基坑支护典型工程实例设计方案

第八章基坑典型工程实例

建筑基坑工程的设计与施工技术形式多样，实际工程影响因素很多，与(一般)岩土工程特性一样，基坑工程有着"先实践，后理论"的特点，迄今为止，我国已有大量的较成功的深基坑工程实践经验，但也有一些失败的教训。为了全面地了解建筑基坑的设计与施工特点，便于设计人员在计算时参考工程经验，本章选择了一些较成功的基坑工程实例。所选实例主要考虑以下几

点：

(1)工程规模大且典型的深基坑；(2)在某一方面具有突出的特色；(3)对以后基坑工程有指导意义。另外，对几种典型的悬

臂桩墙围护结构的设计计算也通过实例进行了详细介绍。

实例一桩墙结构设计

1．悬臂桩墙设计

已知：悬臂桩墙结构挡土高度=3m；砂土y=19kN／m2；P一30，无地下水，钢板桩允许应力[口]=240MPa，如图8-1。确

定板桩墙所需长度L和所需截面矩Ⅳ。

可选用单位重度845N／m的300×300工字钢(W----365cm3／m)。

2．单支撑桩墙设计

已知：挡土高度H=6m，砂土7=19kN／m3，无地下水，采用横向支撑，间隔2m。作用点在墙后地面下1m处；钢板桩，允许挠曲应力240MPa，按"自由支座"进行设计。求：板桩所需长度L、支撑作用力F和所需截面矩W(见图8-2)。

解

3．拉锚板桩计算

某工程挖土深6m，采用拉锚板桩挡土，将板桩后挖去1m深、1～2m宽的沟槽，地面荷载为条形荷载30kN／m2，宽6m，离板桩2m，地质情况如图8-3所示。基坑内为密集钢筋混凝土桩，板桩外设井点降水，井点管长7m。

解

(1)选用的各层土的P、c值，在井点降水范围内的认f值进行调整，板桩后主动侧压力

(2)地面荷载：由于在板桩后预先挖了Im深的沟槽，计算土压力时以Im深处起算，该Im厚的土作为地面荷载，其值为

4．多层支撑板桩墙计算

某工程地下室，挖土深9m，桩基承台厚4m，土质情况如图8-4所示。钢板桩选用V号ESP，每延长米截面模量Ⅳ一3．82×106mm3，惯性矩，一9．55×108mm4，弹性模量E=2．06×105N／mm2。

解由于在板桩内设井点降水，且为密集桩基，故对板桩墙前在9m以下的内摩擦角P和内聚力f进行调整，分别乘1．4和

1．3系数。

挖土和支撑的程序为：第一阶段挖土一第一层支撑一第二阶段挖土一第二层支撑-一第三阶段挖土-一第三层支撑-一第四阶段挖土-一加层垫层-一拆除第三层支撑。现分别对各阶段的板桩受力情况进行分析计算。

(1)第一阶段挖土完成，板桩呈悬臂状，挖土深3．2m。第一阶段挖土板桩计算简图见图8-5。

实例二最大最深基坑工程--上海金茂大厦

金茂大厦位于浦东陆家嘴隧道出口处南面，工程占地2．3万m2，建筑总面积29万m2，地下3层，地上88层，塔尖标高420m(见图8-10)。地下3层面积约6万m2，基坑开挖面积近2万m2(见图8-11)，开挖深度主楼为19．65m，裙房为15．1m。主楼下有429根直径914钢管桩，桩长65m，送桩17．5m；裙房下有632根直径609钢管桩，桩长33m，送桩13．5m。该工程由中国上海对外贸易中心股份有限公司投资，美国SOM设计事务所设计，上海建工集团总公司承包。

1．基坑工程特点

该工程是目前上海地区基础工程施工中最大最深的工程项目。其主要特点为：

(1)作为基础外墙围护工程的地下连续墙兼有承重墙的职能，地下墙壁厚1m，深36m。由于地下墙内壁不设内衬，这就要求施工单位在地下墙施工中确保施工质量，尤其在槽段的接缝处理，槽底沉渣清理，整个墙体的防渗等方面，必须严格把关。

(2)基坑的临时支撑采用现浇钢筋混凝土支撑。

(3)基础土方量大，达30万rn3。

(4)由于基础施工采用二阶段开挖方案，所以在主楼核心筒和地下室钢结构吊装时，混凝土支撑应不碰这些结构，故支撑设计应做到四避让：避让塔楼核心筒、避让地下室钢结构、避让裙房地梁、避让基础钢管桩。这些都给支撑平面布置带来了许

多困难。

2．基坑支护的设计

(1)设计方案比选在金茂大厦基础工程中，SOM设计事务所原设计是采用斜拉锚方案。在主楼部分，斜拉锚共设六道；在裙房部分，斜拉锚共设四道。斜拉锚的使用角度为45，锚固于7～2层砂土层，在根部10～15m范围灌注水泥浆。斜拉锚由钢

筋束组成，斜拉锚的锚固设计强度为150t(使用荷载)。

钢筋混凝土内支撑方案由上海建工(集团)投标提出，在主楼部分，内支撑设四道，第一道支撑标高一3．4m；第二道支撑标高～8．3m；第三道支撑标高一13．1m；第四道支撑标高一17．1m。在裙房部分，内支撑设三道，标高同主楼部分。由于这一施工方案在上海有成熟的施工经验，施工可靠性强，在施工费用方面也不比斜拉锚施工方案多，所以最后经过比选认为对于

金茂大厦基坑支护钢筋混凝土内支撑施工方法较适合。

(2)岩土参数取值和土压力

在表8-1中，除主动土压力由计算得到外，其余均由地质资料获得。对于基坑围护挡土墙的主动土压力，由于朗金理论的计算结果比较适合上海软土地基的客观情况，故可根据朗金主动土压力计算公式得到土压力分布。

(3)基坑支护设计反力包络图

根据主动土压力分布图进行综合，得到四道内支撑作用点支撑反力包络图(见图8-12)。根据朗金理论计算，第四道支撑的反力应大于第三道支撑的反力，但从各种资料和文献中查阅出，当挖土达到一定的深度时，由于深层土的变形滞后性，可对

支撑反力作适当调整，故第四道支撑减为791kN／m。

(4)基坑支护设计工况

工况1：主楼和裙房第一次挖土结束；

工况2：主楼第一道支撑和主楼第二次挖土结束；

工况3：主楼第二道支撑和主楼第三次挖土结束；

工况4：主楼第三道支撑和主楼第四次A挖土结束；

工况5：主楼第四道支撑和主楼第四次8挖土结束；

工况6：裙房第二次挖土结束；

工况7：裙房第二道支撑和裙房第三次挖土结束；

工况8：裙房第三道支撑和裙房第四次挖土结束；工况9：所有内支撑拆除和地下室三层楼板均结束。根据以上分析的边界条件以及各工况，用计算机SAP90程序进行计算可得到地下连续墙和钻孔灌注桩的弯矩包络图、剪力包络图和位移包络图。

(5)地下连续墙和钻孔灌注排桩配筋设计

根据地下连续墙在各工况下的包络图可得地下连续墙配筋包络图，然后按配筋包络图配筋。图8-13是以主楼某标准槽段配筋图。根据钻孔灌注排桩在各工况下的包络图得到排桩配筋(图8-14)，钻孔排桩直径为561200，间距为1400，桩顶标高为一

8．7m，桩长24m，桩底标高为一32．7m。

根据本工程钢筋混凝土内支撑四避让原则得第一、第二、第三道内支撑平面布置。用计算机SAP90程序进行计算，可得各道支撑在各点的变位值，水平弯矩值，竖向弯矩值，轴力值以及各节点的反力值等。

第一道水平支撑的腰梁段面1000×800(6×)，塔吊行走支撑断面800×1000，其它断面分别为800×800、700×800、600×600。

第二道水平支撑的腰梁1200×800，大开间侧支撑

断面为900X 800，其它支撑断面为800X 800和600X 600。第三道水平支撑的腰梁为1200X800、大开间处大多为1000×800、局部杆件为ii00×800，其它支撑断面分别为900×800、700×700。第四道支撑与第三道支撑相同。根据前面的分析

可得各断面的配筋图，图8-15及图8-16是典型断面的配筋图。

立柱支撑由两部份构成，埋入坑底以下的为钻孔灌柱桩，坑底以上部份为格构式钢结构柱，该柱插入钻孔灌柱桩内5m，塔楼区域的钻孔桩径为声1000、桩长20m、格构柱外形截面尺寸600×600、肢件为11600×14、裙房区域的钻孔桩直径为850、桩长22．5m、格构柱截面尺寸为480x480、肢件为1140X14。格构柱的钢材为A3钢。根据各道支撑反力图进行计算，可得钻

孔桩配筋(见图8-17)。

3．基坑支护的施工

本工程设计方SOM要求采用刚性接头，所以给施工带来了难题。作为基础支护工程的地下墙兼有承重的职能，且地下墙将作为地下室的外墙内侧面设有内衬，所以对防水性和质量均有较高要求。本工程首次使用了C40高强度水下混凝土，给工程带来了新的课题，由于工程桩较地下连续墙先施工，而部分送桩孔距地下连续墙很近，给地下连续墙施工带来了不利影响；又由于地下连续墙深36m，支承在7-2土层，而7-1土层和7-2土层土质较硬，成槽极为闲难．地下连续墙采用了新型的柔性接头(见图8-18)，标准雌槽段长5．4m，标准雄槽段长6．Om，施工时采用间隔跳跃式施工方式。用两台进口液压成槽机分区流水进行施工。在距地下连续墙较近的送桩孔进行压浆处理，保证地下连续墙成槽质量。在完成的地下连续墙外侧近接头区域进行劈裂压浆施工，保证地下连续墙的坑渗能力。在7-1层，7-2层标高处，若导杆式液压成槽机成槽困难。即用导杆式成槽机成槽7-1层以上部分。由绳牵式成槽机成槽7-1层和7-2土层。采用两只油压千斤顶，

加扁担，分节顶升法预拔接头箱。

导墙底部的土层必须是原状土，防止成槽时上口坍方。使用导杆式成槽机施工时，用经纬仪控制成槽垂直度；为了确保槽壁稳定，槽内泥浆液面高度要求控制在导墙顶面下200mm左右。在雄槽施工时，要求对雌槽进行刷接头处理，并随时用清水冲洗接头刷，使接头连接的质量达到要求。采用空气吸泥方法进行清基，使沉渣控制在200mm以内。由于原沉桩孔距槽壁较近，孔隙水压力较高，易造成槽壁坍方，为此，在成槽前对原沉桩孔四周进行地基加固处理。

