北京北护城河松林闸深基坑工程支护方案优化探讨（刘纪峰 张会芝 张永红）
` wsMybe# ^LQ lfd _4x[}e7KF http://www.hwcc.com.cn 2007年8月24日 《施工技术》2006年7月 编辑：宋金凤
JUUF ^/J "KQ\F0/ Qnu&GB M o*5e14W(: njx\$,ruN S+bW D7 o<eW g [摘要] 北京市北护城河新建松林闸深基坑工程,受周边复杂环境限制,原设计放坡开挖方案难以实施,本文结合工程实际,提出了支护优化方案,并从各方面对原方案和优化方案进行了对比,结果表明优化方案的合理性。
CUTEp/+ [fJFH^&?hr [关键词] 深基坑; 支护方案; 优化
u9y-zhj_$ VS@rM<K{ [中图分类号] TU746.5 [文献标识码] A [文章编号] 1002-8498 (2006) 07-0036-03
SE7 (+r 83O^e&Bt 北京市北护城河新建松林闸深基坑支护工程,原设计采用了理论上比较经济的放坡开挖方案,但是受周边复杂环境条件的制约,放坡开挖并非最合理的。本文结合现场实际情况,提出了更为合理的优化设计方案。
1 _:1/~R1 +{l3#Y 1 工程概况
nk?xNe4 #,|_d>p: 北京市护城河与北二环路平行,西起西直门暗涵出口,东到东北城角,全长5 820m ,新建松林闸位于0 + 825～0 + 939 段,开挖深度6.0～9.1m ,结构外边线距北侧滨河路1.5～6.0m ,距南侧北二环路边的公交车站1.5～5.5m ,计划在公交车站出口处留7m 的施工道路。如图1 所示。
bvxxE/?Ni O (WMTa'% _sD]Viqc l1.Aw |'D 3M>FU4Ug2 据地质勘察报告,松林闸区现地面高程47.80m ,地下水位29.25～29.45m。各土层厚度及其性状如表1 所示。
30T:* I| 1.cUol nr E]e[Ty1 lhvZ*[[<) ?X5glDZ $ 2 支护优化途径及方案选择
jP{]LJ2.6\ SieV%T0t1 加上无支护或简单护面的放坡方案,目前国内常用的支护方案主要可归纳为5 类,按造价高低,其选择流程为:放坡→坑壁土体加固类→排桩板桩类→地下连续墙→沉井、沉箱类。各类主要形式及其适用深度如下: ①水泥土搅拌桩 适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程。②土钉墙(插筋补强) 适用于基坑深度小于10m 或地下室不超过2 层的基坑工程;当基坑深度大于10m 而小于14m 时,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。③排桩板桩类(造孔桩、沉管桩、钢板桩等) 适用于基坑深度不超过14m 的各种情况;当基坑深度超过14m 或有4 层以上地下室或特种结构的基坑工程,此种方法只适用于北方地区及西南土质较好的地区情况。④地下连续墙 开槽灌注式施工方法适用于各种情况;SMW工法适用于沿海及南方软土地区情况。⑤沉井、沉箱类 适用于沿海及南方软土地区各种情况。
Y9c9/_CSj hdNZ" :1s 无支护或简单护面的放坡方案最为经济,如果场地空间允许且无深厚软土,应优先考虑。但是,本工程周边环境复杂,若采用大放坡开挖,北侧滨河路和南岸的公交车站都要挖断。且施工经验表明,基坑开挖深度> 5m时,考虑到放坡增加的土方开挖、外运和回填等项费用,放坡开挖并不比其它支护经济。
IWbp^l+!t bI6 V &Dd 本基坑开挖深度在6.0～9.1m,根据前面分析,可采取的深基坑支护结构形式主要有土钉墙、排桩板桩或地下连续墙,悬臂桩和水泥搅拌桩支护方案一般只适用于开挖深度在6.0～7.0m 以下的深基坑工程,普通悬臂桩的嵌固深度,须达到悬臂高度的1～2 倍,由于悬臂桩承受的弯矩很大,其侧向位移也很大。因此,当采用悬臂桩支护形式时,应考虑到基坑周边环境对基坑位移的敏感程度。当悬臂桩支护方案不可行时,可采用喷锚支护与排桩联合应用,即基坑边坡上部采用喷锚支护,下部采用护坡桩(或加锚杆、内支撑) ,以降低基坑工程造价;或者直接采用桩+ 锚杆(内支撑)支护结构。当地下连续墙作为外墙时,采用地下连续墙方案也能起到节约资金的作用。
