钢筋混凝土内支撑技术的应用

叶康吴建伟

[提要]：本工程介绍了处于淤泥质土，开挖深度较大的基坑，如何合理选择围护支撑体系，进而如何合理组织土方开挖方法及降排水方法，以达到基坑安全施工的目的。

[关键词]：深基坑；钢筋混凝土；内支撑体系；土方开挖

TU37

1、工程概况

本工程为地下2层，地上35层，框架剪力墙结构体系，建筑高度为128.6m，总建筑面积为58320m2的一座集贸易、娱乐、办公于一体的多功能建筑。

2、水文地质条件

2.1、工程地质情况：①-1杂填土，灰～黄灰色，松散，以碎石、块石及粘性土为主，层厚约0.7m～3.2m；①-2粉质粘土，黄灰色，软可塑，局部软塑，中压缩性，成份以粘、粉粒为主，底部粉粒含量高，局部粘质粉土，干强度、韧性中等，层厚0.8m～3.5m；土层参数c = 35.4kpa，φ = 13.9度，γ = 18.5KN/m3，W0=32%；②-1淤泥质粉质粘土，灰色，流塑，高压缩性，局部薄层泥炭，层厚0.4m～3.8m；土层参数c = 19.1kpa，φ = 11.3度，γ = 17.5KN/m3，W0=38.1%；②-2粘质粉土，灰色，稍密状，很湿，中压缩性，成份以粉粒为主，上部含粘性土较高，局部流软塑状粉质粘土，底部多为砂质粉土。层厚1.0m～17.8m；土层参数c = 25.1kpa，φ = 27.1度，γ = 18.1KN/ m3，W0=45.3%；③淤泥质粉质粘土，灰色，流塑，高压缩性，局部淤泥、淤泥质粘土，层厚6.3～24.5m；土层参数c = 18.1kpa，φ = 9.7度，γ = 16.9KN/ m3，W0=32%；

2.2、地下水埋深在0.38m～1.22m之间，水面标高-1.50m～-1.20m之间，主要接受大气降水和地表水渗入补给的上层滞水和②-2层中少量孔隙潜水。

3、基坑围护设计体系的选择

本工程主楼桩基采用直径为Φ1000~Φ1100㎜，有效桩长约58~72m的钻孔灌注桩，单桩竖向承载力特征值约为8000KN。裙楼部分桩基采用直径为Φ650㎜，长52~64m钻孔灌注桩，单桩竖向承载力特征值约为2400KN。

本工程基坑平面尺寸为110.00m×70.00m，基坑底标高为-10.25m（局部为-16.15m），考虑到本工程基坑开挖深度较大，基底为淤泥质土。若采用造价较低的土钉喷锚二级放坡，土钉抗拔力不够，且防水效果不佳。若采用预应力管桩做围护桩，则刚度欠佳，容易出现基坑坍塌事故。若采用抗渗剪力墙，虽然满足要求，但造价太高，不经济。最后确定本工程地下室基坑围护采用钻孔灌注桩加两层钢筋混凝土支撑作为支护结构，并采用双轴水泥搅拌桩做止水帷幕，各钻孔灌注桩系由圈梁联系。

具体做法为：基坑围护采用Φ900@1150钻孔灌注排桩支档加两道水平钢筋混凝土内支撑，钻孔灌注排桩外再采用单排Φ600@400单头深层水泥搅拌桩做止水帷幕。基坑四角采用混凝土支撑：两道主梁截面尺寸分别为（900 mm×700 mm）和（1100 mm×800 mm）；两道支撑混凝土围檩尺寸分别为（1200mm×800mm）和(1300mm×800mm)。基坑中间采用钢管支撑：两道支撑均采用φ609（壁厚16mm）的钢管，第一道支撑的中心标高为-2.000m，为单钢管；第二道支撑中心标高为-6.500m，为双钢管。

4、土方挖运施工技术

整个基坑土方开挖应按“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则进行，将基坑开挖造成的变形控制在允许的范围内。挖土应限时、对称、分层分块开挖。本工程土方开挖采用盆式开挖法，既确保了基坑的安全性，又节约了工期。

第一道支撑工作面土方开挖，由基坑四个角处退挖，考虑分二块进行开挖，四个角支撑两侧混凝土支撑处先开挖，挖至支撑底标高（-2.4m）,在四个角的砼支撑施工期间，进行中间钢支撑区域土方开挖，挖至支撑顶标高（-2.4m），随后开槽施工钢支撑。第二道支撑工作面土方开挖以此类推，直至挖到基坑底部留30cm土方进行人工开挖，避免扰动土方原始压力。

5、基坑降排水方法

本基坑范围内土层较差，主要为粉质粘土层，淤泥质粉质粘土层，粘质粉土层等易发生流砂现象，开挖深度较大，基坑支护设二道水平钢筋混凝土内支撑，现场采用如下排水措施：

①、基坑外排水：明沟设置在基坑外距围护桩中心约1.50m处，明沟规格为300×300㎜，并在间隔30.00m左右设置一只800×800×1000㎜的集水井。排水沟及集水井采用240㎜厚红砖砌筑，内侧1:3水泥砂浆粉刷，在排水沟上统设带栅盖板，盖板做法采用Φ16钢筋电焊制作。

②、基坑内排水：自然地面～-7.70m采用离心式水泵湿土排水：在基坑底处沿围护桩内侧（距围护桩边0.50m）统设300×300㎜的排水沟一圈，间隔30.00m左右设置外径1000×1000×1000㎜的集水井，其集水井底低于基础承台底600㎜左右，井内设置水泵。

③、由于其土层渗透系数介于10-6～10-3㎝/s之间，故-7.70m以下采用轻型井点降水，降低基坑内地下水，使土体固结，提高其抗剪强度。轻型井点管井距坑边1.50m，考虑施工工作面及土质等因素，井点间距沿东西向均匀布置4道，井点管长度为6.00m。

6、基坑围护监测:

为保证土方开挖过程中，对可能出现基坑壁失稳或者围护失效等险情及时预警，以便及时采取补救措施，实施如下监测措施：

6.1、土体水平位移监测：设水平位移监测孔6只（CX1- CX6），监测孔深26.00m，以最大水平位移达到45mm，或者土体日水平位移量三天超过3mm为监测预警值。

6.2、水位监测：设水位监测孔4只（SW1-SW4），以水位变化累计下降值超过1.00m或水位变化速率超过0.50m/d为监测预警值。

6.3、支撑梁轴力监测：设轴力监测点8个（ZL1-4~ZL2-4），以ZL1-1达到3200KN，ZL1-2达到3600KN，ZL1-3达到4300KN，ZL1-4达到4000KN，ZL2-1达到6300KN，ZL2-2达到6900KN，ZL2-3达到8700KN，ZL2-4达到5900KN作为监测预警值。

7、小结:

经过施工过程中的监测数据及现场实际情况，说明本工程所采用的基坑围护设计技术是合理且经济的，总体处于稳定状态，保证了整个开挖过程的顺利完工。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。