钻孔灌注桩是支护结构，共分为两类：第一类是支承钢筋混凝土内支撑的，第二类是主楼挡土围护排桩，各种类型钻孔桩的直径、孔底标高见表8-2。用日产履带式液压钻机(干钻机)成孔施工灌注桩。由于与地下连续墙同时施工，要求在使用场地上与地下连续墙施工进行流水作业。声850桩用声1100护口管；声1000桩用61300护口管；声1200桩用声1400护口管，护口管长6～7m。钢筋笼分两节吊放，钢立柱在地面拼装一次吊放，钢筋笼与钢立柱在洞口电焊连接。采用人造泥浆护壁保持孔壁稳定，泥浆比重为1．06～1．15，粘度控制在20s～30s之间。二次清孔采用正循环方式，在清孔效果不理想时，结合反循环方式清孔，立柱桩沉渣控制在10Omm以内，排桩沉渣控制在300mm以内。钻孔灌注桩的标号为C30水下，在现场进行自拌。混凝土在浇灌中，导管埋入混凝土中要求不小于3m，保证混凝土实度和翻浆能力。对于扩孔现象较大的围护排桩，采用外

包锦纶布的做法施工。

各道钢筋混凝土内支撑标号均为C30。每次土方开挖到各道支撑底时，开始内支撑施工，内支撑腰梁与地下墙的连接用声28锚固钢筋，采用锥螺纹连接方式。内支撑腰梁与钻孔排桩的连接用5628锚固钢筋，采用电焊连接方式，在主楼与裙房支撑分界处留设临时施工缝，并预留插筋和预埋件，在裙房支撑施工时，将裙房连接钢筋电焊在主楼支撑预件上，使主楼与裙房支

撑连成一体。

4．基坑降水工程的施工根据承压水计算公式

式中K--分层土容重；ti--分层土厚度；比--水的容重：f--基坑底至不透水层顶的距离；为了满足主楼基坑挖土阶段的降水要求，基坑降水采用浅层降水与深层降水相结合的方法。由于第一阶段主楼挖土挖到一19．65m标高，裙房挖到一4．0m标高，所以第一阶段主楼采用深层降水方法，而裙房采用浅层的降水方法。浅层降水采用sl轻型井点，井点管长7m，深层降水采

用SB一1深井泵，井管长22m。

在基坑内深井泵的布置分两种类型，一种是可以固定在主楼支撑上保留的，另一种是在支撑的大空间中，这部分深井泵将随挖土过程分别拆除，在基坑内深井泵共有28台，其中9台将随挖土拆除。在第一次挖土前，在地下连续墙以内整个基坑范围内，打设6套轻型井点，轻型井点管间距控制在2．4m左右，井点管长6m，这部分轻型井点在第一次挖土后将拆除。在主楼施工时，为了保证土方边坡及车道边坡的稳定，考虑在裙房区域主楼边坡处及车道处共设8套轻型井点，轻型井点在第一次挖

土后打设。

5．土方工程施工

本工程土方总量约30万m3，开挖面积达2万m2。为了加快主楼施工进度，土方开挖分二期进行。第一期为15万m3，裙房开挖到一3．2m标高，主楼开挖到一19．65m标高。第二期裙房再开挖到一15．Im标高。

6．施工环境监测

为了指导基坑施工、基坑安全，施工期间进行了内容多样的施工环境监测。监测工作自基坑开挖，到地下结构施工完成止，历时长达2年多，积累了大量的数据，为今后基坑工程提供了非常有价值的资料。整个施工环境监测的内容如下：

(1)地下连续墙变形监测：地下连续墙顶端的沉降观测；地下连续墙顶端的水平位移观测；地下连续墙变形观察(测斜)。

(2)基坑支撑系统监测：钢立柱顶端沉降观察；水平支撑和膜梁应力测试。

(3)挡土钻孔灌注桩观测：挡土钻孔灌注桩变形观测(测斜)；挡土钻孔灌注桩顶端水平位移观测。

(4)地下水位观测：主楼和裙房基坑地下水位观测。

(5)邻近土体观测：基坑外深层土的水平位移观测(埋设测斜管)；基坑内深层土体垂直位移观测(基坑隆起)。

(6)孔隙水压力观测。

(7)施工区邻近地下管线的水平、垂直位移观测。

(8)施工区周围房屋观测：施工区周围房屋的垂直位移观测；施工区周围房屋的裂缝观测。

为了便于保存、充分利用基坑施工环境监测资料，建立了《金茂大厦基础工程施工期间监测数据库》。该数据库包括打桩

期间的监测数据以及基坑开挖期间的监测数据，内容非常丰富。

7．结语

通过该工程的基础旋工，对于大面积超深基坑的支护，只要采用合适的布局和钢筋混凝土为主体的支撑即可取得预想的结果。金茂大厦为超深基础的设计与施工创造了又一个典范。为了缩短总工期，采用分阶段开挖土方，突出重点是有效的。

超深基础的施工要特别注意承压水的影响，因此对原先的勘NSL要进行严格封闭处理，以防承压水从孔中涌出。

对于特深的基础工程如能结合半逆作法施工则将产生更大的经济和社会效益，达到事半功倍之效果。

基础施工中的监测工作要做到信息化施工，通过监测资料指导技术人员提高施工组织的指导和决策的水平，使基础施工安

然无恙。

实例三北京特深基坑工程--东方广场

东方广场位于东长安街路北，王府井大街与东单北大街之间，占地面积约11万m2，建筑面积约87万m2。基坑开挖东西长约480m，南北宽约190m，开挖深度在15～23m，土方量176万m3。基坑平面如图8一19所示。

1．地质情况

土层分布及水文地质情况为：①杂填土：层底标高在40．00～41．00，层厚约5～6m；以建筑垃圾为主，可塑，松散。

②粉质粘土：层底标高在33．00～36．00，层厚约6～7m；黄褐色，土质不均，局部夹粉土，饱和，可塑。③细砂：层底标高在29．00-31．00，层厚约5～6m；黄褐色，含卵砾石，局部夹中粗砂，密实。④卵石层：层底标高在25．00～27．00，层厚约4～5m，杂色，直径一般为3～5cm，最大8cm，局部夹粉粘土和砂砾石层，饱和，密实。⑤粉质粘土：层底标高在19．00～21．00，层厚约5～7m；黄褐色，土质不均，局部夹粉土和砂砾石薄层，饱和，可塑。⑥卵石层：层底标高在8．O0～15．00，层厚约6～9m；杂色，以火成岩和坚硬的沉积岩为主，饱和，密实。地下水分为三层：上层滞水，水位标高36．00～43．00；潜水，存在于第④层卵石层中，水位标高27．00～29．50，是较稳定的地下水；承压水，存在于第⑥层卵石层中，静止水位标

高在20．00～23．00左右，水头高度约2．1m。

2．深基坑支护设计

东方广场工程由香港巴马丹拿国际公司设计，包括基坑工程支护设计。在1994年巴马提出以下方案：

基坑深度按16．0m计算，采用人工挖孔桩作挡土结构，桩长18．5m，桩径分别为1000、1200、1500，桩间距为1000、1800、1500；设置三道锚杆，锚杆做在护坡桩上，为非预应力锚杆，最大设计轴力1656kN，采用4声40+5632粗钢筋制作，锚杆钻孔孔径为200mm。经研究原设计后，对土方工程、基坑支护重新安排，向甲方提出如下方案：

采用护坡桩加锚杆的支护结构是可行的，但挡土桩应采用机械钻孔，桩径为800，桩间距为1500，锚杆层数减为二道，而且不应做在护坡桩上，锚杆采用预应力钢铰线，更有利于支护结构的变形控制。与原方案相比，仅材料用量就减少很多，如护坡桩的混凝土可减少50％，锚杆钻孔长度减小60％，而增加的是桩顶上一道2m高的砖砌挡土墙。

(1)挡土支护方案

根据同深度、支护要求的不同，在基坑四周划分六个部位九个类型，分别采用钢筋混凝土灌注桩、H488工字钢桩加锚杆的

支护方式，锚杆分别有一层、二层和三层，局部位置加打土钉。

(2)挖土方案

土方挖运按"先中间、后四周"及"分层开挖"的原则进行，全部采用内坡道，挖土机、翻斗车进入基坑。根据现场道路的出入口位置，设置若干临时坡道，并随着工程进度交换坡道位置。最后一个坡道采用接力挖土法，布置8～10台挖土机分4层挖土，以后留2台在坑内进行土方倒运，基坑上用2台拉铲挖土机挖土。土方完成后，用50t汽车吊，将挖土机吊运出基坑。

(3)降水

采用管井井点帷幕法降低水位，在基坑边按井距6m布井；在基坑内中间按30m布井，同时设置水位观测井若干。

3．挡土支护设计

混凝土灌注桩桩间距1．5m，桩径局部为声1000，其它地方为≠800；H488工字钢桩桩间距为1m。使用材料：护坡桩、桩顶混凝土为C30强度等级，锚杆钢铰线采用低松弛1860级；锚杆灌浆水泥采用普通525号(素水泥浆)；腰梁采用I258、I328、

I368、I408普通工字钢，其它钢板采用3号钢。

附加荷载：协和医院活荷载10kN／m，恒载45kN／m，其它部位，活荷载10kN／m；西侧锚杆水平长度不大于18m，北侧(西)首层锚杆标高在一7m以下，北侧(东)首层锚杆标高在一8m以下。

4．计算

支护结构按等值梁法计算。另外，用m法对所有类型进行复核，并计算出各个类型的桩顶位移。计算结果同等值梁法比较

参见表8-3。

通过比较，可得如下结论：桩锚支护结构安全的关键在于锚杆的安全性，而弯矩从各种试验及经验看是可以折减的，其安全性有一定保障。所以选用等值梁法作为设计方法，其锚固力、弯矩计算结果都有一定的可靠度，是安全可行的。

5．试验与监测

(1)本工程锚杆施工、试验、监测基本按照《锚杆施工规范》(CECS22：90)进行，在锚杆旋工前进行了3组基本试验，施工过程中对每根锚杆做拉拔位移记录，并按5％的比例进行验收试验，对各类型锚杆进行长期的应力监测，对挡土桩做倾斜观

测。

基本试验共做了15根，根据试验结果确定锚固体与土体间粘结强度，分析粉质粘土与砂卵石的剪切强度，验证锚杆设计参

数与施工工艺的合理性。

按锚杆总数5％的比例做锚杆验收试验，锚杆张拉力达到1．2倍设计轴力。凡是在张拉过程中位移不收敛视为不合格，按

锚杆张拉方法做加强处理。

(2)位移监测

在挡土桩锚杆标高处、桩顶连梁上、锚杆标高腰梁位置设置护坡桩的位移观测点，由专门的位移测量小组负责每天监测。从测量结果得出以下几点结论：①由于混凝土灌注桩刚度大，除悬臂端位移较大，其它部位因锚杆的预应力作用，位移较小；锚杆的预应力大大减少了桩的位移，只要保证锚杆的预应力，也就控制了桩的位移。②桩顶位移决定于桩的悬臂长度，可以看出，悬臂长度小于3m，桩顶位移在10ram左右，悬臂长度在5m以上，桩顶位移将增加很大。③由于理论计算未考虑锚杆的预

