边桁架内支撑体系在面积超大型基坑中的应用.doc

边桁架内支撑体系在面积超大型基坑中的应用
张发科1高振宇1.2
1.广州市市政工程设计研究院广州5100002.华南理工大学土木与交通学院广州510641

摘要：本文结合广州京溪地下污水处理厂基坑支护设计，介绍了边桁架内支撑体系在面积超大型基坑中的应用及效果，对其他类似工程有一定参考价值。
Abstract:Thepaperintroducesaretaining&protectingdesignforexcavationpitinGuangzhouJinXiUndergroundSewageTreatmentPlant.Withtheapplicationofsidetrussinnersupportsysteminthesuper-largefoundationpit,thisinnersupportsystemisprovedtobeeffective,evencanbeusedandreferencedinothersimilarsuper-largefoundationpit.

关键词：边桁架内支撑体系；超大型基坑；支护设计；房屋保护
Keyword:sidetrussinnersupportsystem,super-largefoundationpit,retaining&protectingdesign,buildingsprotecting
工程概况
广州京溪地下污水处理厂是我国首座全地埋式的膜生物反应器污水处理厂，位于广州市天河区北部，沙太北路以东，犀牛南路以北。占地1.8公顷，周边房屋密集。该地下污水处理厂基坑尺寸长X宽=164.9X84.6m，深度为15.6m，基坑东侧距离5.0米为一排七层民房，南侧为规划道路，西侧距离30米为白云农贸市场，北侧为一排七层商贸楼。
民房
三角形民房
基坑边线

图1.1平面图
场区主要地层为第四系人工填土层（Q4ml）、第四系全新统冲积层（Q4al）、第四系上更新统冲积层（Q3al）及残积层（Qel）。基岩为燕山期晚期第二阶段第二次中粒斑状花岗岩（γ53-2b）。
场区的地下水混合稳定水位埋深为1.80~3.30m。由于场地含水砂层发育，厚度较大，分布广，含水丰富，对基坑开挖的设计、施工影响很大。
基坑支护设计
2.1基坑支护形式比选
本基坑长度X宽=164.9X84.6米，深度15.6米，平面长宽较大，属于超大面积基坑，如何选择支护形式，做到安全可靠、经济合理，设计从以下几个方案进行了比选：
表2.1.1方案比选表
形式优点缺点1、中心岛法

出土便捷，经济效果好
工艺复杂，因中间为池体、无楼板，周边支撑无法利用主体结构楼板提供支座反力，
周边主体需二期施工，难以满足污水厂池体施工要求排桩+边桁架内支撑
为常用与成熟的支护形式，适用于周边环境复杂、变形控制要求高的地区需设置和拆除大量临时支撑，经济性较差，当基坑面积超大时，支撑太长，传力效果不佳排桩+锚索
适用于大面积的基坑工程，敞开式开挖，为挖土和地下主体结构施工提供极大便利，可缩短工期，经济效益良好地表沉降、位移较大。
锚索钻孔施工可能打断房屋基础桩，扰动基础考虑到基坑周边民房密集，距离基坑近，环境保护要求高，采用方案2能较好的保证周边房屋安全，工艺成熟且施工简单。

2.2基坑支护设计
基坑围护结构采用φ1000@1100排桩+内支撑的刚性支护体系，基坑深度15.6米，竖向设三道支撑，桩间采用φ1000的三管旋喷桩止水，沿基坑一周布置，止水桩长度16m，使基坑外侧形成一道封闭止水帷幕墙，
对撑+边桁架的内支撑体系中，如何确定横向对撑的间距，使既达到基坑支护受力变形要求，又做到经济合理，满足施工开挖要求，通过计算模拟，在东西向设置四道对撑，平均间隔约32米，南北向设置一道对撑。对撑之间设置边桁架，角部设置斜撑。对称、角撑结合的边桁架内支撑体系布置模型如下图2.2.1:：

图2.2.1内支撑平面布置模型图图2.2.2内支撑体系位移图（m）
因地下污水厂池体布置不规则，基坑角部有连续阳角转角，应力集中，变形较大，模拟计算基坑位移最大值27.9mm。
基坑设计的难点及针对性措施：
1）本基坑底层范围地层为花岗岩残积土，该土层遇水易软化、崩解，散失土体抗力，针对花岗岩残积土的特点，考虑被动土压力区土层软化的情况，围护桩的嵌固深度在正常计算深度基础上加长0.5~0.8米.；
2）超长支撑传力不佳问题，当支撑超过一定长度后，由于轴线施工误差，在自重及轴向压力作用下产生附加弯矩且轴向力传递效果不佳。针对超长支撑的特点，通过计算比选，支撑截面采用“梁+薄板“组成的槽形板支撑，同时，临时支撑立柱间距控制在16米，其截面采用刚度较小的空心格构式钢立柱（立柱4L160X6格构式钢立柱，截面尺寸460X460mm），使轴力传递“顺畅