“三剛一柔”復(fù)合型深基礎(chǔ)圍護的設(shè)計和施工

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

　　一、工程概況

　　上海物資大廈位于陸家嘴金融開發(fā)區(qū)內(nèi)的東方路、浦電路處，占地面積約6000m2，建筑面積7.1萬m2，由江蘇省建筑設(shè)計研究院設(shè)計，總投資6億元，是幢地下3層，地上30層的集購物、辦公、住宿為一體的鋼筋砼結(jié)構(gòu)的綜合性辦公樓。

　　該建筑地下室承臺面標高為-9.2m，厚度為2.4m，實際開挖深度為11.6m，應(yīng)規(guī)劃設(shè)計及業(yè)主要求地下室與規(guī)劃中的相鄰建筑物銅仁大廈地下室需連接，但兩座大廈無法同時施工，物資大廈只能單獨先行施工。業(yè)主要求物資大廈基坑圍護的施工應(yīng)盡量減少對相繼施工的銅仁大廈帶來施工上的困難。

　　二、基坑圍護設(shè)計方案比較分析

　　為了盡可能滿足規(guī)劃設(shè)計和業(yè)主的要求，在設(shè)計圍護時我們考慮了多個方案。第一方案在基坑四周全部使用鉆孔灌注樁擋土，外加深層攪拌樁阻水；第二方案，基坑四周全部采用鋼板樁；第三方案，在基坑三面使用鉆孔灌注樁加深層攪拌樁，在相鄰建筑地下室有連接要求的一面，卸載后使用鋼板樁。經(jīng)過反復(fù)比較和慎密計算評估，認為第一方案雖然施工技術(shù)成熟，安全可靠，但與銅仁大廈相鄰的一面要占據(jù)施工場地，造成后施工的銅仁大廈在基坑施工時將有大量鋼筋砼灌注樁要鑿除，既不經(jīng)濟又耽誤工期。第二方案其優(yōu)點在于地下室完成后鋼板樁可以拔出，為銅仁大廈施工提供方便，但由于鋼板樁剛度相對較小，則必須要求增加一道水平支撐，使支撐間凈空高度減小，不利于基礎(chǔ)挖土施工。第三方案吸取了第一、二方案的優(yōu)點，安全可靠，又可將后繼施工的銅仁大廈影響減至最小，雖然其方案存在一系列技術(shù)問題須解決，但在實踐中是可行的，最終選定了第三設(shè)計方案，即鉆孔灌注樁和鋼板樁三剛一柔復(fù)合型深基坑圍護方案。

　　三、圍護設(shè)計

　　物資大廈三剛一柔基坑圍護墻的基本結(jié)構(gòu)為：東、南、北側(cè)為Ф1000@1150mm鉆孔灌注樁，樁頂標高-0.650m，樁長24m.在銅仁大廈相鄰的西側(cè)選用V#拉森鋼板樁，樁頂標高為-3.00m，樁長20m，鋼板樁頂以上至自然地坪段（厚2.35m，寬度為14m土層）荷載全部卸去。

　　我們的基本假定是：由于西側(cè)土卸載，東、南、北三側(cè)與西側(cè)坑頂高差為1.6m，按朗金理論計算，僅坑底以上部分約有14550KN的不平衡力通過南北兩側(cè)灌注樁墻向西傳遞，每側(cè)力為7275KN，如此大的不平衡力，如無外力抵消，會使整個圍護體向西移動，此時用于抵消不平衡力的外力就是南北側(cè)主動土壓力對樁墻產(chǎn)生的摩擦力，使坑壁穩(wěn)定。

　　考慮到鉆孔灌注樁相鄰間隙，在樁墻外增打了兩排深層攪拌樁，樁徑Ф700，搭接200mm，水泥土的水泥摻量12%，攪拌樁入土18m.鋼板樁和鉆孔灌注樁接頭處，為了使兩種樁墻間有良好的連接和阻水效果，我們將鋼板樁自其軸線向灌注樁相交處的坑外土體延伸3m.相交處還用深層攪拌樁將鋼板樁延伸部分包住，且使鋼板樁與灌注樁后的攪拌樁阻水形成整體。

　　基坑圍護選用兩道水平支撐，為了有利于土方的開挖，選擇支撐的主受力桿件沿基坑周邊呈45度斜向布置，主受力支撐間有腹桿連接，形成平面桁架結(jié)構(gòu)。在水平支撐的節(jié)點處設(shè)置格構(gòu)立柱，斷面為600×600mm，總長12m，其下錨入Ф1000鉆孔灌注樁，用以豎直方向支撐水平支撐。

　　四、圍護施工

　　在基坑有連通要求一側(cè)的圍護使用鋼板樁擋土、止水，其余三面使用鉆孔灌注樁擋土、深層攪拌樁止水，支撐則根據(jù)計算確定設(shè)置?？紤]到鋼板樁和鉆孔灌注樁的剛度相差較大，因而在鋼板樁一側(cè)基坑邊緣局部卸荷?；A(chǔ)施工完成后，拔除鋼板樁，方便后續(xù)施工的建筑與先施工建筑的地下連接。挖土采用中心島挖土方案，第一次先挖至第一道支撐底標高，待第一道支撐施工達到設(shè)計強度后，第二次挖支撐下的土，直到第二道支撐底標高，施工第二道支撐，基坑中心形成臺階式中心島，第三次挖土至承臺底標高，澆筑墊層砼，第四次中心島挖除。由于基坑圍護支撐設(shè)計合理，挖土階段嚴格按施工組織要求控制挖土范圍、流向等。本工程挖土60000立方米，僅用80天就完成，創(chuàng)造了浦東新記錄。

　　五、成果分析

　　三面鉆孔灌注樁一面鋼板樁的復(fù)合型基坑圍護在物資大廈的成功應(yīng)用，不僅驗證了設(shè)計對主、被動土壓力的假設(shè)，而且如設(shè)計估計的一樣，顯示圍護樁的位移不總是向基坑內(nèi)，在特定情況下會向基坑外位移，表明了三剛一柔復(fù)合型基坑圍護在軟土地基中是可行的。由于它的應(yīng)用，在經(jīng)濟上大大節(jié)省了建設(shè)成本，在用戶的施工評估報告中得到了肯定。三剛一柔圍護為以后同類條件下深基礎(chǔ)圍護的施工提供了經(jīng)驗，并且為基坑圍護的設(shè)計和施工提供了新的思路。