应力作用，所以锚杆理论计算位移比实际位移要大。

(3)锚杆应力的监测

锚杆轴力的监测采用钢弦式锚索计进行长期监测，锚杆锁定后10天内每天一次，10天后每10天一次，1个月后每月一次。共测试17根锚杆。锚杆应力监测除了用锚索计外，还对4％的锚杆采取再张拉方式监测锚杆轴力的变化。再张拉的方法为：在锚盘上加反向肋承压板，加千斤顶后施加荷载，肉眼观察锚盘的移动，以锚盘脱离承压板时的荷载作为锚杆的实际轴力。

6．设计、施工问题

(1)桩顶连梁上挡土墙的考虑

桩锚支护结构的设计，其桩顶标高往往比自然地面标高下降2～4m，然后在桩顶上做混凝土连梁，在连梁上砌筑挡土墙。

这种作法主要是考虑护坡桩施工因素，如在杂填土中钻孔困难、容易塌孔。

(2)桩嵌固段不足问题

由于基坑设计深度的变化，使得原来已施工的护坡桩埋深减少，本工程中多个地方出现这种情况。尤其在基坑南侧，1994年开工时基坑设计标高为28．375m，桩埋深3．8m，1997年复工后基坑标高改为23．875m与25．935m，分别加深4．5m 与2．44m，使得一部分桩已悬在空中，另一部分桩埋深只剩下1．36m。对此，咨询公司提出多个方案，如接桩法、混凝土桩加锚杆法、土钉支护等，经过与甲方、设计公司多次协商后采取以下方案：在基坑护坡桩边留一个土台，并向坑内放坡，土台高3～4m，宽1～4m，这样在外观上保留了桩的埋深；在土台1：50公分加打一层锚杆，锚杆总层数由二层变为三层，设计时按二层锚杆、土台顶面标高进行设计，此时桩的嵌固段受到的被动土压力为Ⅳ，不考虑土台的作用，也就是说实际上不存在被动土压力，将此力N用第三层锚杆力来代替。

上述方案通过三层锚杆的作用平衡了主动土压力，保证了桩的稳定，实施后经过轴力监测和位移监测，都没有不利情况发

生。

(3)基坑外市政施工的影响

由于工程的需要，在基坑开挖的同时，基坑北侧进行竖向电缆井及横向电缆沟的施工。竖井及电缆沟距坑边4m，方形竖井尺寸为4×5m，圆形竖井尺寸直径为4m，电缆沟高约3m。在基坑挖至设计标高后，其方形竖井挖至首层锚杆标高，工人切断了穿过井内的4根锚杆，形成了基坑局部的不稳定，桩的位移有所增大。由于发现及时，经理部上报市建委，协调各方工作。设计考虑锚杆有一定的安全系数，桩锚体系的整体性较好以及竖井开挖后的局部卸载作用，提出以下处理方案：①加强沉降位移监测，由原来的一天一次改为一天两次，并及时通报各方；②对其中2根切断锚杆采用钢铰线连接器进行连接，并重新施加预应力；③对于其它部位的竖井、电缆沟施工遇到锚杆时，如需切断，务必通知经理部，并应取得部门的同意后才能实施。

(4)基坑内塔基对桩的影响

由于施工场地狭窄有多台塔吊布置在坑内护坡桩旁边。塔吊基础平面尺寸为6×6m，深1．7～2．3m。为保证桩的稳定，采取土钉方式进行补强：在基坑设计标高上50cm处加打3～4根土钉，土钉采用粗钢筋，长6m，设工字钢腰梁一道，用螺帽将土钉拧紧固定在腰梁上，如果塔吊距桩边有一定距离，则下挖1m塔基基础后，在边壁上采用土钉加喷射混凝土方式，间接地加

固嵌固端，然后进行挖土及塔吊基础的施工。

(5)对原麦当劳旧桩的处理

原麦当劳建筑有一层地下室，四周有声600护坡桩，拆除后，其西侧护坡桩与现基坑边及红线基本重合，如何保证支护结构不出红线范围又不影响结构施工是必须解决的问题。实际中采取如下方案：①保留原麦当劳护坡桩，对旧桩采取土钉喷锚方式进行加固，保证原桩的稳定；②为减少支护结构的占用范围，采用H488工字钢作挡土结构，间距同原护坡桩，并采用先钻孔再植入后灌浆的方法，减少了施工噪音，加强了支护结构的刚度；⑧在工字钢桩顶做混凝土连梁，顶住原护坡桩，在连梁上

做第一层锚杆。

7．结语

(1)北京东方广场特大深基坑工程的设计、施工、监测是成功的。基坑的安全得到充分的保证：设计合理、精一L-施工、

严密监测、及时调整；经济上比原巴马丹拿国际设计公司设计方案节约投资2000万元。

(2)桩锚支护体系按分层挖土用等值梁法计算是可行的。通过锚杆基本试验、验收试验调整锚杆设计长度和倾角是适宜的

方法。

(3)计算位移与实测差20～30mm，说明计算并未考虑预应力张拉的后果。对桩顶位移的控制应从锚杆的预应力与桩的悬

臂长度两方面着手。混凝土灌注桩的悬臂段长度不宜超过5m。

(4)每根锚杆张拉，必须拉到设计轴力的1．1～1．2倍，十分钟后(实际检测)回到锁定值，施工时考虑千斤顶锁定过程的

预应力损失，锁定值宜定为0．5～0．7倍设计轴力。

(5)土钉与锚杆结合支护，土钉起强化加固土体作用，提高土体的整体性，对锚杆起增长抗拔作用；土钉的补强作用也是

基坑支护的一个灵活措施。

(6)先中间后四周分层挖土，采用内坡道，挖土机进入深基坑挖土运土方案，显示了优越性。

实例四位于广州闹市区基坑工程--荔湾广场

荔湾广场位于广州市荔湾区德星路之西侧，南至下九路，北至长寿路。该地段是广州繁华的商业地区，工程周围商店林立，交通十分拥挤。该工程地下室二层，基坑深8m，宽101m，西侧长324m，东侧长284m，基坑平面面积为30700m2。

工程场地的地质情况为：①杂填土层：厚1～3m，松散，含水量较高。②淤泥层：厚1～4m，埋深1～3m，松散，含水量较高。③细砂、中砂层：厚2～13m，埋深3～7m，松散，含水量较高。④粉质粘土层：厚7～11m，埋深4～13m，上部可向下逐渐变化为硬塑。⑤基岩。强风化带：岩质近土状，岩体较碎，厚度为5～12m，岩层面深度在18～25m之间；中风化带：岩质较坚硬，但裂隙较发育，厚度为1．5～1．7m，岩层面深度在20～30m之间，单轴抗压强度平均为5MPa；微风化带：岩质坚硬，但裂隙发育，岩层面深度在25～39m之间，单轴抗压强度平均为6．5MPa。地下水埋深为0．8～1．2m。

本工程场地南北二区的地质差异较大，南区岩面高，淤泥及细砂层较薄，粘土层以硬塑粘土为主；北区则岩面低，淤泥及

细砂层较厚。

1．支护结构方案的选择

(1)钻孔桩与粉喷桩组合加锚杆支护方案

如图8-20所示，在地下室边墙外侧周围设置声1000mm钻(冲)孔桩，桩间距为1m，再在钻(冲)孔桩外侧另设550mm

粉喷桩，间距为1m。基坑开挖采用锚杆支护。

此组合方案造价较低，有一定的防渗效果，同时由于南半区岩面高，采用锚杆支护较经济，从经济角度分析，此方法是可取的，但从技术角度分析则存在以下几个问题：①钻孔桩挡土墙整体稳定性差。②采用粉喷桩防渗，虽具有一定防渗效果，但止水不完全可靠，同时因为它的强度低，抗剪性能差，会随钻孔桩的位移而变形，产生裂缝，失去防渗作用；而在细砂层较厚的工程中，防水问题却十分重要。③由于本工程范围砂层较厚，在锚杆的施工过程中可能会出现涌砂现象，引起地面塌方，危

及临近建筑物，对工程质量及进度也会造成不良影响。

(2)800mm厚连续墙加锚杆支护方案

此方案采用800mm厚连续墙进行地下室围封止水，连续墙平均墙深16m，基坑开挖采用锚杆支护。水平间距为1m，位置为一3．5m标高，锚杆每根施加50kN预应力，单根长度20～35m。

工程的围护结构采用地下连续墙方案，防水性能远优于其他形式的围护结构，在地下室结构施工时，往往采用复合墙的结构作地下室的边墙，即利用地下连续墙和衬墙作地下室的边墙，这种结构比较合理，防水性能是可靠的。但由于砂层较厚，采用锚杆支护，锚杆的施工过程中会出现涌砂现象，引起地面塌方，危及临近建筑物。同时，锚头的渗水问题大大降低了地下连续墙的防水作用，不能充分发挥连续墙的优势，所以，这种支护组合不是最佳方案。

(3)800mm厚连续墙加部分板带与钢支撑支护方案此方案采用800mm厚连续墙挡土围封止水，墙深平均16m，为了避开锚头渗水问题及消除锚杆施工引起地面塌方的现象，基坑开挖改采用600mm钢管支撑支护，钢管壁14mm。钢管撑设一排，高

程为一2．Omm。因本工程

场地较宽，支撑较长，故部分采用半逆作法施工，利用板带与钢管支撑共同支护。支撑与板带平面布置见图8-21。

钢管支撑和锚杆相比，消除了锚头渗水的隐患，且制作安装受地质和场外环境影响小，施工方便，但因支撑工程量较大，且要增加支承板带的钢管柱的费用，经济上不合算。另一方面，钢支撑及支承柱对基坑开挖带来一定的困难，它防碍了大型机械的使用，由于本工程土方量较大，就这方面而言，工期将受到一定的制约。

(4)800mm厚连续墙加斜钢支撑支护顺作法方案

为了解决上述几种方案的不足，在基坑支护方案选择问题上，必须充分考虑设计与施工的实际情况，由于工程场地十分宽阔，如采用水平支撑，其挠度无法满足要求，根据地质资料，本工程场地细砂层较厚，由于细砂在无水状态其内摩擦角值会变大，也就是说被动土压力与压缩模量会变大，其阻抗地下连续墙位移的能力也增强，利用这一特点，可以起到反压土的作用；本工程基础桩采用冲(钻)孔灌注桩，基坑开挖是在基础桩完成后才进行，这样，可以将桩墙加以综合考虑。由于上述原因，选

