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摘要：市政工程施工中框架围护结构是重要的一个环节。本文以成都人民塘路框架为例对灌注桩支护结构型式分析支护结构受力和变形，现场施工控制要点。
关键词：膨胀土；深基坑；双排桩；冠梁
前言
近年来，国内城市兴建了许多大型地下设施，地铁、地下车库、地下商场、地下仓库、地下人防工程高层建筑的多层地下室等构筑物日益增多。伴随着深基坑工程规模和深度的不断加大，开挖深度在10m以下的基坑已不少见，地铁车站的开挖深度最大已接近20m。大量深基坑工程的出现，促进了设计计算理论的提高和施工工艺的发展，通过大量的工程实践和科学研究，逐步形成了基坑工程学这一新兴学科。基坑工程正确、科学的设计和施工，配合切实有效的信息监测手段，能带来巨大的经济效益和社会效益，对加快施工进度、保护环境发挥了重要作用，否则将会招致严重的后果，大量工程实践已经证明了这一点。深基坑的护 壁，不仅要求保证基坑内正常作业安全，而且要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。各地通过工程实践与科研，在基坑支护理论与技术上都有了 进一步的发展，取得了可喜的成绩。
1.概述
人民塘路（致兴路至蜀龙路段）工程地址条件为成都粘土，设计长度644m，全部为下穿框架，框架宽度（含结构）27.4m，开挖深度10米至14米不等。成都膨胀土分布于整个场区，自由膨胀率在40%-58%，膨胀力33Kpa-178Kpa不等，变化较大，为弱中等膨胀土，土质易膨胀开裂，成都粘土裂隙发育，裂隙表现明显，微倾斜或者陡倾斜。为灰白色粘土，两侧母体土为黄红色粘土。随着雨季来临，土质受水影响力学性质变化大，膨胀土含水量增加会导致其物理力学指标明显降低，易形成松软土，影响边坡稳定和地基稳定性。开挖后遇水、空气稳定性差，土体在各种荷载的作用下，影响开挖基坑的坑壁稳定和桩的摩擦力。依次沿裂隙发生变形和位移，易发生大体积滑塌。基坑开挖应及时封闭，防止地表水进入基坑浸泡软化基坑壁和基底。
2.框架基坑防护桩施工技术分析
框架桥施工前，先进行直径1.5米的钻孔桩双排进行防护，桩两排桩间距为4.5米，每排桩顺线路方向桩间距为2.1米（即桩间空隙为0.6米），桩长22米到31.5米不等。施工同时必须保证左右两侧施工便道顺利通车，便道在框架桥主体外排桩的外侧设置，基坑深度开挖深度大于10米，开挖后桩基的侧压力很大，施工控制不当，极易造成钻孔桩偏移，侵限框架主体结构。
为保证工期和施工开挖安全，必须先进行框架内排防护桩施工，左右两幅桩基同时进行，再进行外排桩施工。开挖前将钻孔桩桩头浮浆浮渣清理干净，桩间冠梁和横向系梁连为一体，严格按照设计图纸进行钢筋绑扎和焊接，立模浇筑混凝土。
冠梁和防护桩整体受力、单桩受力、单排桩受力比较：两排桩排距为4.5米，每排桩顺线路方向桩间距为2.1米，对于排距小于4d的双排支护结构，采用等效刚度的计算方法进行分析。根据刚度等效的原则，前后排桩可分别等效为厚度为h1，h2的连续墙。
h1，h2按照下式计算h1=0.838*d3√d/（d+t1）=0.838*1.5*0.8939=1.124米，t为桩间距，h2=0.838*d3√d/（d+t2）=h1=1.124米，再加上桩顶连梁与桩之间的刚性连接，双排桩支护结构就等效为由厚度h1，h2，h3的板组成的侧向挡土体系，其中t3=h3=4.5-0.75-0.75=3米。则整体抗弯强度EI=E1I1+E2I2+E3*h33。
人民塘路框架内排防护桩外为开挖后外露结构，为悬臂受力形式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果防护桩不进行横向系梁和纵向冠梁的施工，就同于杆件在一端固定一端自由的受力状态，承受临界力最小，如果将其与外排防护桩进行横向连接，桩顶冠梁贯通连接，就变为空间组合类悬臂支护结构，将密集的单排悬臂桩中的部分桩向后移，并在桩顶用刚度较大的连梁把前后排连起来，在没有锚杆和内支撑的情况下，利用超静定刚架结构随支撑条件及荷载条件的变化而自动调整结构内力分配的特性，并与桩间土协同工作，承受外部荷载的能力大大增强，提高了防护结构的安全性。因此将所有防护桩和冠梁浇筑完成后，进行深基坑开挖时，双排桩及桩间土做为整体受力结构，达到了设计受力的最佳效果。
