深基坑支護的超期使用與加固論文

　　摘要：深基坑支護結(jié)構(gòu)的使用超過設計使用期限后，應根據(jù)具體情況采取不同的加固措施，并加強監(jiān)測，才能確�；�坑支護結(jié)構(gòu)的安全。

　　關鍵詞：深基坑支護； 土釘墻； 預應力錨桿； 加固措施； 監(jiān)測

　　中圖分類號：TU94+2

　　文獻標識碼：B

　　文章編號：1008-0422（2008）10-0133-02

　　根據(jù)《深圳地區(qū)建筑深基坑支護技術規(guī)范》（SJG05-96）第3.0.1條要求，除有特殊要求外，深基坑支護結(jié)構(gòu)均應按保證安全和正常使用一年的臨時性構(gòu)筑物設計，但根據(jù)施工情況看，大部分深基坑支護結(jié)構(gòu)的實際使用期限超過一年，而且深基坑支護結(jié)構(gòu)作為臨時性措施，設計水平差異甚大，給施工安全帶來了較大隱患。本文通過對深基坑支護的超期使用與加固，提出一些具體的處理措施，供大家參考。

　　1、工程概況

　　某綜合樓由四棟塔樓組成，一棟三十六層、一棟三十層、兩棟二十三層，地下室三層，裙樓六層，總建筑面積為35250m2。主體結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu)，基礎采用鉆孔灌注樁�；�坑平面呈長方形，寬約40m，長約350m，平均深度13m，支護采用人工挖孔樁、預應力錨桿、土釘墻、樹根樁等。該工程深基坑支護結(jié)構(gòu)的實際使用期限為2.5～3年，加固措施主要為內(nèi)支撐、重復張拉、增加預應力錨桿等，施工過程中嚴格按照設計要求進行監(jiān)測，制定應急預案，隨時準備處理各種突發(fā)事件，有效地保證了該工程的施工安全。

　　2、地質(zhì)水文情況

　　2.1周邊環(huán)境

　　擬建工程場地呈長方形，北面為城市主干道綠化帶，主要影響為城市管線和臨時工棚，管線離基坑邊有20m左右，兩層臨時工棚三棟，位于基坑邊；西面為城市次干道輔道，離輔道邊約7m；南面為城中村，民房密集，均為7～13層框架結(jié)構(gòu)，樁基，離基坑邊約2～8m；東面為為空曠綠化帶。

　　2.2地質(zhì)條件

　　原始地貌為沖洪積階地，后經(jīng)人工改造，原始地形業(yè)已改變。根據(jù)鉆探揭露，土質(zhì)自上而下為：①層為人工填土，組成復雜，結(jié)構(gòu)松散，厚0.4～5.6m。②層為第四系新近沖積含有機質(zhì)粘土，呈軟塑狀態(tài)，強度低，壓縮性高，厚0.9～2.0m。③層為第四系沖洪積層，分粘土與中粗砂二層，其中粘土分布較普遍，呈硬塑狀態(tài)，具中等強度和壓縮性，厚0.4～5.2m；中粗砂，呈稍密～中密狀態(tài)，具有較低的壓縮性和較強的透水性。④層為第四系殘積粘土，呈硬塑狀態(tài)，具中等強度和壓縮性，厚1.3～25.9m。⑤層為燕山晚期花崗巖，分全風化、強風化、中風化和微風化花崗巖四帶，其中全風化粉質(zhì)砂巖，厚1.7～16.2m；強風化粉質(zhì)砂巖，厚2.0～16.6m。

　　2.3水文條件

　　場地地下水分上、下二層，上層主要賦存于第四系沖洪積層及第四系殘積層中，其中沖洪積層中粗砂透水性強，涌水量大，是主要的含水地層，屬上層滯水～潛水類型，受大氣降水及地表補給，水位變化因季節(jié)而變；下層賦存于燕山晚期花崗巖中，屬基巖裂隙水，受大氣降水及上層地下水補給。本工程除沖洪積層中粗砂層為強透水性地層外，其余均為弱透水性地層，地下水混合穩(wěn)定水位埋藏深度為0.5～4.6m。地下水在強透水性地層中對砼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

　　3、基坑支護情況

　　根據(jù)基坑支護設計，北面坡度1：0.2，采用土釘墻支護結(jié)構(gòu)，設8排φ22土釘，長7～12m，間距1100，水平夾角10度；第二、三排加設預應力錨桿，錨桿為3×7φ5、1860MPa級高強度鋼絞線，長16米，間距2200，水平夾角15度。西面坡度垂直，采用樹根樁（鉆孔孔徑350）加土釘墻支護，共設9排φ22土釘，間距1200；預應力錨桿設在第二、五、八排，間距2400，長度為15～18米，其他均和北面支護結(jié)構(gòu)基本相同。南面坡度垂直，采用人工挖孔樁加預應力錨桿結(jié)構(gòu)，人工挖孔樁φ1200@2000；預應力錨桿根據(jù)實際情況設一至三道，分別設在-3、-6、-9m處，錨桿為5×7φ5、1860MPa級高強度鋼絞線，長21～24m，間距2.0～2.4m，水平夾角25度，錨桿設計承載力600KN。東面坡度較大，設有部分土釘。面層全部采用鋼筋網(wǎng)噴射砼。