择以下方案较为合理。

如图8-22所示，基坑开挖分区分层进行，先进行中部土方的开挖及基坑内降水工作，挡土墙内侧周围留反压土，反压土的边坡视土质情况作不同的修定，并且在反压土面设置砂包以增加反压土的稳定性，待中部土方完成后，立即进行桩承台的施工，并埋设支撑底座，然后安装钢支撑，待承台混凝土达到龄期后才进行反压土的开挖；钢支撑待完成负一层楼板后才拆除。

此方案既解决了钻孔桩挡土墙整体稳定性差及粉喷桩防渗止水不完全可靠的问题，同时解决了由于砂层较厚，采用锚杆支护时，在锚杆的施工过程中可能会出现涌砂现象，引起地面塌方，危及临近建筑物安全等问题，工程质量及进度较为可靠。一方面，由于此方案支撑数量较小，经济上比板带、钢管支护较低；另一方面，土方工程可以实行大型机械化作业，工期有保证，

总体工程造价低。

但在基坑开挖的施工阶段，也就是在未安装好钢支撑之前，地下墙的位移能否在允许值范围内，这是一个迫切需要解决的

问题，下面对这个问题进行深入的研讨。

2．支护结构的设计计算

(1)无锚(撑)悬臂支护结构设计的简单计算方法

无锚(撑)悬臂支护结构的变形与土压力根据朗金土压力理论，可得入土深度D，然后再求得危险截面处的最大弯矩，可进

行截面选择。

(2)单层或多层支护结构设计

由于不同的支护结构形式及基本假定，形成了不同的计算方法，本工程支护计算采用弹性地基杆系有限单元法。其基本思路为：将基坑底面以上的墙体理想化为横梁单元，将入土部分墙体作为弹性地基梁单元，将锚(撑)作为两端铰接的弹性支承件。

3．支护结构的施工

(1)地下连续墙的施工

该工程的地下连续墙主要作为地下室的外墙兼作施工过程的围护用的防渗、挡土结构。连续墙厚800ram，取大约5m为一槽段，采用工字钢接头。地下连续墙的施工流程参见有关手册。连续墙"工字钢"接头设置是根据设计连续墙钢筋网的外表尺寸作为"工字钢"接头的净宽，以腹板作为界线。由于工字钢与端孔间有相当空隙，为避免浇混凝土时，混凝土绕过空隙填充槽段空位，造成Ⅱ期槽段施工困难，因此，安装前，在工字钢靠二期墙段一侧绑扎10Omm厚泡沫塑料、与腹板同宽，钢筋网安放完

成、清孔完毕后，用砂包抛填工字钢外侧半圆空位。

槽段划分就是确定单元槽段的长度，在泥浆护壁条件下进行施工，槽段划分一般要考虑地质条件、后续工序的施工能力、地面施工荷载、地下水位以及开挖深度。槽段长度宜取5m左右。

水下混凝土采用10～30mm粒径的碎石，中砂，一级配，坍落度为180～220mm，浇筑时应连续浇灌，并保证混凝土面的上升速度大于2m／h，埋管深度为1～6m，并做好试件取样备检。

(2)土方开挖

土方开挖主要采用大型机械进行，用PC一200、220、300，斗容1．0m3的反铲挖掘机直接挖掘，采用三菱8～13．5t 自卸汽车出土。为保证开挖时连续墙的稳定性，墙边土方开挖采用分段跳间进行，首先直挖至2m深，然后中间部分放坡挖至4m。并迭加反压砂包，再将两侧土方放坡挖至4m并迭砂包，待迭好砂包后再将中间部分挖至6m并迭砂包，如此类推。

(3)钢支撑

根据不同的地质条件，钢支撑采用单条IG工字钢和用钢板连接两条。槽钢的框架结构两种形式，并分别先用墙边第一排的承台或第二排承台作为支撑后座。为加强钢支撑与承台的联系，增加支撑稳定性，在承台施工时，预埋的钢板底座与承台钢筋

焊接。

4．地下室结构施工

荔湾广场为特大型的多塔楼的建筑群，地下室结构共二层，每层面积为3．7万m2，地下室底板厚度两端为400mm，中部为500mm，混凝土的抗渗等级及强度等级为s8、C30。圆柱设计尺寸直径700--1500mm，混凝土强度等级为C35。承台有2桩、3桩、6桩、35桩等，厚度为1．5～2．0m，平面尺寸最大达18m×14m，剪力墙厚度为250～400mm，混凝土强度等级为C35。楼板厚为120mm，中部地下一层板厚400mm，首层板厚150mm，混凝土强度等级为C30。下面主要对其大面积底板与大

体积承台以及防水工程的施工工艺与技术作一些介绍和探讨。

(1)地下室底板面积约30000m2，厚400mm、500mm，采用商品混凝土、泵送浇筑，由于其面积非常之大，施工时采用分块及留设后浇带的浇筑方法，为保证施工质量，在承台、地梁、底板施工的同时，设置排水降压系统，以保证底板混凝土在

浇筑时和浇筑后3d内不承受压力。

(2)临时降水井直径为800mm，深度为从底板面深下1000mm，井底铺设碎石过滤，井壁加设大号铁丝网及过滤层。临时

降水井之间用排水暗沟纵横贯通，以达到整体降压效果，暗沟纵横直接穿过地底并低于地梁底300mm。

(3)后浇带

由于底板面积很大，浇筑时需分块进行，在块与块之间设置后浇带，确保主体结构受混凝土的温度变形与干缩变形的影响减至最小值，后浇带混凝土采用UEA微膨胀混凝土．在主体混凝土完成48d后浇筑。

(4)UEA掺加技术

UEA微膨胀混凝土的施工与普通混凝土相类似，浇筑时采用插入式振动器逐层振捣密实，直至混凝土表面开始泛浆和不冒气泡为准。浇筑后及时浇水养护，并用砂袋、草杆等覆盖，使其表面经常保持潮湿状态，其养护时间在14d左右。

5．大体积承台混凝土的施工

(1)本工程的承台有2桩、6桩、35桩承台等，厚度为1．5～2．0m，其中35桩承台平面尺寸达18m×14m，厚2m，体积较大，在进行此部分的混凝土浇筑时，采用分段分层踏步式推进的浇筑方法，第一段采用8m，其后按5m一段向另一边踏步推进，如此边加高边推进，加高厚度约为400mm一层，每一层都做好振捣工作并控制推进速度不能过大，在浇筑时，做好泌水的处理，当混凝土大坡面的坡脚接近顶端模板时，改变混凝土浇筑方向，从顶端往回浇筑，与原斜坡相交成一个集水坑，此时有意识地加强两侧模板的混凝土浇筑强度，这样集水坑逐步在中间缩小成水潭，用软轴泵及时排除。采用这种方法排除最后阶段

的所有泌水。

(2)温度裂缝的控制

对于大体积的混凝土浇筑，从施工角度主要是防止混凝土发生温度裂缝。大体积混凝土旋工阶段产生的温度裂缝，是内部产生的温度应力大于混凝土的抗拉强度而产生的结果，其产生的原因主要有水泥水化热、外界温度变化、混凝土收缩变形等。施工时主要采取了减少混凝土内外温差的措施，在混凝土浇筑前，绑扎钢筋时在2m深处长边每隔3m埋设一条钢管，钢管弯曲引至承台上边，浇筑结束后在钢管一端注入自来水，从另一端排出，以降低承台混凝土内外温差，钢管在养护完毕后灌浆封闭。钢管排出的水，不直接外泻，而在承台表面积蓄，以延缓混凝土的降温速度，进一步缩小混凝土中心和表面的温差值，从而控

制混凝土的裂缝开展。

(3)大面积侧向防水施工

侧向防水是指侧向地下墙及其与地下室底板连接处的防水，由于地下连续墙是分段施工，其接头处的渗水现象一直是个施工难题，加上基坑开挖深度较大，地下水位高，为保证地下室的良好使用，做好防水、防潮的设计与施工工作，尤为重要。

在进行挂网喷浆前，清除连续墙外壁上的余泥浮碴，将壁面清扫干净，然后在墙上设置膨胀螺丝或在墙筋上焊出一截钢筋，将钢丝网上挂，用喷浆机将加石米的砂浆喷至墙面，砂浆喷射厚度约50ram左右，然后进行抹平。

6．结束语

对大面积深基坑的工程情况，从技术、经济及工期等方面分析各种支护结构方案的优缺点，提出了支护设计的合理计算方法，并通过现场监测进行验证和分析。对于放坡开挖的反压土的土压力的取值问题仍有待进一步研究。

实例五具有五层地下室基坑工程--广东工商行业务大楼

广东省工商银行业务大楼工程位于广州市沿江西路与新堤三横路相交处的西北角，建筑物地上29层，地下5层，基坑开挖深度为20．10m。工程由广州市规划设计院设计，广东省基础工程公司承担±o．000以下基坑开挖、支护结构及地下室结构

部分的施工。

工程占地面积为2196m2，地下室平面面积为1720m2，东西向长约60m，南北向长约28～36m。工程地下连续墙边线以外施工场地几乎没有；东、南边地下连续墙布置于现有道路的人行道上；西、北边离现有建筑物的距离0．3～1．Om。

1．地质条件

场地地层自上而下依次为：①杂填土：层厚1．4～2．5m。②中细砂层：浅灰一浅黄色，饱和，松散，层厚2．9～5．Om；淤泥层：深灰色，土质软滑，含有机质，偶见贝壳，饱和，软塑，层厚2．2～3．Om；细砂层：浅灰色，颗粒均匀，湿时稍有粘结，手压即散，扰动出水，饱和，松散，层厚0．9～1．8m。③残积土层：褐红色，为下伏基岩风化产物，土性为粉质粘土，土体密实，局部残存强风化泥岩，层厚0．7～1．1m。④强风化粉砂质泥岩：褐红色，原岩强风化呈半岩半土状，岩芯手捏易碎散，残存少量半风化状碎块，失水干裂，层厚5.5～7.8m。⑤中风化粉砂质泥岩：层厚1．8,9．0m，最大深约17．5m。⑥微风化粉砂质泥岩与粉砂岩。场地地下水水位约在地面以下1．2m(涨潮时为0．8m)。

2．支护设计

本工程采用了地下连续墙加二层锚杆、二层钢支撑的支护结构。①地下连续墙：周长180m，厚度100cm，平均深度30m，承重墙入微风化Im以上，非承重墙入强风化和中风化5m以上且大于等于24m；②锚杆共二层，标高为一2．5m和一3．5m；

