联合支护在软土深基坑工程中的应用

联合支护在软土深基坑工程中的应用 程杰林1 ,2 , 徐杨青2 (1. 华中科技大学土木工程学院 , 湖北 武汉 430074 ; 2. 武汉中汉岩土工程技术开发公司 , 湖北 武汉 430070) 摘 　要 : 根据工程特点 ,通过对比、论证多种支护手段 ,选取经济、合理、安全的多工法联合支护模式 ,严格控制了基 坑变形 ,达到了理想的支护效果。 关键词 : 软土 ,深基坑 ,联合支护 中图分类号 : TU472 　　文献标识码 : B 　　文章编号 : 100423152 (2004) 0120006203 1 　引　言 目前 ,随着城市的不断扩张 ,大量的暗塘、河汊 甚至湖泊被填埋成了建筑场地 ,这带来了越来越多 的软土基坑问题。深厚软土的深基坑支护方法也由 最初的单一模式发展成现在的多种方式联合应 用[1 ] 。但深基坑支护是一门综合性学科 ,对于此类 基坑支护 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 选取稍有不慎即有可能造成事故。如 武汉市徐东路沙湖边某基坑 ,其开挖深度仅 3. 7m , 填土、淤泥厚度达 4m 以上 ,由于对土层性质的认识 不足 ,开挖中采用了大放坡与竖向槽钢支撑的方式 , 导致基坑开挖仅 3m 边坡即发生了大变形 ,致使部 分工程桩偏位 ;上世纪末发生的武汉市前三眼桥某 18 层楼严重倾斜而后被爆破拆除的事故 ,其原因 , 部分与此类似 ,出现了所谓“小基坑 ,大问题”。可 见 ,饱和软土上的深基坑不论深浅均不能掉以轻心。 武汉中汉岩土工程技术开发公司已在武汉多个 基坑支护中成功使用了多方式联合支护技术。本文 介绍的某基坑最为典型 ,对厚层填土、淤泥土地段采 用了分级放坡、主动区加固、超前杉木桩及喷锚网等 4 种方式联合支护。实践证明 ,该联合支护型式经 济合理 ,安全可靠。 2 　工程概况 湖北省某省直机关拟在武汉东湖附近修建一栋 培训楼 ,该楼高 12 层 ,主楼基坑位于基坑东部 ,开挖 深度 4. 5～5. 0m ;裙楼段开挖深度为 3m。拟建场地 系由湖汊填埋而成 ,填土前没有排水和清淤 ,填土的 顺序为先裙楼段后主楼段 ,即由西南向东北 ,导致坑 底淤泥被挤压至主楼东北部 ,该部分场地填土、淤泥 层厚度达到 4m。拟建基坑周边环境较为宽松 ,但受 用地范围影响 ,一般距离基坑边 8～10m 为其它用 地。基坑东侧 8m 外为某保密单位 ,因其安全需要 , 基坑开挖过程中其围墙不得产生任何裂缝等变形。 基坑环境及概况见图 1。 图 1 　基坑概况图 收稿日期 : 2003210210 第 18 卷第 1 期 2004 年 2 月 　　　　　　　　　　　　　　 　 土 　工 　基 　础 Soil Eng. and Foundation 　　　　　　　　　 　　　　　 Vol. 18 　No. 1 　　Feb. 2004 3 　场地岩土工程条件 3. 1 　工程地质条件 拟建场地地貌单元属长江三级阶地垅岗地段 , 与基坑有关的地层为 : (1) 填土 :主要为杂填土 ,含较多大块碎石、混 凝土块及砖渣等 ,其结构极为松散 ,饱和 ,均一性差 , 且在基坑开挖过程中未经压实。该层厚度为 2. 5～ 3. 5m。场地内均有分布 ,勘察 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 提供的参数为 c = 6kPa、φ= 15°; (2) 淤泥 :该层实际为塘泥 ,场地大部分地段厚 度为 0. 4～0. 9m ,但在主楼北侧及东侧厚度达 1. 5 ～3. 0m。该层灰绿色、流塑、富含腐殖质 ,开挖中有 大量气泡冒出。该层土极软 ,静力触探 Ps 值仅为 0. 08～0. 