中国市政工程中南设计研究总院有限公司 430010
摘要：近年来，随着我国城市地下空间开发利用的迅猛发展，越来越多的深基坑工程不得不在城市建筑密集区域施工，由于这些基坑大多邻近既有建筑、城市道路、市政管网等，基坑施工过程中的风险控制问题尤为重要。目前，工程界主要通过风险识别、风险分析、风险评价、风险预警等手段将基坑施工风险控制在可接受范围内。然而，由于各种不确定性因素的影响，基坑施工中难免出现风险评价值超过风险预警值的情形，即工程处于危机状态。此时，如何根据具体施工情境，选择合理的风险控制方案以化解工程危机是值得研究的课题。
关键词：风险分析；软土地区；深基坑支护
1.深基坑施工风险控制方案决策指标体系
对深基坑施工风险控制方案进行决策就是对多层次、多指标构成的复杂指标体系进行递归分析。因此，决策指标体系的建立是深基坑施工风险控制方案决策的前提。本文根据基坑施工风险控制的特点，并考虑决策者的主观意愿，根据科学性、完备性、独立性、可测性以及层次性的原则，建立了由目标层、准则层、因素层构成的深基坑施工风险控制方案决策指标体系。
2.工程概况
某住宅项目位于天津市空港经济区东七道与中环东路交口处，为天津中兴产业基地的配套住宅项目，项目建筑面积约１４．４万ｍ２，其中地下建筑面积约为３．８万ｍ２。基坑周边场地条件总体较为宽松，开挖深度影响范围土质较为软弱。根据场地土层情况及周边场地条件，基坑支护设计采用钻孔灌注桩结合一道钢筋混凝土内支撑体系的支护形式，采用水泥搅拌桩作止水帷幕、基坑内以大口井降水。
3.基坑支护方案设计
3.1支护总体方案
为了止水，在防护桩的外侧采用６０ｃｍ旋喷桩封闭防护桩之间２０ｃｍ的空隙。旋喷桩采用四搅两喷的成桩工艺，即：预搅下沉；到达桩端设计标高时，应喷浆搅拌３０ｓ，喷浆提升；重复搅拌下沉；到达桩端设计标高时，喷浆搅拌３０ｓ，喷浆提升。开始施工时，宜进行试桩确定施工参数。如遇下沉中出现堵塞喷浆头的情况，也可带浆下沉，禁止喷水。应严格控制喷浆与提升速度，确保桩身喷浆均匀，与前期的混凝土防护桩形成可靠的帷幕。为了防止桩施工过程中，后施工的桩对前面已经施工完成的桩（尚未达到设计强度）形成挤压和干扰，施工中要求防护桩基坑的平面形状为不规则结构，基坑总深度为５．０５ｍ，防护桩支护下的开挖深度为３．０５ｍ。由于该地区的土质为流塑状的软土，土质很差，必须采用支护结构。通过分析比选，最终采用钢筋混凝土防护桩进行支护，并且结合旋喷桩形成止水幕墙。钢筋混凝土防护桩０．８ｍ，间距１．０ｍ。在施工混凝土防护桩之前，首先将基础周围９．５ｍ范围内的软土挖掉２ｍ的深度，为了防止坍塌，１．５ｍ范围内实行放坡开挖，然后浇筑１００ｍｍ厚度的素混凝土罩面，从而方便钻孔灌注桩和旋喷桩的施工作业。钢筋混凝土防护桩的总长为１２ｍ（含冠梁），基坑范围内深度３．０５ｍ，入土深度８．９５ｍ。和旋喷桩均应采取隔桩施工的方法。此外，如果外围施工的旋喷桩与混凝土防护桩无法搭接时，应采取局部补桩或注浆等补强措施。
3.2理正软件计算支护结构的安全性
支护结构的钻喷桩主要是为了防水，钢筋混凝土防护桩是主体受力结构，承受的荷载为基坑周围的土压力和水压力，因此只需要对钢筋混凝土防护桩进行结构计算并进行配筋设计。防护桩的主要参数如下：桩身材料为Ｃ３０混凝土，防护桩的总长１２ｍ，其中悬臂３．０５ｍ，入土深度８．９５ｍ；防护桩顶部冠梁的高度为５００ｍｍ，宽度为１ ０００ｍｍ；防护桩周围的土层基本都是淤泥质黏土，根据地质参数，２０ｍ范围内土层参数差不多。经测定土重度１８ｋＮ／ｍ３，内摩擦角７°，粘聚力为１５ｋＰａ。防护桩除了抵抗土压力外还需要考虑施工机械（挖掘机和运土车辆）在坑边的附加荷载，经计算该附加荷载集度为４０ｋＰａ，坑边距离为１ｍ。结构计算采用了理正深基坑软件进行单元分析。在开挖过程中，随着开挖深度的增加，土体对防护桩的侧压力越来越大，当开挖到基底（标高为－１．８５ｍ）时，防护桩承受的侧压力最大，防护桩的受力最为不利，所以只需要对该工况进行计算即可。
通过计算可以得出。该支护桩的最大位移为１６．１ｍｍ＜３５ｍｍ（０．０１ Ｈ＝０．０１×３ ５００ｍｍ＝３５ｍｍ和８０ｍｍ的较小者），位移也小于监控报警值３０ｍｍ，所以满足要求。同时桩的最大弯矩为２０８．６７ｋＮ•ｍ，根据《建筑基坑支护技术规程（２０１２）》对防护桩进行了配筋设计，采用１５根２０ｍｍ的纵向钢筋（箍筋按照构造要求布置），考虑１．３５的安全系数，其承载能力Ｍｕ＝４４１ｋＮ•ｍ＞１．３５×２０８．６７ｋＮ•ｍ＝２８１．７ｋＮ•ｍ，满足要求。
（1）抗倾覆计算
抗倾覆计算图式如图３所示。
3.3启明星软件复核计算
由于基坑支护结构的计算具有很大的不确定性，为了保证安全，对支护结构的内力和变形采用同济启明星软件进行了复核。通过比较，启明星的计算得到的位移和内力偏大，但是位移和配筋设计仍然满足要求：最大位移３４．２ｍｍ小于３５ｍｍ。其配筋后的承载能力Ｍｕ＝４４１ｋＮ•ｍ＞１．３５×３１４．３ｋＮ•ｍ＝４２４．３ｋＮ•ｍ，满足要求。同济启明星计算结果偏大的原因是由于软件无法考虑冠梁的影响。
结束语：防护桩在施工过程中也进行了监测，开挖到最大深度时，钢筋混凝土防护桩的实际最大水平位移为２０．１ｍｍ，与理正深基坑计算的１６．１ｍｍ较吻合，这表明理正深基坑模型的计算结果基本能够反映混凝土防护桩的实际工作状态，而同济启明星软件由于无法考虑冠梁刚度的影响，计算结果稍大，但是足以对理正软件的计算结果进行复核，从而互相验证，保证了施工支护结构的安全可靠。可为以后相似土质的基坑降水和支护结构设计提供有益的参考。
参考文献：
[1]潘安琪.深基坑支护结构稳定性分析及安全评估[D].安徽理工大学,2016.
[2]尹文稳.深基坑开挖及支护优化设计[D].安徽理工大学,2016.
论文作者:曾卫华
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/26
标签：基坑论文; 防护论文; 钢筋混凝土论文; 深基坑论文; 结构论文; 位移论文; 深度论文; 《基层建设》2017年4期论文;