建筑工程深基坑支護相關(guān)問題探討
發(fā)布時間：2011-08-19 08:13:45更新時間：2023-07-11 17:36:50所屬分類：建筑知識瀏覽：1次
基坑支護是為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護措施。本文是作者結(jié)合某工程實例，對基坑支護體系進行分析，并對其失效事故及補救處理措施進行討論，提出基坑支護設(shè)計、施工、管理等方的一些建議。供同行參考
建筑工程深基坑支護相關(guān)問題探討
周崢嶸
摘 要：基坑支護是為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護措施。本文是作者結(jié)合某工程實例，對基坑支護體系進行分析，并對其失效事故及補救處理措施進行討論，提出基坑支護設(shè)計、施工、管理等方的一些建議。供同行參考。
關(guān)鍵詞：建筑工程；基坑支護；加固
1前言
城市高層建筑建設(shè)中，其規(guī)模、造價都有擴大的趨勢，基坑開挖深度已達十多米，甚至二十多米者也不少見。高層建筑的興建和地下空間的開發(fā)利用，使深基坑的支護擺到了十分重要的地位，尤其是在軟土地區(qū)中進行深基坑的開挖所暴露的問題日益增多，出現(xiàn)的事故也屢見不鮮。要成功地進行深基礎(chǔ)的施工，除了要精心的基礎(chǔ)設(shè)計以及符合實際的支護體系設(shè)計外，要有一支精干的施工隊伍和良好的施工組織管理，現(xiàn)就某市26 層大廈基坑支護失效及隨后所采取的處理方案進行討論。
2深基坑支護系統(tǒng)
城市建設(shè)中，由于建筑物鱗次櫛比，在深基坑開挖中，沒有余地可供邊坡放坡之用，因此常依賴于支護手段來保證基礎(chǔ)工程的正常施工。支護結(jié)構(gòu)大致有以下幾種：高壓噴射或深層攪拌形成的水泥土墻。此種支護適于開挖深度不超過6m 的情況，施工無噪聲，具有抗?jié)B能力，可以提高人工降水效果。鋼筋砼支護樁。此種支護應(yīng)用很廣泛，在加設(shè)錨桿情況下可適用于較深的基坑護坡。拱圈式增體結(jié)構(gòu)。此方法利用了拱式結(jié)構(gòu)合理受力特點，可適于開挖深度10m 左右。沉井結(jié)構(gòu)和地下連續(xù)墻。此結(jié)構(gòu)水平剛度較大，對周圍環(huán)境影響小，對土層條件適應(yīng)性強，適用于各種深度的基坑開挖，并可兼做主體結(jié)構(gòu)。此外，還有土釘墻、纖維織物袋裝土迭壘方法。應(yīng)該指出，支護結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)根據(jù)基坑開挖深度、周邊環(huán)境、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件等因素綜合確定。水平土壓力是作用在支護結(jié)構(gòu)上的主要荷載，土壓力大小的確定目前仍沿用傳統(tǒng)的土壓力理論，由于理論的假設(shè)條件與工程實際存在一定的出入，主動土壓力和被動土壓力的實現(xiàn)都與支擋物的位移有關(guān)，且其大小對土工試驗參數(shù)也是較敏感的，因此，精確地確定支護結(jié)構(gòu)上土壓力十分困難。
3工程基本概況
某大廈地下2 層，地上26 層，開挖面積為61.5m×42m，開挖深11m，基礎(chǔ)采用樁筏式。擬建建筑物的北側(cè)及東側(cè)是兩棟已建的6 層磚混住宅，其基礎(chǔ)為砂墊層上的淺基礎(chǔ)，基坑邊緣距住宅最近距離只有5m。該工程年初破土動工，由于基坑開挖產(chǎn)生的施工技術(shù)、管理方面諸多問題，持續(xù)5 個月沒有進行基礎(chǔ)施工。
4支護體系及其失效特征
