1、混凝土灌注桩支护结构在软土深基坑中的应用摘 要:结合丹东港翻车机深基坑工程，总结灌注桩在软土深基坑支护中的应用，根据工程实际情况，经方案对比，采用混凝土灌注桩支护基坑和高压旋喷桩止水帷幕止水，计算灌注桩桩嵌固深度，验算其稳定性。关键词:软土、深基坑支护、灌注桩、旋喷桩。1 工程概况丹东港 5 万吨级散货泊位工程，地处丹东港位于辽东半岛东北部，鸭绿江入海口西岸，南临黄海、毗邻大连，东与朝鲜半岛隔江相望，是我国东北东部地区发展国际、国内贸易合理便捷的海上通道，也是我国大陆海岸线最东端的国际贸易商港。本次翻车机房建筑面积 4860m2，翻车机坑平面尺寸 62.5x55.5m基坑开挖深度 17m,地下
2、三层。因基坑基础埋深较深 ,须采用有效的护坡措施。基坑支护平面如图 1 所示。2 软土深基坑工程的特点软土一般是在静水或缓慢的流水环境中沉积 ,含有机质 ,天然孔隙比不小于 1.0,且天然含水量大于液限的细粒土 ,包括淤泥、淤泥质土(淤泥质粘性土、粉土) 、泥炭和泥炭质土、饱和粘性土等。由于软土的特殊性 ,使软土深基坑工程具有自身独特的特点:1)软土的抗剪强度很低 ,基坑边坡的自立能力低 ,使支护结构体系承受荷载较大 ,需要强大的支护结构。2)由于软土的变形大 ,使软土基坑的开挖变形也非常大 ,工程实践中常有一些软土基坑的围护结构侧向位移达十几甚至几十厘米 ,这使开挖引起的环境破坏后果更严重
3、,重大工程环境事故一般发生在软土地区。本工程地处软土地区 ,在基坑支护设计中应充分重视软土地区的工程特性 ,以减少事故发生的可能性。3 灌注桩支护设计灌注桩支护结构是一种常见的支护结构 ,它是由钢筋混凝土灌注桩以及在桩顶的压顶梁和腰梁形成的支护结构体系。这种结构具有较大的侧向刚度 ,可以有效地限制支护结构的侧向变形 ,与高压旋喷桩止水帷幕配合能达到支护及降水的效果。3. 1 支护形式的确定拟开挖基坑处于辽河平原冲海积三角洲软土地区 ,软土具有特殊的工程特性 高压缩性、低强度、流变效应明显等性质; 基坑与周围建筑物、道路相邻很近 ,无放坡空间 ,为保证邻近建筑物、道路的安全和正常使用 ,需垂直开
4、挖基坑。基坑支护形式的选择应综合考虑以上因素。1)采用桩锚支护形式 ,一方面在软土地区施工有难度 ,另一方面基坑周围是已打入的栈桥基础桩 ,施工复杂 ,工期较长 ,而该工程工期较紧 ,所以桩锚支护结构在本工程中不适合。2)混凝土灌注悬臂桩支护结构,基坑深度 17m,已超过悬臂桩经济支护深度 ,根据工程实际情况 ,经过方案比较 ,现拟采用混凝土灌注桩加 4 道腰梁支护基坑 ,桩径 800mm、间距 1200mm,桩顶联梁将护坡桩连接成一个整体。通过分析计算 ,验证了此种支护方案的可行性。3. 2 土压力计算基坑开挖深度 17m,基坑降水后地下水位标高取为-20.0m。对粘性土 ,采用水土压力合算
5、。静止土压力为:e0=1/2 K0rh2式中:r 土的重度;h 基坑深度;K0静止土压力系数;3. 3 嵌固深度的确定灌注桩在桩顶架设连梁与腰梁共同作用 ,桩顶梁与桩的连接为刚性连接 ,节点假定为刚结点 ,在受力过程中桩与连梁之间的垂直角度始终不变 。可以假定开挖面以下一定位置处考虑成固定端 ,然后用结构力学知识分析求解内力。根据经验 ,开挖面以下将弯矩最大点考虑成固定端进行计算比较合理。应用等值梁法计算桩的嵌固深度。等值梁法是当前我国工程界中应用最广泛的一种用以计算支护结构内力的方法。计算得到混凝土灌注桩支护桩插入坑底深度 10m,稳定性验算利用重力式挡土墙的方法进行支护结构稳定性验算,即将
6、前后排桩和桩间土结合为一体计算。钢筋混凝土重度 =25kN/m 3,应用加权平均 ,桩土平均重度 =21.67kN/m 3。稳定性验算主要包括抗倾覆稳定验算、抗滑动稳定验算、墙身截面强度验算。采用理正基坑支护软件进行稳定性验算。抗倾覆安全系数 1.5841.2 抗隆起验算安全系数 Prandtl(普朗德尔)公式 Ks = 1.579 1.1, Terzaghi(太沙基)公式 Ks = 1.8091.15, 满足规范要求,最大剪应力780.34(kN),混凝土灌注桩承受的最大抗剪应力 975.43(kN)。支护结构稳定性满足工程设计要求。由计算结果可以看出,灌注桩支护结构的嵌固深度满足基坑稳定性
7、要求,故在本工程中,采用直径 800mm、间距 1200mm 混凝土灌注桩支护基坑。4 基坑变形观测基坑侧壁的变形观测是支护工程设计和施工的重要组成部分。通过现场施工中对基坑边壁变形的观测 ,可及时掌握边壁的稳定状态、安全程度和支护效果 ,为设计和施工提供信息 ,以便随时修改支护参数和施工方案。同时 ,测量控制还可以作为检验和评价边壁最终稳定性的依据。本次基坑变形观测在桩顶梁上布置 4 个变形观测点 ,在基坑开挖阶段持续进行跟踪测量。从基坑变形结果来看 ,双排桩支护结构稳定 ,桩顶位移小 ,证明这种结构是稳定的 ,设计方案是合理的。5 结语本工程采用灌注桩支护形式 ,既保证了邻近建筑物的安全 ,又缩短了工期 ,降低了工程造价。实践证明 ,支护桩在基坑支护中具有位移小、弯矩小、工期快、施工方便的特点。参考文献:建筑基坑工程技术规范YB9258-97建筑基坑支护技术规程JGJ120-99地基与基础 （第三版）顾晓鲁、钱鸿缙、刘慧珊、汪时敏主编。基坑工程手册 （第二版）刘国彬、王卫东主编 刘建航、侯学渊顾问。
