深基坑支護的超期使用與加固

1、深基坑支護的超期使用與加固摘要：深基坑支護結構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，才能確保 基坑支護結構的安全。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，深基坑支護結構均應按 保證安全和正常使用一年的臨時性構筑物設計，但根據(jù)施工 情況看，大部分深基坑支護結構的實際使用期限超過一年， 而且深基坑支護結構作為臨時性措施，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

2、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主體結構為框剪結構，基礎采用鉆孔灌注樁?；?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 基坑支護結構的實際使用期限為2.53年，加固措施主要為內支撐、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

3、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713層框架結構，樁基，離基坑邊約 28m；東面為為空曠綠化帶。2.2 地質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，土質自上而下為： 層為人工填土，組成復雜，結構松散，厚0.45.6m。層為第四系新近沖積 含有機質粘土，呈軟塑狀態(tài)，強度低，壓縮性高，厚0.92.0m。 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

4、的壓縮性和較強的透 水性。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1.325.9m。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， 其中全風化粉質砂巖， 厚1.716.2m;強風化粉質砂巖，厚 2.016.6m。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

5、下水混合穩(wěn)定水位埋藏深度為0.54.6m。地下水在強透水性地層中對砼結構具有弱腐蝕性。3 基坑支護情況根據(jù)基坑支護設計，北面坡度1：0.2 ，采用土釘墻支護結構，設8排$ 22 土釘，長712m間距1100,水平夾角 10度；第二、三排加設預應力錨桿，錨桿為3×7 $ 5、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 $ 22 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 結構基本相同。南面坡度垂直，采用人工

6、挖孔樁加預應力錨 桿結構， 人工挖孔樁 $ 12002000；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 5×7 $ 5、 1860MPa級高強度鋼絞線，長 2124m,間距2.02.4m，水 平夾角25度，錨桿設計承載力 600KM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 00四年十二月動工，二 00五年 五月完成基坑支護施工，后由于各方面原因停建，直到二00 七年五月才正式恢復施工，二 00 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，

7、大大超過基坑支護設計的有效時間。二 00 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，北側有兩個點最大位移達40mm超過設計允許值30mm南側坑邊部位和坑邊民房（距坑邊約5m范圍）院內地面出現(xiàn)520mm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，確定先對支護結構進行檢測，設計單位再根據(jù)檢 測報告進行加固處理。根據(jù)二 00 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支撐。 采用 13道水平內支

8、撐梁， 砼內支撐于二 00 六年五月底完成施工。到二00 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， 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 00七年二月的監(jiān)測報告顯示，北側的最 大位移達70mm南側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

9、或接近 警戒值。因此要求建設單位對支護結構進行再次檢測，并進 行加固處理，否則，將強行回填基坑，確保安全。根據(jù)二00七年二月的檢測報告，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 00 七年五 月底完成施工，這時工程已全面恢復施工，直到二 00 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，

10、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，形成三角形支撐結構。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3×7 $ 5, 1860MPa級高強度鋼絞線，長 16m左 右，間距2.22.4m,水平夾角15o,鎖定荷載450500KN

11、。 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構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，確定采用鋼結構 水平支撐，中間設多個鋼格構柱，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

12、全部轉移到其他安全地方，不準 住人，確保基坑支護施工的安全。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?；铀闹苊扛?0m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?；悠马斆扛?0m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

13、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。基坑監(jiān)測需由 專業(yè)人員進行，對監(jiān)測結果及時進行反饋，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構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；樹根樁質量比較穩(wěn)定，與施工 質量有很大關系；人工挖孔樁施工質量有保證，使用時間最 長?；又ёo結構的選用，應根據(jù)基坑的深度

14、、周邊環(huán)境、 地質水文情況，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構具有腐蝕性。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 （CECS2：2 90）第 2.1.3 條規(guī)定，臨時性錨桿使用年限在 2 年以內。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 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，而且不同支護結構的使用時間也不同。超過 10m