@bVh?T0~F, ~wd?-$;070 深基坑工程的优化设计主要从以下4个方面进行: ①技术的可靠性、先进性以及施工的可行性; ②经济效益; ③环境影响; ④工期。按其阶段不同,深基坑工程的优化设计可分为三级优化:系统优化、设计计算优化和反演分析优化(见图2) 。
| 2c!t$O@v @"#gO:|[i0 结合现场实际情况,施工单位考虑了土钉墙+ 桩锚联合支护方式,使用理正4.03基坑支护软件计算,各支护方式参数如下。
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Iu]F Wb-'E %K 2.1 土钉墙支护参数
}E\+e!'!2 )jQe K 该部分基坑开挖深度8.30m,坑边荷载取q = 10kNPm2 ,坡度δ= 63.4°,放坡比例1∶0.5 , 土钉间距Sx ×Sy = 1.5m ×1.4m,梅花形布置,孔径10cm,倾角10°。根据内部稳定性及土钉抗拉强度验算,结合施工经验进行局部调整,土钉护坡设计数据如表2 所示。布钉及结构剖面、节点作法如图3 、4 所示。
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BmKB nR|uAw t$kf'An}/ 2.2 排桩+ 锚杆支护参数
(>@syF%PB A m}PXj6 基坑开挖深度9.10m,坑边荷载q =10kNPm2 。排桩:桩径1.1m,桩距1.7m,桩长15.40m, 桩顶标高47.80m,嵌固长度6.50m,配筋主筋15Ф22 钢筋, 箍筋<8 @200 ,加强筋Ф14 @2 000 ,桩身C25 混凝土;锚杆: 标高23.80m, 孔径15cm, 孔距1.7m, 长度16.0m,自由端长4.0m, 2根ф22 钢筋,锁定在2 根I22B 上,锁定预应力180kN;桩顶联系梁: 截面1 100mm ×600mm,C25 混凝土, 主筋16Ф16 钢筋,箍筋Ф6.5 @200 ; 桩间土: 挂Ф6.5 @250 ×250 钢筋网片,布设长2.0m、间距1.0m、1Ф18 土钉,用1Ф14 钢筋和护坡桩相连,表面喷射5cm 厚C20 碎石混凝土,限于篇幅,此处不再给出详图。
vp}># & 7n3x19T 3 优化方案与原方案对比
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下面从几个方面对优化方案与原方案对比: ①技术的可靠性、先进性 原方案可靠,无先进性;优化方案可靠,较先进。②施工的可行性 原方案施工无可行性;优化方案可行。③经济效益 原方案破坏道路及公交站且需拆迁31 棵树木和1 条过河污水管线,总费用逾700 万元;优化方案仅有7 棵树木需要迁移,初步概算费用487 万元,节省200 余万元。④环境影响 原方案需要开挖土方4 万m3 ,回填2 万m3 ,扬尘和噪声污染严重,挖断滨河路和公交车站,严重影响交通状况,树木迁移影响景观,管线破坏影响居民用水;优化方案采取人工挖孔桩,无扬尘和噪声污染等问题,较好地保护了环境。⑤工期 原方案需要同交通、电力、园林、市政等多部门交涉,工期无保证;优化方案工程进展顺利,工期有保证。⑥其它 原方案机械开挖无法及时探明未知地下管线,可能造成事故;优化方案人工挖孔,及时探明地下情况。
=;-ju@d ~bm2_/RL 4 结语
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IR v &4$43\(D 针对本工程的周边环境条件,对比原设计采用的大放坡开挖方案,采用土钉墙+ 桩锚联合支护,技术上更可靠,施工更可行,节省资金,保护环境,保证了工期,实践证明,联合支护是本工程的优化方案。
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A_..+I 2K7:gd8Ru 参考文献:
AFF>r#e aN); P> [1]李纯,潘秀艳. 福建晋江某基坑支护方案设计[J ] . 施工技术,2005 ,34 (1) :21 - 22.
' \vmfp = uEi.nSp)S [2]徐杨青. 深基坑工程设计的优化原理与途径[J ] . 岩石力学与工程学报,2001 ,20(2) :248 - 251.
k-Hfip[ro &>^Ympr [作者简介] 刘纪峰(1979 —) ,男,河南沈丘人,中国矿业大学(北京) 博士研究生,北京中国矿大力建博0522 班。
#I@[^^Vw 8"I5v(TV 来源：《施工技术》2006年7月
