金水岸住宅小区基坑支护方案优化论文

浅谈金水岸住宅小区基坑支护方案的优化

1 工程概况

揭阳市榕城区西门吊桥外金水岸住宅小区由10幢32层的住宅和10幢别墅组成，总建筑面积约24.7万平方米。该小区分两个区域，分别为回迁区和商品房区，其中回迁区地下室只有一层，商品房区地下室有两层。对于不同深度的基坑开挖，原来准备先施工回迁区后施工商品房区，由于两个区域开挖深度不同，而且不同时施工，所以必须在两个区域之间做一定的支护。基坑北侧约二十至四十米为榕江北河，东侧约十五米为排水干渠，西侧约十五米为5~6层的居民住宅楼（一栋混凝土框架结构，另外一栋为砖混结构），南侧为市政道路及西郊村的神庙，由于场地限制及施工工期紧张等问题，支护设计存在一定的难度。回迁区基坑开挖深度为2.7米，商品房区基坑开挖深度为5.9米。场地土为典型的榕江冲积平原，地表第一层为1米左右的素填土，第二层为1米左右的粘性土，第三层为淤泥，深度18~28米，第四层为中密的粗砂（基坑维护桩桩端均进入此层）。 2 支护深度的优化

2011年1月设计院基坑施工图送至本人手里的时候，回迁区和商品房区之间的支护结构采用的是双排桩，桩身截面配筋很大，局部采用直径28的纵筋了，桩身长度也非常大。原因在于，设计考虑的工况是这样的：即先施工回迁区的地下室侧墙，回填好了再开挖商品房区。按照这种思路，两个区之间必须按照两层地下室的开

挖深度来做支护，配筋必然过大，嵌固深度过大就在所难免了。本人作为技术支持的主要骨干，通过实地勘察和了解得知，回迁区与商品房区之间的支护可以这样施工：先做好回迁区的地下室，回填一小部分，然后做水泥土墙支护，再开挖商品房区的地下室，这样商品房区的支护深度就不再是按照两层深度来考虑了，而是按照一层加上一点覆土，开挖深度变了，从而支护形式也可以采用比较经济的水泥土墙，大大降低了成本、缩短了工期。 3 采用分段和截面非均匀配筋

排桩用在基坑围护结构里面，有别于传统的工程桩——典型的受压构件，这种构件主要承受的荷载是水平荷载（主动土压力及水压力），这时钢筋应当分布在弯矩作用平面内距离中性轴尽可能远的位置，以便取得较大的截面抗弯模量，从而取得较大的截面抗弯承载力，我们的典型受弯构件——梁，就是这样配筋的；另外，由于地质条件比较差（深厚的淤泥，地下水位较高，为典型的三类场地），计算出来要求桩的嵌固长度过大，这样造成桩长过长。构件的弯矩沿着构件的长度分布是不均匀的，甚至可能反向。这时根据构件的具体内力情况，分段配筋就显得非常必要了。大家熟悉的梁就是这样子的，负筋在支座位置配的很大，而跨中则用架立筋而已。这种做法用在排桩上再合适不过了，此所谓物尽其用也。 下图为a-a及b-b段均匀且不分段布筋时的情况： 下图为a-a及b-b段非均匀且分段布筋时的情况：

通过以上表格，可以明显看出通过非均匀且分段配筋后，桩的

嵌固长度从而总桩长度可以减少约3.5米，配筋量也大为降低了。 4 抗剪强度指标的合理取值

本工程地质资料提供的淤泥的抗剪强度指标过于保守，内摩擦角（∮）和粘聚力（c）大部分均取为2°和1.5kpa。在本工程北侧的榕江北河北岸，大概往西五百米的某住宅小区，地质土层的分层情况与本工程相似，但是他们的主要土层——淤泥层的内摩擦角（∮）和粘聚力（c）大部分均为16°和3.5kpa。根据我的个人经验，折中地把这两个指标取为：c=4°、∮=3.5kpa，通过试算之后发现，位移、沉降、抗倾覆验算等各项指标都比较容易满足规范要求，嵌固深度减少了不少，内力从而配筋都均有大幅度的下降。所以，在地质资料对土的参数取值不合理时，计算的时候应该根据个人和地区经验，对土层参数作适当的调整，取合理的数值。通过合理的取值，桩顶的位移、沉降、桩的抗倾覆验算和桩的嵌固深度等等都得到较好的控制，比原来的设计节省了很多成本。对于采用非均匀且分段配筋的排桩，施工时必须注意不同分段的钢筋笼的下笼顺序，每一段钢筋笼的内侧与外侧必须区分清楚。基坑开挖后，我们通过现场观察，发现局部排桩的受力钢筋被转动了一定的角度，承台砖模砌筑完毕之后，我们要求现场迅速浇筑底板垫层，后来通过观测，位移和沉降均在规范允许的范围以内，这同时也说明了，设计富余度还是相当充足的。 5 支护形式的优化

在回迁区的西侧，原设计采用的是单排排桩围护，考虑到只有

一层地下室，开挖深度不深，所以改用重力式支护——水泥土墙，这样施工速度快，而且可以节约成本。后来在场地不够的地方，局部又改回单排排桩支护，灵活处理不拘泥于具体的支护形式，在安全的前提下，最大限度的降低成本。由于电梯筒位置的电梯井道需要下沉约1.7米而造成超深开挖，而且坑底加固土的设置是非连续的，另外，由于水泥土墙的强度过低（局部四十天龄期测得的强度不到设计强度的一半），该段水泥土墙顶部位移局部达到了100mm，超过规范允许值，且在西侧路面出现裂缝。通过浇筑底板垫层和支撑型钢等措施后，位移停止发展，目前该区的地下室已经顺利施工完毕。

6 止水帷幕的优化

原设计的排桩桩间止水帷幕为双排搅拌桩，直径600mm，搭接100mm，本人通过对比其他的工程，要求其全部改为单排，搭接150mm并且贴近内排排桩。实际效果很好，未发现任何渗漏，不仅降低了造价还缩短了工期。

通过优化之后，该基坑工程的成本总共降低了约200万元。 7 结语

1）支护深度是基坑支护计算中的重要参数，合理的基坑支护深度可以使排桩的抗倾覆验算容易满足规范要求，桩的深度不会过大，配筋也趋于合理。

2）排桩的合理配筋形式（包括截面非均匀并且分段配筋）是基坑优化设计的一个重要方向，内力大的地方就大，内力小的地方按

照构造要求配筋即可。均匀配筋和一配到底的做法是一刀切的行为，也是不负责任的行为，当今社会是讲究经济与效率的社会，我们在设计和施工的过程也必须与时俱进，做到经济合理。 3）土工试验所得的参数由于试验人员的个人经验和知识结构的不同，在最后提供地质报告的时候，会存在一些偏差，而这些偏差直接影响到工程的安全性和经济性，如何根据个人经验对地质资料中的参数，特别是粘聚力和内摩擦角，取合理的数值就显得非常重要和必要了。

4）支护形式一般都是根据地区的施工能力和经济性来考虑的，选择得合理的话，可以保证安全使用还可以节约成本，所以开始设计的时候，就应该在支护形式的选择上面做一些功夫，最好能有不同的方案做对比，然后择优选取。

5）排桩中间的止水帷幕设置情况受个人和地区经验的影响比较明显，单排止水桩在施工质量有保证的情况下，能起到很好的止水作用。还能与排桩形成桩土共同受力的整体，是一道有力的保障。 注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。