25MPa ,静力触探在测试过程中出现探杆 自动下沉现象 ,勘察单位将该层土提供的参数为 c = 0kPa、φ= 0°。该土层在后期施工中得到了证实 , 基坑开挖时反铲无法接近 ,工人无法站立于该土层 上 ,施工中铺设了大量的木板方满足人工施工需要 , 锚管采用气锤贯入时尾部溢气孔稍小即可造成气体 吹动软土 ,使喷锚面破裂、土体向下流动。 (3 - 1) 粉质粘土 :该层呈软塑～流塑状态 ,为 过渡层 , Ps = 0. 5～0. 7MPa ,层厚约 1m。该层顶面 埋深为 4. 0～5. 0m。 (3 - 2) 粘土 :该层呈可塑～硬塑状态 ,含高岭 土团块、铁锰结核等 ,厚度大于 5m。 3. 2 　场地水文地质条件 本场地对基坑构成影响的主要为上层滞水。新 近填土饱水未经压实 ,空隙大。场地北部 12m 处的 水塘是基坑开挖填土层上层滞水的补给来源。 3. 3 　场地前期施工情况 拟建建筑物采用人工挖孔桩基础 ,在主楼东北 侧桩施工时极为困难。挖孔时大量淤泥涌入桩孔 内 ,造成成孔施工进度极慢 ,挖孔施工中采用了多种 护壁 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 均难以奏效 ,曾有一根桩施工近一个月。 由于淤泥的流动 ,场地土层结构破坏严重。在基坑 施工初期 ,业主为节约投资 ,对基坑未采取任何支护 措施即进行了开挖。在场地东北部开挖了一个 4m ×4m ×2m 的小坑时 ,周边 5m 范围内即产生了大 量的裂缝 ,地面变形严重 ,且有大量滞水涌入基坑。 4 　支护方案的选择 拟建建筑物采用人工挖孔桩基础 ,其刚度大 ,且 基坑底部 0～0. 5m 以下为 (3) 层粘性土层 ,该土层 性质较好 ,因而对基坑坑底的支护不是重点。基坑 开挖后 ,组成基坑坑壁、坑脚的土层主要为 (1) 层填 土、(2)层淤泥层 ,其强度均极低。尽管基坑周边具 有一定的放坡空间 ,但根据试挖结果即使采用 1∶ 2. 5的坡率仍不能满足基坑稳定要求。因而基坑必 须选用安全、可靠且经济的支护方案。 本基坑支护关键是要解决饱和填土与淤泥土强 度极低、易流动和触变而造成边坡开挖边坍塌、滑动 问题。针对填土层成分复杂、松散以及淤泥层极软 且富含气体的特性 ,设计采用在坡顶一定范围内打 设竖向注浆花管 ,该注浆花管既可改善软土的性质 , 又可起到止水帷幕作用 ,对上层滞水进行有效的封 堵。由于坑底下部为性质较好土层 ,设计中考虑充 分利用该有利条件 ,沿坡中布置竖向杉木桩二排 ,杉 木桩深入 (3 - 2)层 1m。为节约投资 ,减少支护工程 量 ,同时保证基坑安全 ,设计中利用现场周边较为宽 松的空间 ,边坡采用二级放坡。为保证基坑边坡土 体形成有效的防护体 ,基坑边坡坡体采用喷锚网支 护 ,其中锚杆采用一次性钢管锚杆。 即本基坑采用坡顶花管注浆、坡中超前杉木桩 加固、分级放坡和喷锚网主支护的多方式联合支护 方案。 5 　支护结构设计 5. 1 　计算模型 采用朗肯土压力理论、水土合算法对边坡支护 体进行计算 ,计算中将边坡加固部分等效为一个加 固体 ,对基坑边坡整体进行稳定性验算[2 ,3 ] 。 5. 2 　具体设计 (1) 分级放坡 充分利用场地周边较为宽松的条件 ,将坡体分 成二级台阶放坡 ,台阶平台位于地面下 2. 0m ,平台 宽 1. 5m ,上、下段边坡坡度为 1∶1。 (2) 坡顶花管注浆 坡顶设计注浆花管 2 排 ,排间距 0. 8 m ,每排中 花管间距 1. 5m ,花管长度为 6m (深入粉质粘土 1m) ,采用静压注浆工艺 ,浆液水灰比为 0. 45～0. 5。 坡顶花管间采用螺纹钢连接。 (3) 喷锚网 由于组成边坡的土体极为软弱 ,锚杆无法成孔。 设计采用一次性锚管工艺 ,采用 <48δ3 钢管作为锚 杆。