椅子式围护结构的应用

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椅子式围护结构的应用

 陈关友 

［摘要］ 本文介绍了一种新的椅子式围护结构在上海西站乘务员公寓地下室基坑工程中的成功应用。

［关键词］ 围护结构  椅子式  插筋  斜撑

1  工程概况

上海铁路西站乘务员公寓，地下一层，地上七层，框架结构，建筑面积5247m2。公寓楼地下室基坑开挖深度：平板底为－4.15m,  反梁底为－5.00m。

工程西面有围墙距基坑边3m，东面有多层住宅距基坑边4m，北面相距火车站站台2.30m, 且站台高出基坑边地面1.10m, 施工期间，必须保证临近建筑物的安全，特别要保证北面铁路站台的安全，不影响铁路的正常运行。

地质状况：①杂填土厚1.30m；②粉质粘土厚2.50m；③砂质粉土厚2.70m；④淤泥质粉质粘土厚1.50m；⑤淤泥质粘土厚7.00m。 地下水位在地面以下0.50m。北面站台边3.50m左右宽的东西向地带, 地下3 m深处有块石等地下障碍物, 东北角区域有一暗浜, 浜底深3.40m。

2  基坑围护方案

2.1 基坑围护的必要性

基础位于第③砂质粉土之上, 地下水丰富, 基土渗透系数大, 按基坑挖掘深度及周边环境，不具备大开挖（结合井点降水）条件，必须采取相应的基坑围护及隔水措施。

2.2 围护方案选择

2.2.1钢板桩: 钢板桩打拔时对周边环境影响较大，且不能有效防止地下水的渗入，不能采用。

2.2.2钻孔灌注桩挡土加外侧深层水泥搅拌桩防水：造价高，建设单位不同意采用。

2.2.3深层水泥搅拌桩墙：能挡土隔水，但按常规重力坝构造要求，基坑西、北两侧埸地宽度不够，不能采用常规的深层水泥搅拌桩墙方案。

2.2.4椅子式水泥搅拌桩围护结构方案：在基坑周边埸地宽度不够的情况下，设想采用椅子式深层水泥搅拌桩墙，即高低桩截面形式的重力坝，高桩即为基坑外侧的挡土墙，低桩位于坑内基底以下，是近似于坑底加固的搅拌桩，施工时将高桩和低桩两者交接在一起，形成整体的椅子形高低截面挡土墙，能解决埸地宽度不够的问题, 决定采用此方案。

2.3 椅子式水泥搅拌桩墙围护结构设计

2.3.1 桩墙截面设计：尽量利用埸地有限的宽度，同时考虑钻机施工的可能性，确定高桩桩墙的宽度：西面定为2.20m, 北面站台边定为2.00m, 东面定为2.70m, 南面埸地宽阔按常规设计桩墙宽为2.70m。西、北两面已定高桩的宽度肯定不能满足安全要求，东面因地下有暗浜，经计算2.70m的宽度也不能满足安全要求，必须加设低桩。低桩设计：低桩长度即为高桩在坑底以下的入土深度，一般为基坑深度的0.8～1.2倍，本工程取5.00m；低桩桩墙宽度应满足高低桩墙整体的抗倾覆、抗滑移及整体稳定性要求，计算中桩墙向坑内转动的原点为低桩底部的内角点。经计算，北面低桩宽度为2.50m, 西面低桩宽度为1.50m, 东 面低桩宽度为1.00m。围护结构平面设计见(图一)，高低截面剖面见(图二)。

2.3.2 加强高桩悬臂部分的抗弯、抗剪能力：高桩与低桩的截面分界处，因桩墙截面削弱，特别是站台方向，采用插毛竹予以加强。在北面及东、西两转角处5 m范围内，在里外排桩中每隔1 m插1根5m长的毛竹，以增强高桩的抗弯、抗剪能力。

2.3.3 增强北面搅拌桩墙稳定措施：为了严格控制北面搅拌桩墙的侧向位移，在北面东西两转角处加设钢筋混凝土斜向撑，斜撑长7m，截面650×250mm,北面和两转角部位的钢筋混凝土压顶板由100 mm加厚到200 mm。

2.3.4 搅拌桩布置: 东、西、南三面搅拌桩采用格栅式布置，北面回填土中难以格栅成桩而采用满布。

2.3.5 搅拌桩采用32.5级普通水泥, 掺量13%。搅拌桩施工顺序从低桩到高桩，若反向施工，在低桩施工时，因低桩在坑底以上段不喷浆，搅拌桩相互交接会削弱高桩截面。

3  方案实施

3.1搅拌桩施工：在排除地下障碍物，并分层回填夯实后开始搅拌桩施工。搅拌桩采用Φ700双钻头SJB-1型钻机，施工流向从北面东端开始，依次向西环向施工。搅拌桩施工工艺流程：桩机定位→搅拌下沉→注浆搅拌提升→重复搅拌下沉→搅拌(二次注浆提升) →桩机移位。搅拌桩施工间歇时间不超过8h, 确保桩体交接质量。

3.2 桩体加筋：北面及东、西两转角处5 m范围内的搅拌桩，在成桩后4h内每隔1m加插5长毛竹。

3.3 搅拌桩压顶施工：压顶施工时先清除桩顶的浮浆，配置Φ8双向@200钢筋，北面角部斜撑与压顶同时施工。

3.4 基坑土方开挖：在搅拌桩成桩后28d，压顶混凝土浇筑后15 d开始基坑土方挖掘，基坑土方采用机械分二层挖掘, 坑内集水井排水。

3.5 基坑位移监测：基坑位移控制的重点部是与火车站站台相邻的北面围护墙，在北面搅拌桩墙的两转角处和中部设置了水平位移监测点。在土方开挖前进行第一次测设，在土方开挖至地下室底板浇筑前，每天监测一次，地下室底板浇筑后每7 天监测一次，三次监测数值相同，则停止监测。 从基坑土方开挖到地下室底板浇筑完毕，北面围护结构跨中向坑内的最大位移为25MM，基础底板浇筑后，北面围护结构处于稳定状态，站台面没有出现裂缝，确保了铁路站台的安全。

4  结束语

1）本工程在周边埸地较小，不能布置常规的水泥搅拌桩墙时，采用了水泥搅拌桩高低截面围护结构，实践证明是成功的，不失为一种新的围护结构形式。

2) 水泥搅拌桩墙围护结构中，加设钢筋混凝土角撑，能增强围护结构的稳定性。

3）本工程没有桩基， 设计预计本工程最终沉降量为200mm左右，工程竣工时最大沉降量为28mm，最大沉降差7mm。这与围护结构中三侧的低桩伸入基础底板下面，连同高桩一起提高了地基承载能力有关。

                                        2008年8 月25 日

作者简介：

姓    名：陈关友  男 1951年7月  长业建设集团上海公司总工程师　高级工程师