③钢支撑共二层，标高为一5．0m和一12．0m。

本工程开挖深度较深(设计为日=20．10m)，紧靠珠江等不利因素决定采用Im厚地下连续墙两道锚杆加三道支撑的支护体

系。其标高及钢支撑平面布置详见图8-23、图8-24。

(1)地下连续墙和支护的受力计算

根据大量计算结果的比较，以及以往的设计、施工经验，取地下水位以下透水层考虑100％水压力(其土压力按浮容量计算)，基坑开挖面以上的不透水层考虑50％静水压力(其土压力按浮容重计算)。基坑开挖面以下不计静水压力(其土压力按容重计

算)。

地下连续墙厚度100cm，承重墙深度入微风化以上，挡土侧主筋声32@200(～7．o～一26．0布置加密筋≠32@200)，开挖侧主筋声32200(一4．5～一20．5布置加密筋声32@200)；非承重墙入强风化和中风化5m以上且大于等于24m，挡土侧主筋声32@200(一7．0～一23．0布置加密筋声32200)，开挖侧主筋庐32@200(一5．5～一17．5布置加密筋声

25@200)。水平筋均为≠18100。

(2)锚杆共两层

第一层：标高一2．50m，计算水平拉力为17．9t／m，按倾角30间距2000mm，安全系

数取1．6，锚杆设计轴力为66．14t，锚杆直径为#150，自由段和锚固段长度根据不同的地质情况而定(自由段长度从7．0～17．0m不等，锚固段长度6．6～13．4m不等，锚杆总长度从13．6～29．7m不等)。

第二层：标高一3．50m，计算水平拉力为14．4t／m，按倾角30。间距2000mm，安全系数取1．6，锚杆设计轴力为53．21t，锚杆直径为150，自由段和锚固段长度根据不同的地质情况而定(自由段长度从5．o～15．Om不等，锚固段长度从4．1～11．3m

不等，锚杆总长度从9．1～26．3m不等)。

每根锚杆采用4根声15的钢铰线，施工时进行预张拉，张拉至30t时锁定。

(3)钢支撑

钢支撑共三层，标高分别为一7．Om、一11．Om、一15．Om。按以下参数设计：计算水平推力取50t／m，按间距8m一根布置，安全系数取1．6，钢支撑主撑轴力为800t，因此主撑采用2×2145、腰梁采用2145。①地下连续墙及其压顶梁完成之后，开挖一3.8土方，施工一2.5、一3．5锚杆；②一2．5、一3．5锚杆张拉完成后，分层开挖土方(每层约3～4m)，根据监测反馈数据来决定是否分别设置一7．0、一11．0、一15．0钢支撑，并对钢支撑进行合理的调整即进行反馈设计。

(4)基坑开挖监测设计

本工程采用信息法施工技术，监测项目共设置以下六项：①在地下连续墙挡土面埋设土压力盒，用以监测地下连续墙所受的土压力值；②在地下连续墙主筋上设置钢筋应力计，用以监测钢筋应力，推算地下连续墙所受的弯矩值；③在地下连续墙墙身埋设测斜管，用以监测地下连续墙竖向各点的位移；④在地下连续墙顶部设置位移观测点，用以监测地下连续墙的墙顶位移；

⑤在锚杆锚头上安装应力传感器，用以监测锚杆所受的拉力值；⑥在钢支撑上安装应变仪，用以监测钢支撑所受的力。以及对

基坑周围建筑物、马路、管线的监测。

3．施工情况

(1)本工程的施工顺序依次为：地下连续墙施工一土方开挖至一3．7m一锚杆施工一平台制作一土方一部分开挖至一13．Om 一一5．5m钢支撑安装一一12.Om钢支撑安装一土方开挖至一17．Om一设计修改(加固一12．0m支撑、取消一15．0m支

撑)一开挖至设计标两一20.1m。

施工的整个过程都对连续墙、锚杆、支撑、水位、周围地面进行监测，反馈再指导施工，为支撑的设计修改提供了有力的证据，不仅节约了一层支撑，而且大大缩短了工期，减少了土方开挖的费用等。

(2)地下连续墙施工

本工程地下连续墙施工，具有以下三个特点：①地下连续墙靠近旧有建筑物与市政马路；②地下连续墙入岩深；③地下连

续墙深度深。

地下连续墙周长180m，混凝土量共4500m3，用4个月时间完成了地下连续墙的施工。(3)锚杆施工锚杆在本工程中由于标高布置在一2．5m和一3．5m，因此从各方面来说，都没有什么特殊性，采用平常普通的施工方法。

在此，不再作详细介绍。

(4)施工平台制作

由于本工程位于广州黄金地段，因此周围根本没有施工场地，只能在土方施工前制作一个施工平台作为后续施工场地，根据现场条件及道路情况，将平台设计成类似于时装舞台的。T，字型，这样既很好地解决了出口问题又使吊机能顾及整个场地，同时又巧妙地利用平台立柱作为支柱，因此平台立柱采用钢管混凝土柱，以提高其强度，其上采用钢平台，设计荷载以土方开

挖期间堆土为最大荷载，约5t／m2。

(5)土方开挖及钢支撑施工

本工序是该项目最关键又是最敏感的步骤，也是信息化施工最主要的步骤。首先根据设计开挖到--3．8m，进行锚杆的施工，此时连续墙的内力与理论设计出入不大，位移等监测也属良好，待锚杆施工完毕，又将土方开挖到--7．0m，到此时连续墙的各项指标都比理论值少得多，根据这种情况决定将钢支撑调整到一9．0m，土方开挖到一9．0m时连续墙弯矩仅达设计值的1／2，约70tm；墙顶位移仅11．5m，完全有安全贮备，为尽可能发挥连续墙的刚度，又决定将钢支撑调整到一12．Om，边开挖边施工支撑。但当土方开挖到一半时，部分锚杆的夹片由于材质问题出现了松脱的现象，造成了弯矩及位移值较大范围跳动，暂时停止挖土，针对这一事故进行处理，在一5．Om边加一钢支撑代替锚杆，然后连续完成一12．Om支撑的施工，同时设置大量的测力计监测支撑的受力。在基本开挖到--18m左右时，设计修改，将--192m基坑改变一20．10m基坑，以满足第五层双层停车需要，虽然如此仍按原计划完成了整个基坑的开挖，并且根据观测数据取消了一15．Om这一层钢支撑，同时只对一120m这层最关键的支撑进行了加固，起到了事半功倍的效果。

(6)其他部分施工

其他部分，包括人工挖孔桩、地下室结构部分等施工，基本上也是采用较平常的施工方法，在此不再详细介绍。

4．信息法施工技术

由于本工程所具有的工程特点，及其设计过程中的不同观点与设计方案，为了保证地下室支护结构施工的安全，同时又做到经济、合理并缩短工期，因此决定采用信息法施工技术来指导设计与施工。

信息法施工的监测内容：①地下连续墙内力监测直接获得的是其内部钢筋的轴力，而通过轴力，可以近似计算出墙的弯矩值。②土压力监测，测得的压力值是水土合一的结果。从测得的数据可以看出压力值变化幅度不大，开始值较大一些，随着墙

体受力变化后其值逐渐

减少趋于稳定。③钢支撑受力监测，钢支撑监测以1996年底为限主要有两个阶段。第一个阶段主要是一12m支撑设置后西侧部分挖至一17m的情况，第二阶段则是全部挖至基底的情况。④地下连续墙水平位移监测，由于锚索对变形的控制不力及部分锚索的失效，使这一阶段的变形发展很快，尤其是在开挖至一13．Om时呈阶梯状跳跃式发展，且线性全是敞开式的，预示着锚索已基本达到极限值，这道锚杆所起的支撑作用正在丧失，因此，及时地在一5．Om处增设了加强钢支撑。变形已经得到了有效的控制。在一5．Om处增设加强钢支撑是非常必要的，不仅控制了变形，而且为锚杆分担了荷载，使锚杆仍然可以保持部分作用。当挖至一17．Om时，当时面临的问题：一是一15．Om支撑要不要加，二是一12．Om支撑强度够不够。根据支撑的受力监测情况的结果判断，一12．Om处墙体的受力是关键，这时墙已呈现出挠曲变形，内支撑的关键点也在此附近。据此，决定取消一15．Om支撑，同时决定对一12．Om支撑进行局部加固。较大变形均发生在一10．Om以上(最大位移量为49mm)，而从-10．Om至一20．Om则显示出从40多mm到0的基本线性变化。因此，从变形控制角度来看，取消一15．Om

支撑是合理的。

总体来看，两层锚杆、两层钢支撑共同作用，对地下连续墙的变形起到了很好的控制作用，在这个前提下也取消一15．Om

钢支撑对地下连续墙的变形控制基本没什么影响。

综合分析所示监测结果可有如下体会：

(1)施工顺序的不同对钢支撑的受力有一定的影响；

(2)加强的钢支撑作用没有得到很好的发挥；

(3)钢支撑的强度潜力很大，至第2阶段，1号、2号、3号、4号钢支撑的轴力已接近和超过800t仍未有失稳迹象；

(4)根据现场监测资料反映，温度对钢支撑的应力影响很大，温度每升降1度，钢支撑力就增减约5t，因此在钢支撑受力

设计分析时，温度因素也是不可忽略的。

综观本项目的测试工作，可以看出监测所得结果质量较高，进一步证明所设计之监测方案是合理的，所选择之探头非常适合岩土工程测试，具有可靠的长期稳定性，数据重复和可比性很好，这次监测有效地指导了本基坑工程的设计与施工，对以后

的基坑工程也有重要指导意义。

实例六广州最深基坑工程之一--金汇大厦

金汇大厦位于广州市解放南路西侧与大新路北侧交界处，西、北两面紧邻高层建筑及多层民居。占地面积约4000m2，总建筑面积为66000m2，包括地面以上28层，地下室5层，建筑物高度为100m，主体结构采用外框架内筒体结构体系，基础采用人工挖孔灌注桩，桩基础坐落在微风化岩层上。其中地下室层数及深度为广州市最多、最深的工程之一。

地下室基坑南北向长65．8m，东西向宽52．Om，裙楼基坑开挖深19．Om，塔楼部分挖深22m。根据地质条件、基坑深度和环境保护要求，基坑支护采用24m深、800mm厚地下连续墙。坑内采用三层水平≠600mm、14mm厚钢管支撑。另外，考虑本工程位于繁华地段，场地相当狭小，开挖周边至工地围墙约1m(南面约有3m)，故施工设计考虑在地下室基坑面东西向架设一面积为695m2的施工钢平台，一方面解决了施工场地狭小的矛盾，另一方面提高围护支撑体系的整体刚度。围护支撑体