　　4、使用情況

　　該工程基坑支護于二〇〇四年十二月動工，二〇〇五年五月完成基坑支護施工，后由于各方面原因停建，直到二〇〇七年五月才正式恢復施工，二〇〇七年十月底完成地下室施工，如果不計算基坑支護施工時間，使用的時間應為30個月以上，大大超過基坑支護設計的有效時間。二〇〇六年四月的監(jiān)測報告顯示，少量基坑的沉降和水平位移存在加速發(fā)展的趨勢，北側(cè)有兩個點最大位移達40mm，超過設計允許值30mm，南側(cè)坑邊部位和坑邊民房（距坑邊約5m范圍）院內(nèi)地面出現(xiàn)5～20mm寬裂縫。當時雨量較多，如果繼續(xù)發(fā)展下去，對基坑安全非常不利。于是召集各有關單位參加的基坑支護專題會議，確定先對支護結(jié)構(gòu)進行檢測，設計單位再根據(jù)檢測報告進行加固處理。根據(jù)二〇〇六年四月的檢測報告，絕大部分土釘和預應力錨桿能夠滿足設計要求，短期內(nèi)可不進行加固處理，需加強觀測；但考慮到南面民房密集，后果嚴重，中間部位應加設部分砼內(nèi)支撐。采用13道水平內(nèi)支撐梁，砼內(nèi)支撐于二〇〇六年五月底完成施工。

　　到二〇〇六年底，工程開工的時間還未確定，而支護時間越來越長，雖然基坑支護的沉降和水平位移都在設計允許范圍內(nèi)，但基坑支護的安全已刻不容緩。除了加強基坑觀測、加強周邊建筑物或構(gòu)筑物的觀測外，要求施工單位派專人對基坑周邊定期進行巡視，制定緊急預案，準備足夠的人力物力，以備萬一。二〇〇七年二月的監(jiān)測報告顯示，北側(cè)的最大位移達70mm，南側(cè)頂面位移已接近警戒值，并有加大發(fā)展趨勢，周邊建筑物最大沉降達59mm，但最大沉降差小于10mm，小于千分之一的規(guī)定。從觀測結(jié)果看，上次加固措施對位移和沉降起了較大作用，但累計的位移和沉降量已超出或接近警戒值。因此要求建設單位對支護結(jié)構(gòu)進行再次檢測，并進行加固處理，否則，將強行回填基坑，確保安全。根據(jù)二〇〇七年二月的檢測報告，共檢測8根土釘，就有3根失效；少量預應力錨桿的承載力有不同程度的降低，必須對土釘和預應力錨桿進行加固處理。第二次加固處理于二〇〇七年五月底完成施工，這時工程已全面恢復施工，直到二〇〇七年十月底，該工程的基礎及地下室完成，十二月底完成基坑回填，該基坑支護均未發(fā)生任何安全問題。

　　5、基坑支護加固方案

　　第一次加固方案，主要是針對南面民房密集，后果嚴重，中間部位加設部分砼內(nèi)支撐。支撐梁頂面設在-9.5m處，采用人工挖孔樁支撐水平砼梁，將南北基坑頂緊，砼梁應錯開工程樁，另在水平砼梁中間加設一牛腿，采用45°斜支撐鋼梁頂住南面基坑頂面冠梁，形成三角形支撐結(jié)構(gòu)。共設四處十三道，間距約9m左右。

　　第二次加固方案，分兩部分。由于部分土釘失效，設計不考慮土釘?shù)淖饔�，對沒有支撐的南面、北面及西面的所有預應力錨桿，逐根進行檢測，考慮到將繼續(xù)使用一年左右，全部重新評估。最后確定土釘改為預應力錨桿，原來為預應力錨桿，全部重新張拉索定，局部增加預應力錨桿，增加錨桿采用為3×7φ5，1860MPa級高強度鋼絞線，長16m左右，間距2.2～2.4m，水平夾角15o，鎖定荷載450～500KN。南面基坑頂面位移有增大的趨勢，少數(shù)已達到設計允許值，說明第一次加固方案中三角形支撐結(jié)構(gòu)效果沒有達到設計要求，應采取進一步的措施。經(jīng)過多次協(xié)商，確定采用鋼結(jié)構(gòu)水平支撐，中間設多個鋼格構(gòu)柱，支撐梁頂面設在-6.5m處，錯開建筑物梁板位置，為630的鋼管支撐，南北基坑護壁面加設砼腰梁。為了確保基坑不再增加位移，在北側(cè)基坑腰梁處，每根橫梁設一臺1000KN的千斤頂，對鋼管支撐施加預應力，預應力值為800KN。加固施工由西向東分段（30m為一段）進行，施工過程采取監(jiān)測-施工-支撐循環(huán)過程進行作業(yè)。加固處理前及施工過程中，要求西面道路封閉，禁止車輛通行，北面臨時工棚里的工人全部轉(zhuǎn)移到其他安全地方，不準住人，確�；�坑支護施工的安全。