工程采用樁筏式基礎(chǔ)，開挖之前做工程樁，直徑800mm，之后做圍護樁，直徑1000mm，間距1200mm，樁長26m，從基坑底入土15m。在開挖前沿基坑周圍做井點降水，并隨開挖進展在坑內(nèi)排水，為了防止降水引起地面沉降而誘發(fā)東、北兩側(cè)相鄰住宅的傾斜、開裂，在圍護樁外圍增設(shè)了直徑600mm 的素混凝土阻水樁。這些措施在設(shè)計上無疑是合理有效的，但在開挖過程中，卻出現(xiàn)了坑壁大量滲水，多處出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，大量砂、土流入坑內(nèi)，基坑附近地表多處下沉、開裂，最大裂縫寬度達3.5mm，支護樁向坑內(nèi)產(chǎn)生較大水平位移，并引發(fā)原有住宅發(fā)生沉降及傾斜，最大沉降量達50mm，居民們惶恐不安。發(fā)生險情之后圍繞搶險加固開展了大量工作，僅維護坑壁的穩(wěn)定及搶險加固就花銷48.3 萬元，工期4個月。
5失效原因及處理方案分析
5.1 不設(shè)支護情況穩(wěn)定性驗算
在不考慮支護條件下，采用畢肖普(Bishop)的圓弧滑動面法計算土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)K。不降水情況K=0.028，降水情況K=0.388，由計算可見，基坑開挖時必須采取支護措施。
5.2 設(shè)支護情況穩(wěn)定性驗算
在設(shè)置鋼筋混凝土樁支護后，用朗肯土壓力理論計算主動、被動土壓力，且考慮地下水的影響。不降水,水、土壓力合算，抗傾覆安全系數(shù)K=1.095；不降水，水、土壓力分算，抗傾覆安全系數(shù)K=0.536；降水，水、土壓力分算，抗傾覆安全系數(shù)K=1.346；降水，水、土壓力合算，且考慮降水后，強度指標(biāo)提高12%，抗傾覆安全系數(shù)K=1.568。由以上計算結(jié)果可見，本基坑在不降水的條件下，圍護樁滿足安全是比較困難的，降水后，仍處于臨界狀態(tài)，而實際施工過程中，由于施工管理等多方面原因，降水工作不利，所以出現(xiàn)事故當(dāng)屬必然。
5.3 降水影響
本次開挖采用井點降水與局部回灌方法相結(jié)合的降水措施，降水深度至地面以下13m!15m，經(jīng)計算降水影響半徑在265m!430m 之間，降水后，形成降水漏斗曲線，距邊坡不同距離水位下降值如表2 所示。
5.4 補救措施
出現(xiàn)險情后，相繼采取了四項措施：
第一，做錨桿，即在地面以下4m 處設(shè)置錨桿；
第二，在地面做鋼筋地錨；
第三，做鋼管內(nèi)支撐，一端支于圍護樁與錨桿連接處，另一端支于工程樁樁頂；
第四，在支護樁樁間滲水處用水泥砂漿涂抹。
四項措施中，前兩項措施較為有利，但錨桿的施工速度較慢，使支護樁的水平位移、周圍建筑物的沉降及傾斜長時間發(fā)展，沒有得到有效地控制。第四項措施很不理想，水泥砂漿抹面以后，滲流仍然很嚴(yán)重，坑內(nèi)大量積水。
5.5 施工質(zhì)量
在支護樁頂設(shè)鎖口梁，該梁多處間斷，不封閉，對加強支護樁的整體剛度起的作用甚小。同時，支護樁和阻水樁質(zhì)量較差，混凝土不密實，局部縮頸，箍筋間距大，且沒有全部與主筋焊接，使樁的剛度削弱。另外，阻水樁做的不理想，沒有達到密閉狀態(tài)，致使第三層土中砂不斷地隨水流流向坑內(nèi)。
6結(jié)束語
基坑支護系統(tǒng)作為一種臨時性的設(shè)施，其設(shè)計一般安全儲備較小，也就是說大多數(shù)基坑支護體系的可靠性都有一定的適用前提和附加條件,而地下工程施工又是一項可變因素最多的工程，一旦設(shè)計前提不符，就使設(shè)計方案潛伏著事故隱患，而有一部分人對此認(rèn)識不足，總以為是一種臨時性的施工措施，甚至業(yè)主方希望在支護系統(tǒng)中節(jié)約投資，進行不恰當(dāng)?shù)母深A(yù)，造成設(shè)計施工為難境地。從此項事故的發(fā)展和上述計算與分析可得以下幾點結(jié)論。
(1)設(shè)計方案欠妥，該工程開挖深度較大，采用懸臂樁支護，樁頂水平位移很難控制；
(2)降水不利，使支護樁承受更大的水平力，穩(wěn)定安全系數(shù)降低；
(3)施工質(zhì)量較差；
(4)監(jiān)測不利。如果施工中對樁頂位移、地面沉降、水位變化等適時地觀測，能及時地采取有效措施，采用信息法施工，事故將不會繼續(xù)發(fā)展，損失也會減少。
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