系布置见图8-25、图8-26所示。

1．地庾概况

根据工程地质勘察报告，该场地地质情况如下：①第四系人工填土层，层厚1.2～6.5m。②第四系全新统海冲积层。淤泥质粉质粘土：顶面埋深1．2～6．5m，层厚2.7～8.Om；细砂：顶面埋深5．7～10．7m。层厚3．1～10．7m；粉质粘土：仅局部地方，层厚6.3m。③第四系残积土层顶面埋深儿．4～16．8m，层厚1．6～7．2m。④白垩系上统基岩。强风化质粉砂岩：顶面埋深13．8～23．4m，层厚2．7～8．6m；中风化泥质粉砂岩：顶面埋深20.6～28.4m，层厚2．7～9．3m；微风化质粉

砂岩：顶面埋深22．5～31．2m，层厚4.4～13.1m。

地下水静止埋深0．65～1．5m，场地地下水埋藏条分为松散土层的孔隙水和基岩裂隙水，场地的主要含水层为细砂和中粗砂层，其它为相对隔水层，地下水补给来自大气降水和珠江河水。

2．基坑支护工程设计与施工

(1)支撑方案的选择

结合基坑开挖平面及开挖深度，提出以下比较方案：①采用锚杆锚拉。基坑开挖工作面大，8m以内，可直接采用KATO PC 一300挖掘机挖土，施工快，地下室施工采用顺作法，施工工艺简单，易保证工程质量，但场地北侧为解放大厦，西侧有多层居民楼，东侧为解放南路主干道，相距很近，而且淤泥、细砂层很厚，锚杆施工极可能引起地面下沉，故不宜将锚杆伸入其地下。②采用逆作法施工。利用地下室工程的梁板结构作支撑，连续墙变形小，可节约大量支撑工具，大大降低工程造价，但其施工难度很大，地下室施工进度慢，地下主体结构与支承柱的连接点相当复杂，且预留钢筋接头较多，施工技术要求高，施工质量较难保障。③采用圆拱圈梁加钢支撑。由于此工程地下室范围接近正方形，采用和地下连续墙相内切(外切)的圆弧圈梁作支护，拱与连续墙之间加钢支撑，整个支撑系统受力较合理，圈梁支护受力最小，材料用量小，投资较省，但圆拱与主体结构的关系及施工难度较大，拆除支撑时．将有很大难度，而且拱要求受力比较均匀，若各向受力差异较大时，拱易发生扭fHj破坏．后果相当严重。④采用水平钢支撑。不受混凝土龄期影响，施工速度快，地下室主体结构部分按顺作法施工避免在作梁板时预留钢筋接头，挖土较半逆作法方便同时可在支撑位置施加预应力，改善连续墙的受力情况，虽然钢支撑投资较大，但钢支撑重复

使用，其综合经济效益较好。本工程选用此方案。

(2)钢平台的设计施工与土方开挖

由于挖掘运土石方约6万m3，挖土深度最深22m，工程量较大，而且施工中必须与钢支撑安装穿插进行，考虑本工程场地狭小，连续墙至周边围墙距离只有1．Om，基本没有位置用作施工场地，临时设施的布置也比较困难。为方便土方开挖和地

下窒施工，设置一个施工钢平台是十分必要的。

钢平台位置的确定，主要根据有两点：第一是钢平台的进出口与外界道路相连，确保车辆能顺畅地进出工地；第二是钢平台支承柱的设置要结合人工挖孔桩来设置，同时结合永久结构柱综合考虑。支承柱底端埋于人工挖孔桩混凝土中。

钢平台方案确定为：以东门为基准，将钢平台设置于E-E轴与D-D轴之间，另加宽D轴与C轴之间的位置，该平台面积约为695m2，平台面采用间距为350mm的I 20b组成的联系小梁上覆10mm钢板，立柱采用2140a组成的钢构架柱，主梁采用161．5型钢。吊车和载重汽车直接在平台上运行，钢平台平面布置见图8-25。

钢平台的立柱施工与支撑立柱同时进行，按要求与工程桩钢筋笼连接固定后插入人工挖孔桩内，钢立柱安放垂直度误差≤1％，钢平台的制作安装与水平钢支撑的安装统一考虑，与土方开挖相互配合，穿插进行。

土方开挖严格按先撑后挖的原则，根据该工程需制作平台作为后续工序的施工场地及支撑布置情况，土方开挖要结合基坑降水、钢平台的制作和水平钢支撑安装统筹施工，整个基坑开挖分四个阶段进行，采用四级轻型井点降水。

(3)钢支撑的施工

钢支撑的旋工在土方开挖至相应高程时穿插进行，首先进行钢托架及三角支架的安装，钢托架采用21--16槽钢及2180X10角钢呈井字型焊接在已预埋于基础桩中的构架桩上，三角支架用2180×10角钢加膨胀螺栓固定在连续墙体上，然后进行钢管支撑的安装，钢管长度1～2m不等，用螺栓连接，两管之间每隔1m用180×10角钢相连，端部用2136a组合型钢及136a工字钢斜撑与地下连续墙相接。根据场地状况及受力合理性，东西向支撑在下，南北向支撑在上，呈井字形布置。施工完相应楼层的梁板后，待混凝土强度达到相应强度时，即拆除相应的刚支撑，圆形钢管可以重复利用。

(4)地下室结构施工

由于施工场地十分狭窄，仅有施工钢平台可供运输车辆进出及临时转运材料使用，因而在东侧大门旁安装一台塔式起重机供材料的水平及垂直运输使用。钢筋制作在加工厂加工成型后运至施工现场安装绑孔，模板采用18mm厚夹板及20mm，25mm 厚松木散板，80mmX10Omm松木枋，≠48×3．5mm钢管等，采用门式活动脚手架作支顶，模板脚手架备料为二层板面用量。混凝土采用商品混凝土，用两台混凝土泵输送至仓面浇筑。同时结合本工程结构特点及施工工艺的需要，地下室分三段进行施工，以形成流水作业，提高工作效率。三个施工段的面积为750m2，1570m2，830m2。考虑到浇筑混凝土后的温度、干缩等因素引起的变形，在底板及衬墙施工缝处设立了两道宽800mm的后浇带。

根据土方开挖完成情况及分段工程量，施工顺序为：第三段一第一段一第二段；各楼层每一结构施工段工艺流程为：柱、墙竖筋驳接，钢筋绑扎一柱、墙模板安装一柱混凝土浇筑一+柱拆模-一放线、抄平-一墙混凝土浇筑-一楼面模板安装-一楼面

钢筋绑扎-一楼面混凝土浇筑一养护、放线。

柱、墙模板安装后，即进行楼面模板安装，柱、墙混凝土浇筑，柱拆模，放线，抄平等工序穿插进行，以充分利用时间，抓紧工期。包括基础地梁、承台施工，仅用了120d的时间就优质、高效地完成了五层地下室的施工任务。

3．几点体会

(1)地下连续墙

在地下水丰富地区，深基坑开挖采用地下连续墙支护，有三重作用：①在基坑开挖时，作为基坑支护结构可以挡土、挡水；

②辅以衬墙作为地下室侧壁承受侧压力；③根据本工程的结构特点，作为主体结构的边框支承，其承受主体结构梁板的垂直力。

随着施工技术的改进和提高，刚性防水的地下连续墙接头基本上解决了地下室的渗水问题，加之对地下连续墙的位移有严格的控制，在施工过程中，充分考虑"时空效应"的影响，控制开挖的顺序和时间、支撑及底板的浇筑时间，保证了整个支护结构的位移比较均匀并满足要求，充分发挥了连续墙的强度和刚度。

(2)施工平台

本工程施工钢平台与水平钢支撑统一考虑，解决了井字型支撑深基坑开挖问题，尤其适用于周边场地狭小的基坑。由于钢平台的水平钢梁又作为水平钢支撑，结构布局合理，施工简便，并节省了材料，缩短了工期，降低了造价，争得了场地。在地下结构施工中还可作为施工便道，加快了施工进度，从设计角度来看，中部设置施工钢平台对于提高基坑支护体系的安全度，

以及限制连续墙位移等无疑也是十分有益的。

(3)圆钢管支撑

钢支撑的钢管制成工具型式，以便于安装、拆卸，每段钢管长度1～4m不等，用螺栓连接，两管之间每隔1m用180×10角钢相连，钢管支撑结构受力好，重复利用率高，综合经济效益好。

实例七平面格构式拱撑环基坑工程--天津澳东大厦

澳东大厦是一座地上27层、地下2层、高度为99m的综合性写字楼。该大厦西靠友谊路，北邻中环线，南侧与6层高的染化研究所大楼相距9．1m，东侧相距1．5m是围墙和平房。本工程地下水位较高，土质较差，以粉质粘土为主。基坑长69．4m，

宽42．7m，深9．3m。1．基坑支护方案设计

本工程挡土结构由钢筋混凝土钻孔灌注桩和素混凝土钻孔灌注桩相间布置构成，钢筋混凝土桩桩长15．8m，直径800mm，间距1．3m；素混凝土桩桩长14．1m，直径500mm，间距1．3m。桩外做l道深15．8m、直径为700mm的全封闭水泥搅拌桩防水帷幕。在钢筋混凝土桩顶浇筑1道断面为1200mm×400mm的钢筋混凝土帽梁，在一4．1m标高处设置1道主要承受侧压力的钢筋混凝土大环梁，其断面为1800mm×800mm。在基坑长边的中间段一4．Om标高处设置5根断面为600mm×600mm，由4根160mm×14mm角钢焊接而成的工具式水平钢支撑支顶在大环梁上，承受环梁传来的侧压力，抵御环梁和围护桩的变形。在基坑的两个端部，依靠半圆形环梁承担侧压力，因大环梁脱离围护桩，在大环梁与围护桩上的连系梁及之间设置了两种不同形式的钢筋混凝土构件荷载。在3个模角处设计成大拱梁上套上拱，在西南角则采用格构架连接大环梁和围护桩上的连系梁。全部环梁(连系梁)与钢筋混凝土灌注桩咬合成一个整体，形成了平面格构式拱撑环梁支护结构(图8-27)。整个大环梁形成大

部分受压或弯压、少部分受弯的钢筋混凝土构件。

2．施工工艺

该支护结构形式的施工工艺流程如下：打围护桩、防水帷幕和降水井一沿围护桩顶环状挖土(一步土)-一破桩头、做帽梁-一混凝土达到规定强度及浅层降水符合要求后开挖环梁底面以上土(--步土)一做环梁、连系梁及二者之间的连接构件一混凝土达到规定强度及深层降水符合要求后，边安装钢支撑边"凹"形开挖剩余土方(三步土)一垫层、基础及地下室簏工一回填土一环