两排桩间冠梁和横向系梁必须同时浇筑，不允许有施工断缝，双排桩做为一个超静定结构，横向系梁的作用不仅仅传递轴力，更多的传递协调前后排桩的弯矩。减少上部荷载可以减少整个支护体系的负担，有利于基坑的稳定和安全，同时可以减少地表沉降和支护体系的位移和变形。根据现场监控量测记录，两排桩贯通冠梁分开浇筑施工段，变形和位移量远远大于同时浇筑施工的冠梁段。
3.框架施工工艺过程控制要点
根据灌注混凝土的时间，混凝土强度达到75%进行开挖，开挖深度为3-4米，第一层开挖周期为1周左右。一周后钻孔桩混凝土强度达到90%左右，开挖第二层，深度为3-米。内排桩强度达到100%后，开挖到设计标高。开挖过程中，及时进行桩基外漏面的喷锚防护，桩间土必须采用挂网喷锚封闭，成都粘土遇水和空气，物理和力学特性变化很快，掉落，滑块，渗流可能引起流土、流砂、突涌，造成破坏。造成桩间塌空，内排桩的防护作用就很小了，危险性因素增多。
桩间冠梁和系梁的空隙采用C20砼10CM进行封闭，并做好顺线路方向水沟，保证雨季施工期间，顺利排洪和减少水对框架两侧土体的浸泡，主要减轻内排桩的侧压力和土的荷载，保证桩基的荷载在设计受力范围内，保证结构安全。基坑四周、操作平台等临边处应设置防护栏杆，应牢固可靠。
在施工过程中对周围土体位移和附近建筑物保护对象的变形及受力情况进行量测，所取得的水平位移数据累计最大不超过2厘米，反映开挖工程施工所造成位移和沉降值在规定的范围内。
有渗漏水区域治理措施：因框架位于成都铁路局老机务段拆迁范围内，遗留旧排水管道等渗水区较多，借鉴隧道内初期支护的引排水原理，采用Φ60mm的PE管引排，PE管间隔10CM交错打孔，固定在钢筋网片上，喷锚C25早强混凝土，水从PE管流出。根据渗水点不同，埋设相应的管道，将水引到集水坑内，统一抽排到地面排水沟。
4.框架施工周期对围护结构的影响
基坑开挖成型后对基坑断面尺寸、位置、高程、基底承载力等指标经自检及监理检验合格后，及时进行底板下部砼垫层的施工，封闭底板膨胀土面。顶板砼强度达到规范许可值后，方可拆除模板及支撑，进行变形缝、防水层及附属工程施工。基坑回填回填至框架桥顶，桥顶路基表层间采用级配碎石满铺，分层厚度在20cm～25cm之间，夯实后内摩擦角不小于30°。
箱身砼分两次浇筑周期要统筹安排，不能拖时间过长，雨季施工是膨胀土深基坑工程的大患，因此从开挖到回填的周期越短越好。由于荷载条件、施工进度和外界其它因素的复杂影响，很难单纯从理论上预测工程中可能遇到的所有问题，而且理论预测值还不能全面、准确地反映工程的各种变化。
5.结论
深基坑工程每个环节都要重视，挖土顺序、挖土速度和防护桩强度对基坑围护体系受力和稳定性具有很大影响。基坑工程不确定因素多，应实施信息化施工。在分析支护结构受力和变形时，应充分考虑施工的每一阶段支护结构体系和外面荷载的变化，同时要考虑施工工艺的变化，挖土次序和位置的变化和留土时间的变化等；确定挖土机械、挖土工况、挖土顺序等。在膨胀土土地区，膨胀土外露面封闭要及时，挂网喷锚要跟上。土方开挖还常常辅以基坑降水，以确保基坑安全和便于施工，保护环境。
监测点设置按照规范和设计要求布设，监测人员应认真测试，及时如实报告各项监测数据。要重视基坑的监测工作，通过监测施工过程中的土体位移、围护结构内力等指标的变化，及时发现隐患，采取相应的补救措施，确保基坑安全。严格执行基坑工程日报告管理制度，确保基坑工程安全。
参阅文献：
[1]《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-2012
[2]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
[3]《复合地基技术规范》GB/T50783-2012
论文作者: 张训成
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/14
标签：基坑论文; 结构论文; 荷载论文; 防护论文; 框架论文; 工程论文; 受力论文; 《建筑模拟》2018年第34期论文;