅，水位标高-1.15---1.70。基坑壁边缘紧邻材料运输通道，基坑上部堆载不允许超过10Kpa，而运输小车及材料总载重较难控制在此范围内。基坑设计需考虑基坑开挖过程土体变形、桩基础施工挤压变形、地下水浮力引起的结构变形等因素。

为加强过程监测，特别制定了基坑监测7大项目主要为：①基坑顶部水平位移②基坑顶部沉降③基坑深层位移（测斜管）④水位⑤承台沉降⑥承台水平位移⑦支撑轴力。同时根据报警指标，当出现：(1)靠管桩侧及管桩承台水平速率超过2mm/d，位移总量超过10mm；（2）其他侧水平速率超过4mm/d，位移总量超过35mm；（3）管桩侧深层水平位移（测斜）速率超过2mm/d，位移总量超过10mm；（4）其余三侧深层水平位移（测斜）速率超过4mm/d；（5）沉降速率超过2mm/d，位移总量超过25mm；（6）支撑轴力超过设计限值80%等情况需加密监测次数，并停止施工，对基坑结构受力情况进一步分析，并采取加固支撑和维护结构稳定的措施。

靠近既有钢结构管桩基础的AB侧分析：

地表沉降图

内力位移包络图：

根据基坑地质和周边环境情况，并结合管桩基础的变形要求，总体上采取单排钻孔灌注桩加1～2道内支撑的支护方式进行，并对基坑底部分进行高压旋喷桩再加固处理，桩间设高压旋喷桩止水帷幕。鉴于基坑施工空间受限，基坑主体墙在防水完成后紧靠排桩完成。

基坑支护结构设计：

支护桩：靠管桩侧即AB侧采用Ф700mm@900mm钻孔灌注桩，其它侧均采用Ф600mm@800mm钻孔灌注桩。

内支撑：为控制靠近管桩侧支护体系变形，设两道内支撑：第一道支撑设于冠梁层，间隔约5～7m布置，第二道设于-4m处且正对管桩处布置，内支撑均采用HN450×200型钢。两道支撑均需施加预应力，第一道支撑预应力施加值230kN，第二道支撑预应力施加值300kN。

冠梁及腰梁：桩顶设一道钢筋混凝土压顶冠梁，靠管桩侧冠梁宽B=800mm，高H=600mm；其它侧冠梁宽B=700mm，高H=600mm。腰梁设于-4m处，在有管桩处设一道长约1m的H型钢，焊接在嵌入桩体钢板上。

坑底被动区加固：大部基坑底部处于淤泥层，虽已经过搅拌桩处理，但比较稀疏，不能满足水平向受力变形要求，为控制桩体变形过大，在正对管桩基础坑底采用Ф500mm高压旋喷桩加强处理，桩长4m，桩顶位于坑底。

结构抗浮等加强措施：为配合主体结构抗浮设计，在冠梁层预留钢筋Ф14@200。为防止主体结构下沉，结构主体设计时底板钢筋与支护桩连接。由于基坑上部存在厚层杂填土，透水性高，特别是在雨季时，开挖基坑涌水量较大，故沿钻孔灌注桩中间设一道止水帷幕，要求桩体至少深入淤泥层2m。钻孔桩靠基坑侧采用挂网喷射混凝土封闭止水。高压旋喷桩采用单管高压旋喷工艺，与钻孔灌注桩间隔布置，要求成桩直径不小于500mm,孔距为900mm，高压旋喷采用32.5普硅水泥，水灰比采用1：1，水泥掺入量165kg/m。

结构设计验算

通过对最不利的工况3的整体稳定性和抗隆起验算，达到结构整体安全设计验算的目的。

抗倾覆稳定性验算：

，

Ks = 1.394 >= 1.200, 满足规范要求。

抗隆起验算：

Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.1～1.2)，注：安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

Ks = 5.359 >= 1.1, 满足规范要求。

5、结论：

本文主要采取的是最不利条件分析法，即通过深基坑开挖过程中最不利侧受力分析，进而对最不利侧最不利工况进行分析，将所有不利条件叠加并着重对特定情况采取有效措施和验算途径，达到基坑结构整体安全稳定的目的。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。