梁及钢支撑的拆除。

澳东大厦基坑支护工程的施工关键要处理好以下两项内容：第三步土方的开挖和钢支撑及其支柱的设置。

3．第三步土方的开挖

该支护结构中第三步土方的开挖有两处必须注意施工方法。

(1)半圆拱内土方的开挖。东部半圆拱内土方的开挖是从拱顶向后左右对称进行，在1号钢支撑未设的情况下挖土至拱脚附近时，要按图8-28所示方法开挖。西部半圆拱内土方开挖时，5号钢支撑已架设，先挖拱脚土后挖拱顶土，使5号钢支撑一度承担了过大的荷载，拱顶土方挖除后，5号支撑内力虽有所降低，但仍超过其设计值，在施工中拱未能起到应有的作用。因此，在半圆拱内挖土应从拱顶开始向后左右对称开挖，不允许先挖拱脚处土方。

(2)钢支撑下土方的开挖。为方便机械挖土，本工艺执行随挖土随设撑，即先开挖支撑下中部土方，在坑边预留一定范围(约6m左右)土方，待该支撑安装后随下根支撑中部土方一起开挖，即"凹"形开挖钢支撑下土方(见图8-28)。此法挖土与"先支撑后开挖"并不矛盾。如果先挖撑下坑边土再设撑，必然会给支护结构带来危害。

4．钢支撑施工

施工支撑的程序：打设支柱一环梁内下预埋件一坑外组装钢支撑、放线定位、开挖环梁面以下土方一焊支撑托座、处理支

柱顶部一钢支撑就位安装一水平杆系安装。

(1)支柱的施工。支柱的承载往往比较复杂．不只是钢支撑的自重和施工荷载，往往还有其上拱或下拱力，如在澳东大厦基坑支护中拆除支柱后，钢支撑有的上拱达50ram，其下支柱就处于受拉状态。因此，支柱下端支承在工程桩上时，要与工程桩的主筋焊牢，满足锚固要求。对单独设桩支承的支柱，也必须保证足够的埋入长度，使支柱既可承压又能受拉，确保水平钢支撑在竖向的约束可靠。对于支柱未能可靠锚入其下支承桩，出现吊脚现象的，处理起来相当困难，因此，在打支柱下的支承

桩时，必须严格控制桩顶标高，宁高勿低。

(2)钢支撑的安装。钢支撑的拼接要保证各节在同一轴线上。由于土方的开挖，支护结构已产生一定的变形，钢支撑就位前，需根据两边环梁支撑位置的实际距离，用气割截平钢支撑的1，个端头，然后吊装就位并与预埋件焊牢固定。对先安装的第1根钢支撑要采取措施保证其水平面内的稳定。两根相邻钢支撑间也应用水平杆系连接牢靠，控制钢支撑水平面的侧向稳定。

5．技术措施及施工注意事项

(1)破围护桩桩头时必须凿净浮浆层露出硬灰，达到设计标高后，凿毛桩头并清理干净，以保证桩顶与帽梁混凝土连接可

靠。另外，帽梁底边一般在桩顶以下50mm以上，包裹住桩头(图8-29所示)，保证帽梁与桩可靠地传递剪力。

(2)围护桩顶纵向钢筋的锚固。对不作为首道支撑撑点的帽梁，一般将桩的纵筋伸至帽

梁上层钢筋即可，当个别桩的钢筋长度不够伸入帽梁时，可将桩的纵筋隔一接一，锚入帽梁内。

(3)为增强环梁(连系梁)与围护桩之间混凝土的咬合力，应尽量将环梁(连系梁)高度范围内的桩间土掏净，增大其与围护

桩的接触面，并剔凿该范围内的桩身混凝土保护层。

(4)环梁施工放线必须准确。否则将严重影响环梁及整个支护结构受力。

(5)为保证环梁可靠受力，在环梁与连系梁交叉处，应尽可能多地延长相交段长度；钢筋绑扎应先环梁后连系梁，连系梁

钢筋插入绑扎。

(6)环梁和连系梁的混凝土浇筑一般不留施工缝，需留设时应避开环梁与连系梁的结节处、钢支撑的端部及悬空部分的环

粱段上。

(7)环梁和钢支撑的拆除应逐段、逐根进行．不要同时拆除。

6．结语

通过澳东大厦基坑支护工程的施工实践证明，平面格构式拱撑环梁支护结构利用圆拱形钢筋混凝土环梁及钢：踅撑作内支撑来抵抗外荷载，控制土体位移，技术可靠，经济合理，社会效益显著。

实例八护坡排桩兼作承重墙基坑工程

--石家庄福满楼大酒店

福满楼大酒店位于石家庄市中山东路，建筑面积约1万m2，地上10层，地下2层，框架结构，筏形基础。基坑开挖深度一13．Om，室内外高差0．6m。该工程施工场地狭窄，基坑开挖时无法放坡。经过研究与分析，将护坡排桩与地下室连成整体，使护坡排桩成为地下室外墙结构的一部分，且排桩在基础以下的埋深部分兼作外墙的桩基。这样既可改变护坡排桩作用的单一性，又降低工程造价，同时也减少施工难度。按该设计方案，作为地下室外墙组成部分的排桩，在基坑西侧，与现有12层楼房的基础底板距离为0．7m，在南侧，与现有2层楼房的基础边缘距离仅0．3m，基本达到了预期目的。

1．护坡排桩的布设和施工要求

在满足建筑物地下室结构要求的前提下，根据不同的周边状况设置了不同桩径、不同间距和配筋的排桩，如图8-30所示。在基坑的西侧，由于地面附加荷载较大，故设置了14根直径为0．8m的排桩，桩间距为1．2m。每根桩体内配设5根5628和2根声25Ⅱ级钢筋，并在标高为一9．6m处增设1道锚杆。在基坑周边的其他部位，共布设了120根直径为0．6m的排桩，桩间距为1．Om，桩体内配设6根j528和2根声25的Ⅱ级钢筋。桩顶标高为一1．75m，底标高为一20．6m，桩体在基础以

下的埋深为7．6m。

在排桩施工中，垂直度误差控制在3‰以内，位移不大于20mm，以确保建筑物各部位的几何尺寸。

2．护坡排桩与地下室外墙的结合方式与施工

护坡排桩与地下室外墙紧密地结合成一体、共同受力是设计和施工的关键，两者结合方式的选择尤为重要，它直接决定整

个建筑物的结构安全，经过慎重考虑。采取了以下两项措施。

(1)在进行护坡排桩的设计时，将桩位与地下室的顶梁和外墙边柱的位置相互错开，使顶梁和边柱嵌入柱间0．35m，桩净距为0．4m。为了加强护坡排桩与地下室外墙结合的整体性，设计时使地下室外墙包裹住排桩桩体0．35m。同时在排桩与地下室外墙及边柱的结合部位沿桩体自上而下埋设一排U形的声10拉结钢筋，其间距为0．4m，方向与地下室外墙面相垂直。施工中在开挖基坑土的同时，边清理桩间土边将预埋的拉结钢筋剔出、调直，并将桩体的裸露面全部凿毛，以使两者结合更加牢

固，具体构造见图8-31。

(2)为了使护坡排桩与地下室外墙紧密地包容成整体，设计时将护坡排桩顶部的拉梁兼作地下1层顶面外环梁。此梁不与

排桩同时施工，而是与地下1层顶面一起浇注，以增强结构的整体性。

3．沉降差的调整措施

护坡排桩与地下室外墙结合成整体以后，外墙基础即为桩基，其承载能力得到了提高，沉降量很小。而建筑物中间筏形基础下面为天然地基，筏基中间每个柱传递的荷载必将引起筏基底板与梁的沉降量大于地下室外墙的沉降量，从而产生沉降差异，并使基础底板和梁在柱周围产生较大的集中应力。为了调整这一沉降差异，消除应力的过度集中，使筏基与地下室外墙同步沉降，设计时在筏基中的每个柱下面设置l根直径为0．6m、埋深为7．6m、配筋同相应直径排桩的短桩(见图8-30)，以满足

工程结构的要求，保证工程的质量和安全。

实例九钢支撑体系基坑工程--北京国贸中心

国贸中心二期工程位于现国贸中心院内，地上39层，地下3层，框架一剪力墙结构。基坑东西长约256m，南北宽约51m，开挖深度18．6m。基坑周围建筑物密集，南、北两侧相邻建筑物距基坑边约10m，现有建筑物基础埋深仅有8m和15m，远小于本基础的深度，所以本基坑的支护结构体系必须保证周围高大建筑物和施工过程的绝对安全。

本工程场区内土层自上而下依次为：①填土，厚度3．Im；②砂质粉土，厚度6．2m；③粉砂，厚度1．6m；④细砂，厚度2．8m；⑤圆砾，厚度3．9m；⑧中砂，厚度1．6m；⑦砂质粉土，厚度2．8m。地下水位I5～25m。

1．基坑支护结构方案

根据本工程基坑条件和环境条件，经过技术经济比较，提出了如下支护方案：基坑四周采用钻孔灌注桩作为围护结构，基坑开挖深度设3层水平支撑：第1、2层为钢支撑，第3层为预应力土层锚杆。此方案解决了该场地的诸多制约条件，可以确保

邻近建筑物的安全。

2．支护结构体系设计与计算

(1)支护结构体系

根据基坑内主体工程的功能要求、规模布局、地下结构几何尺寸、结构特点、施工方法及基坑所处的环境、土层条件等，综合考虑支护结构体系为：①围护结构：采用j5800@1600的钻孔灌注桩。②内支撑系统：在一2．5m和一8m采用2道横向钢支撑，中间设3个钢立柱。③外支撑系统：在一14．5m设1道锚杆。④在一2．5m处设钢筋混凝土帽梁；在一8m处设型

钢腰梁。

(2)锚杆设计

锚杆倾角25～30，孔径150mm，间距1．6m；锚杆采用低松弛预应力钢铰线(ASTMA416)声15．24(7声5)。

(3)钢支撑设计

钢支撑的布置：本工程在长约256m、宽约56m的基坑中，每隔8m左右布1道横撑，角部斜撑，在基坑宽度方向设3排立柱，在支撑与立柱交汇处设杆系(图8-32)。支撑的计算模型：由于工程基坑长宽尺寸相差较大，其空间效应不太明显，可以按平面受力分析，故每道钢支撑可简化为相互独立的受压杆件。因此在计算分析时，每层支撑和圈梁(腰梁)可简化为平面封闭框架，即在平面框架周边作用均布荷载；圈梁(腰梁)为封闭框架梁，支撑、杆系为杆件单元，立柱处认为该处竖向位移为零。支撑与圈梁(腰梁)的节点为铰接，支撑与杆系之间的节点为刚接。利用结构分析通用程序SAP84进行内力分析，计算结果是：上层钢支撑最大轴力为1200kN，上层圈梁最大变形22mm。下层钢支撑最大轴力为3400kN，下层梁最大变形15mm。截面的选择，横撑、斜撑：1H488(首层)，2H488(二层)；立柱：lH488；腰梁：2H488；杆系：2128a；八角撑：2136a，以上材料的