　　6、基坑支護監(jiān)測

　　該工程基坑的沉降及位移觀測點按照規(guī)范要求設置。基坑四周每隔20m設1個沉降觀測點，鄰近建筑物每棟設4個沉降觀測點，共設沉降觀測點149個�；�坑坡頂每隔20m設1個位移觀測點，共設位移觀測點45個。觀測頻率要求為，土方開挖時，每天一次，待位移或沉降相對穩(wěn)定后三天一次；如變化幅度較大，需加密觀測。坡頂位移不宜大于30mm，基坑鄰近地面沉降不宜大于45mm。對于加固后的監(jiān)測，坡頂位移增加值不宜大于15mm，地面沉降值不宜大于15mm。

　　在施工過程中，要求對基坑四周及鄰近建筑物和道路進行沉降及位移定期觀測，監(jiān)測單位必需是第三方，由業(yè)主直接委托，監(jiān)理單位監(jiān)督，定期出具監(jiān)測報告�；�坑監(jiān)測需由專業(yè)人員進行，對監(jiān)測結(jié)果及時進行反饋，發(fā)現(xiàn)異常情況及時通知有關人員，以便研究對策處理。同時應做好信息化施工工作，通過不斷對監(jiān)測結(jié)果的分析以指導整個施工過程。

　　7、有關建議

　　7.1根據(jù)施工進度選用不同的支護結(jié)構(gòu)

　　從本工程基坑支護情況來看，土釘墻最差，有效使用時間為一年，超過18個月后，開始失效；預應力錨桿較好，使用18個月后，預應力損失不大，如果適當采取一些措施，可提高預應力錨桿的使用效果；樹根樁質(zhì)量比較穩(wěn)定，與施工質(zhì)量有很大關系；人工挖孔樁施工質(zhì)量有保證，使用時間最長。基坑支護結(jié)構(gòu)的選用，應根據(jù)基坑的深度、周邊環(huán)境、地質(zhì)水文情況，工程規(guī)模、施工單位的施工進度計劃以及支護造價綜合加以考慮。

　　7.2超期使用措施

　　根據(jù)《基坑土釘支護技術規(guī)程》（CECS96：97）第1.0.2條規(guī)定，土釘使用期限不宜超過18個月，比深圳規(guī)定的一年要長，主要原因是深圳地下水對砼結(jié)構(gòu)具有腐蝕性。由于土釘墻使用時間短，一年后就開始出現(xiàn)失效，18個月后基本不能用，因此在土釘墻的監(jiān)測過程中，一年后應開始重點監(jiān)控，作好各種應急準備，18個月后停止使用。

　　根據(jù)《土層錨桿設計與施工規(guī)范》（CECS22：90）第2.1.3條規(guī)定，臨時性錨桿使用年限在2年以內(nèi)。但根據(jù)本工程情況看，預應力錨桿使用一年半后，錨桿承載力有不同程度的降低。因此錨桿使用一年后，應加強監(jiān)測，對于基坑邊緣與鄰近已有建筑淺基礎或重要管線邊緣凈距小于基坑深度時，還應對錨桿預應力變化進行監(jiān)測，18個月后應委托專業(yè)機構(gòu)進行全面檢測，以確認是否需要加固及采取重復張拉或增加錨桿等加固措施等。

　　7.3基坑支護設計使用時間建議區(qū)別對待

　　目前，深圳地區(qū)的深基坑支護的設計使用時間一般為一年，但根據(jù)施工經(jīng)驗，高層建筑的深基坑支護實際使用時間不止一年，而且不同支護結(jié)構(gòu)的使用時間也不同。超過10m深以上的深基坑支護，其規(guī)模往往較大，由于雨季影響較大，工期常常滯后，深基坑支護時間往往在18個月以上。建議沿海地區(qū)土釘墻設計使用時間為一年，預應力錨桿設計使用時間為18個月，砼灌注樁及地下連續(xù)砼墻設計使用時間基本不受影響。

　　參考文獻：

　　[1] 建筑基坑支護技術規(guī)程.JGJ120-99.

　　[2] 土層錨桿設計與施工規(guī)范.CECS22：90.

　　[3] 基坑土釘支護技術規(guī)程.CECS96：97.

　　[4] 深圳地區(qū)建筑深基坑支護技術規(guī)范.（SJG05-96）.

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