为更好地发挥锚杆体的锚固作用 ,充分发挥竖 向花管作用 ,要求锚管长度超过花管 1m ,锚管端部 7第 1 期 　　　　　　　　　程杰林等 : 联合支护在深厚填土和淤泥土深基坑工程中的应用 焊接呈叉状。锚管开孔为端部 0. 5～2. 5m ,开孔方 式同花管。共设计锚管 4 排 ,上下排交叉布置。 坡面采用 <6 @200 ×200 钢筋网片 ,采用 <16 钢筋作为加强筋 ,加强筋将锚管、坡顶花管连接成一 整体。 (4) 杉木桩 坡中平台设置 2 排竖向杉木桩进行坡体加固。 杉木桩间距为 0. 5m。具体设计见图 2。 图 2 　BCD 段支护剖面 6 　基坑支护施工 支护结构严格按设计要求进行 ,鉴于该场地土 的特殊性 ,施工中采用了相应的措施 : (1) 花管施工 :施工中采用间隔施工 ,在施工完 一根花管 (注浆完毕) 方进行相邻花管的施工 ,且相 邻花管注浆需在 24h 后进行。根据实际情况 ,现场 花管分成 4 批施工 ,每批施工 2 天。 (2) 锚管施工 :锚管端部采用焊接钢筋方法进 行扩大处理。由于土层极为软弱 ,为防止锚管贯入 时气体对初喷混凝土面产生破坏 ,锚管尾部开设溢 气孔 ,开孔直径大于 20mm。每排锚管施工顺序及 工艺要求同花管施工。 (3) 杉木桩 :采用气锤贯入后 ,顶部接近喷锚面 采用 <20 钢筋连接成整体。 (4) 施工中严格按分层开挖进行 ,每层开挖需 支护体施工完成在 48h 以上 ,并要求边坡边采用人 工开挖 ,边开挖边喷射混凝土护面、铺设钢筋网片、 复喷混凝土后进行锚管的施工。 7 　基坑监测 本基坑 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 采用信息法施工 ,在基坑北侧、 东侧布置了 12 个水平位移观测点和 8 个沉降观测 点 (利用水平位移观测点) 。其中 1～8 号观测点为 坡顶外 0. 3m ,9～12 号点为坡顶花管外 0. 5m (如图 3) 。最终监测结果见表 1。 图 3 　基坑监测点布置图 表 1 　监测点成果表 监测点编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 水平位移/ mm 11 24 52 69 61 38 33 12 14 16 9 7 沉降沉降/ mm - 19 - 47 41 32 - 6 7 9 4 - 从现场实际发生的变形情况与监测结果基本一 致 :基坑边坡变形缝基本是沿着注浆花管外侧 ,与花 管呈平行分布 ,一般分布有 2～3 道裂缝 ,其中沿注 浆管外侧最大裂缝宽达 3cm 以上 ,往外侧裂缝宽度 明显减小 ,在花管外 1m 以外基本未见明显裂缝。 基坑变形在开挖后 8～12h 内表现最为明显。 表 1 中监测结果表明 ,基坑土层越差则变形越 大 ,且沉降明显。 8 　结　论 从本基坑的支护效果来看 ,在基坑施工过程中 , 基坑周边土体水平位移和沉降均正常 ,基坑运行情 况良好。本设计采用的放坡 + 坡顶注浆 + 喷锚网 + 坡中超前杉木桩加固的联合支护方案是得当的 ,所 采用的计算模式是可行的。在软土层采用多工法联 合支护是经济合理、安全可靠的 ,是深厚填土和软土 地区开挖较浅基坑的一种较为理想的支护模式。 参 考 文 献 [ 1 ] 　陈肇元 ,崔京浩. 土钉支护在基坑支护中的应用[ M ] . 北京 :中 国建筑工业出版社 ,1997. [2 ] 　徐杨青. 深基坑工程优化优化原理与途径[J ] . 岩石力学与工 程学报 ,2001 ,20 (2) :248～251. [3 ] 　黄　强 , 惠永宁. 深基坑支护工程实例 [ M ] . 北京 :中国建筑 工业出版社 , 1997. (下转第 19 页) 8 土 　工 　基 　础 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2004