选择，考虑了利用施工单位现有的钢材。

3．关键技术措施

基坑支护结构由支护桩、钢支撑及锚杆3部分组成。整个支撑体系的技术关键是钢支撑体系。

(1)钢支撑的接长、对中

钢支撑材料为日产工字钢，每根18m，施工中每道支撑必须接长。如果采用焊接接长，现场施焊工作量大，焊接质量难以保证，并能产生残余变形；而采用法兰式连接(图8-33)则克服了上述不足，且便于日后拆撑及材料的重复利用。该节点受力主要为轴心受压，考虑允许偏心下引起的弯矩。对承压板、焊缝、螺栓进行了强度验算。该节点施工关键是：承压板间要均匀

接触，支撑分段就位时中心要尽量保持一致。

(2)横撑、纵向杆系、临时立柱连接的三维节点构造

该节点(图8-34)的作用是将横撑、纵向杆系、临时立柱连接成为整体。通过这个节点使各杆件协同工作，成为稳定的支撑体系。这个节点的受力特点是：横撑、杆系、立柱的连接，既有三向约束作用，又允许横撑、杆系在各自轴线方向有变位。该节点既要保证传力可靠，又要考虑各杆件的回收利用及现场安装的可操作性。本工程采用了以摩擦方式进行连接的U型套箍

螺栓连接。该节点施工简便、不损母材、易于调整。

(3)杆系的接长采用螺栓连接

基坑长约256m，杆系的温度变形对横撑的影响是不可忽视的。因此在设计中，杆系每32m设螺栓接头。杆系与杆系间留20mm空隙，螺栓孔为椭圆孔。这样，在杆系温度变形的影响下，不会对横撑稳定产生较大影响。

(4)钢支撑预加轴力的节点构造(图8-35)

因钢支撑安装就位后需施加预压力，因此钢支撑的一端应为可自由伸缩，称之为活节头。活节头主要由活节头主体、滑杆、滑道和钢楔块4部分组成。活节头主体与支撑相连，滑杆与圈梁(腰梁)相连，在预加压力作用下，滑杆可以在滑道中自由移动。

活节头的传力过程是：千斤顶施力于活节头主体，活节头主体将力传给支撑，支撑与圈梁(腰梁)顶紧后，楔入钢楔块。钢楔块将支撑的反力传给滑杆，进而传至圈梁(腰梁)，起到支撑的作用。施工时必须保证，施加预压力时2台千斤顶同步，避免产生

偏心荷载。

(5)临时立柱的嵌固

临时立柱的嵌固深度为4m，其做法为：在地表钻≠800孔置入H型钢立柱，然后注4m高素混凝土，则底部4m形成型钢混凝土桩，保证了钢立柱的嵌固，避免了钢支撑预加压力时立柱上拔。

(6)充分利用基坑开挖步骤对钢支撑的有利影响

开挖时分层、分段：从上至下分4层，每层从中间向两侧。沿纵向从西向东，各步骤交叉进行。其优点是：利用每层开挖的滞留时间和土层平台施做钢支撑(或锚杆)和预加压力。利用每层先挖中间保留两侧土体方法。控制基坑土体位移。每个步骤

控制在48h以内完成。

4．施工监测及测试

工程施工监测及测试内容为：护坡桩水平位移观测、相邻建筑物沉降观测、支护结构临近地面裂缝观测、钢支撑施加预压力时侧向挠度、钢支撑侧向挠度长期观测、钢支撑分级预压力试验、锚杆预拉力试验、钢支撑横撑的轴力测试、杆系和斜撑的

轴力测试、土体水平位移的检测、锚杆受力检测。

工程在开始施工中，护坡桩桩顶位移局部最大值为15mm，大部分桩顶位移在10mm左右。相邻建筑物的沉降最大值为7mm，钢支撑挠度在夏季温度较高时最大值为10mm。其它监测都没有发现异常现象。工程的实践结果证明，采用钢支撑和土层锚杆相互结合的支撑体系安全、可靠，变形小，稳定性好，且便于安装、拆除，钢材可重复使用。

实例十环梁内支撑基坑工程--中国石油工程公司商业综合楼

中国石油工程公司商业综合楼，位于北京北中轴路，占地面积1640m2，是集商贸、谈判、办公、客房和娱乐为一体综合性智能化商业大楼。工程总建筑面积为18400mz，建筑平面呈矩形，地下3层，地上8层，局部10层。钢筋混凝土筏式基础，基底标高一16．89m、一18．42m及一19．29m，最低处为一19．97m。

该工程施工场地狭窄。基坑周边地上有建筑物，地下有各种管线(图8-36)，其中紧靠基坑边的管线为2根供亚运村和北郊的≠600主干给水管，埋深2．10m，是基坑支护重点保护的管线。

1．工程地质条件

在基坑支护结构埋深范围内，其土层自上而下依次为：①杂填土；②砂质粉土、粉砂层，厚度2．1～2．7m；③粉质粘土、粘质粉土层，厚度为14．2～15．Om；④细砂、粉砂层，厚度6．7～7．8m；⑤卵石层，埋深27m以下。

该工程地处青年湖、柳荫湖、人定湖三湖所构成的三角中心地带，地下水属上层滞水、潜水类型，水量丰富，主要受大气降水和地表水补给。第一层地下水位埋深1．90～2．8m；第二层地下水位埋深23．80m。

2．基坑支护方案

(1)支护方案确定

该工程基坑支护由中国建筑科学研究院地基所承担设计，并提出三种支护方案：①土锚钉支护方案；②护坡桩--锚杆支护方案；③护坡桩--内支撑支护方案。经过论证比较，从工期、造价、安全等方面综合考虑，认为保证基坑周边建筑物、地下管线及施工人员的安全是首要的，最后确定采用护坡桩--内支撑支护方案。

(2)护坡桩--内支撑支护方案(图8-36)

支护基坑长82．50m，宽25．36m。护坡桩设计为直径80cm，间距1.30m的钻孔灌注桩(邻近市政给水管部位采用人工挖孔灌注桩)，共170根，桩身长17．80m，桩底标高一20．60m。桩主筋采用9～16声25Ⅱ级钢筋，布置在临坑前后两侧，加强筋为声16@200，箍筋为声8@200。其内支撑为三个钢筋混凝土椭圆形环梁按长轴一字排列，椭圆长轴25．80m、短轴

22．25m。环梁内支撑分别在基坑一2．8m及一10．10m各设一道，环梁短轴切点处截面尺寸为1．20×1．OOm，切点处两根

2156c工字钢支托柱，以对基坑中部的环梁起支托作用。

(3)支护方案变更

支护方案变更在基坑施工过程中出现两次，均对原有支护方案的支撑类型进行较大变动和增加。

第一次发生在第二道内撑环梁施工前。由于第一道内撑环梁对基坑土方的挖掘及运输带来诸多不便，影响施工的总体进度，故将第二道环梁内支撑取消，改为预应力锚杆外拉。锚杆设置为一桩一锚，共152根，高度分别设在一11．2m和一11．26m 处，锚杆长度有20m、21m、22m、23m四种。直径均为150mm，拉杆采用4束1860级钢铰线，倾角10、18。间隔布置，腰

梁采用2125a工字钢。

第二次发生在建筑设计对第三层地下室增设消防蓄水池。蓄水池沿基坑中部纵向布置，长57．80m、宽7．14m、深1．53m 及2．40m，池边距护坡桩为9．38m，池底主要标高设在一18．42m及一19．29m处，局部最低处为一19．97m。因池边距护坡桩较近，池底标高又接近桩底标高，为防止支护桩体底部走动，在标高一16．89m处设置厚20cm的钢筋混凝土受力垫层(图8-37)，并在池内设置与受力垫层同标高的型钢内撑传力杆件，共同组成桩体根部水平内支撑系统。

该工程基坑护坡桩支撑系统，由原设计的两道环梁内撑，变更为环梁内撑+锚杆外拉+受力垫层内撑多种组合，即上下撑、

中间拉，简称"两撑一拉"。

3．基坑止水、降水方案

该工程采用隔水帷幕进行坑外止水，采用管井疏干法进行坑内降水。隔水帷幕设在护坡桩外侧，采用610根声500水泥搅拌桩(搅拌止水桩)，水泥掺入量为土重的9％一'-12％，桩与桩之间搭接150mm，桩顶标高一2．4m，桩底标高一9．95m(桩身插入具有隔水作用的粉质粘土层中)。基坑西侧两给水管中间，则采用插管压力注浆进行隔水帷幕施工。坑内降水利用管井将上部滞水层于下部潜水层连通，使上部的滞水在水头差的作用下，渗漏到下层水中，从而达到疏干上层滞水的目的，在基坑内布置两排降水井点，排距7m、井间距8m，井深分别为21m与10m，间隔错开布置，管井采用外径400mm，内径300mm的无

砂水泥滤管，管外充填2～7mm的砾料。

4．基坑挖掘方案

该工程基坑土方量34200m2。采用机械进行土方施工，并辅以人工配合。

(1)基坑坡道设置

由于施工场地狭窄，仅基坑北侧有一定的空余场地，故确定北侧中部为坡道通过区。在灌注桩施工时将区内的三根灌注桩设计为短桩，桩顶标高控制在一6．8m，在护坡桩挡墙上开出宽4．4m、高4．Om的门洞，并按l：6的坡度设计坑内坡道约40m长，坑外坡道约36m长，采取坑外坡道与坑内坡道相结合的方法，将坑内土方尽可能多的由运土车轮直接运出坑外，使坑内剩余土方减少为4000m3。由坑外两台汽车吊用料斗运出，坑内留挖掘机、铲车各一台予以配合。土方全部完后，将挖掘机、

铲车用重型汽车吊从坑内吊出。

(2)挖掘施工安排

基坑挖掘要与基坑支护、降水配合进行，并严格遵循先撑后挖的原则，采取分阶段分层开挖，使支护结构受力均匀，并与

支护结构的设计工况相吻合。

基坑分五层开挖，均采取由南向北的顺序：

第一层，挖深2．1m，挖至内支撑环梁底标高一2．8m处，进行止水桩、灌注桩及内支撑环梁施工。

第二层，内支撑环梁施工完毕，下挖5．Om，由标高一2．8m挖至一7．8m。

第三层，继续下挖3．9m，挖至一11．7m处，进行锚杆施工。此层土方外运车辆，改由坡道进出基坑。

第四层，锚杆施工完毕，接着下挖5．Om，挖至一16．7m，预留约20cm土层，进行人工清槽。