临近既有建筑软土基坑支护方...福州某城市广场基坑工程为例_郑登鍫.pdf

年第 期总第 期福 建 建 筑 临近既有建筑软土基坑支护方法研究 以福州某城市广场基坑工程为例郑登鍫（福建天宇建筑技术工程有限公司 福建福州）摘 要：基于地下空间开发背景，通过对基坑支护中放坡、重力式水泥土墙、土钉墙、支挡式结构、复合支护方法进行对比和适用性分析，提出软土地块应采用水泥土搅拌桩、型钢桩、预应力锚杆组合的复合支护方案。最后，通过案例分析了临近民房软土地块基坑的支护结构设计、支护施工顺序和支护施工要求，并通过现场施工监测数据，验证基坑支护的施工安全。关键词：基坑支护；软土地块；型钢桩；预应力锚杆；水泥搅拌桩中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（.，）：，.，.：；作者简介：郑登鍫（），男，工程师。：收稿日期：引言 随着城市化进程的不断加速，城市地下空间的开发与利用已成为一种必然。基坑的开挖深度、规模与难度越来越大。基坑所处的环境复杂，常常遭遇软土或临近建（构）筑物的情况，这对基坑工程的设计与施工提出严峻的考验。尤其是近些年来，基坑施工事故频频发生，对工程人员执业提出了更高要求，对基坑工程的研究理念，已经不能局限在基础认知上。本文以福州某城市广场基坑工程支护为例，探讨软土地区且临近建（构）筑物地下结构的基坑工程支护，以保证基坑支护安全和经济。基坑支护方法对比和适用条件基坑支护方案选择要遵循安全、经济、高效、因地制宜的原则，需综合考虑基坑深度、土质、地下水、周边环境、失效后果、地下结构施工方法、基坑尺寸和平面形状、施工工艺、施工场地条件、施工季节、工期、环保、经济指标等因素。敞开放坡开挖是最简单、最经济的基坑施工方法，放坡开挖时，基坑支护方案选择，直接影响工程造价、施工进度和周围环境安全。目前，在基坑工程中，常用的支护方法有：放坡、重力式水泥土墙、土钉墙、支挡式结构、复合支护等，其适用条件如表 所示。软土含水量大、孔隙发达、压缩性高、强度低，常表现为流塑、软塑状态。软土与锚杆表面产生的摩阻力低，使锚杆的锚固作用低且锚杆和土钉等一般不具备止水功能。所以，软土地区深基坑，往往不宜单独采用土钉和锚杆支护结构。在淤泥、淤泥质土等相对 年 期 总第 期郑登鍫临近既有建筑软土基坑支护方法研究 较软土层的基坑支护中，常采用水泥土搅拌桩帷幕、型钢桩、预应力锚杆、地下连续墙等方法互相组合的复合支护方案。表 基坑工程常用支护方法的适用条件支护方法适用条件放坡 施工场地满足放坡条件 放坡可与下述支护形式结合重力式水泥土墙 适用于淤泥质土、淤泥填土 基坑深度宜 土钉墙单一土钉墙 不适合软土基坑，需在地下水位以上或降水后进行基坑施工 基坑深度宜 预应力锚杆复合土钉墙 不适合软土基坑，需在地下水位以上或降水后进行基坑施工 基坑深度宜 水泥土桩复合土钉墙 不适合软土基坑，基坑深度 用于淤泥质土基坑支护时，基坑深 不适合在高水位的碎石土、砂土中微型桩复合土钉墙 适合于地下水位以上或降水后的基坑 不适合软土基坑，基坑深度 用于淤泥质土基坑支护时，基坑深 基坑潜在滑动面内有建（构）筑 物、重要地下管线 时，不宜采用土钉墙支挡式结构悬臂式适合于较浅的基坑锚拉式 适合于较深的基坑 锚杆不宜在软土层和高水位的碎石土、砂土层中 临近基坑处有已有建筑物、构筑物、管线时，锚杆的有效锚固长度不足时，不可使用锚杆 锚杆施工会造成周围建（构）筑物的损坏或违反城市地下空间规划等规定时，不应使用锚杆内支撑式适合于较深的基坑双排桩 不适宜采用悬臂式、锚拉式、内支撑式结构时 适合于可采用降水或止水帷幕的基坑支护和主体结合的逆作法 适合于交通繁忙的市区复杂的深基坑 地下连续墙用于截水且宜同时用作地下结构外墙 工程概况福州某城市广场地块位于福州市晋安区化工路北侧地块，场地南侧及西侧为绿化带用地，场地北侧为塔头路，东侧为潭桥路。场地内原为竹屿村的旧建筑，多为 层砖混浅基民房，离基坑周边较近。本工程基坑面积为 。本基坑支护设计使用年限为一年，工程.相当于罗零标高.，原有场地标高约为罗零标高.。要求支护结构施工前对场地周边进行清障整平至罗零.以下。本工程设有一层联体地下室，地下室底板结构面标高为罗零.，底板厚 ，下设 厚垫层，基坑开挖深度为.。基坑周边主要分布单桩承台，西侧局部主楼筏板厚.，基坑开挖至主楼筏板底的深度约.。本场地工程地质情况如表 所示。表 福州某城市广场地块工程地质情况层号名称状态厚度（）重度（）内聚力（）内摩擦角（）杂填土松散.粉质粘土可塑.淤泥流塑.粉质粘土可塑.本场地对开挖有影响的地下水，为赋存于杂填土层中的上层滞水，富水性较弱，水位标高约在罗零.，水量总体较小。基坑底部垫层落在淤泥层上，淤泥层为饱和相对隔水层，抗剪强度低。基坑支护结构设计与施工要求.基坑支护结构设计本工程采用 型钢桩、水泥搅拌桩、注浆锚管、钢绞线预应力锚杆、放坡挂钢筋网喷射混凝土的组合基坑支护方案。钢绞线预应力锚杆锚固端和部分锚管埋入淤泥中，锚管出浆孔流出的水泥浆对淤泥进行了加固。型钢桩和水泥搅拌桩则为锚杆（管）锚头提供支撑，并可以加固土体和隔绝地下水。场地浅部土层性质较差，地下室周边距离用地红线较近，而用地红线之外多为砖混浅基民房。基坑开挖分二级进行，第一级开挖深度约.，剩余高度为第二级。第一级边坡坡度 .，采用喷锚支护形式并设置两道支护锚管，锚管规格为 。考虑到对邻近周边建筑的保护，第二级采用桩锚支护形式，支护桩采用 型钢，型钢间距 ，型钢外侧采用 水泥搅拌桩挡土止水。第二级裙楼位置处设置两道锚杆，第一道锚杆采用预应力锚索，而第二级主楼筏板位置设置三道锚杆，前两道锚杆采用预应力锚索，以控制基坑变形并确保周边安全。本工程基坑开挖边线距离坡顶旧民房 的裙楼和主楼筏板，分别采用相应的支护剖面进行施工，如图 图 所示。其中 断面水泥搅拌桩长为 ，断面水泥搅拌桩长为 。.基坑施工顺序（）平整场地后，按设计坡率开挖第层土方，基坑侧壁打入锚管和铺设面层钢筋网。锚管头部与钢筋网中加强筋焊接后，喷射混凝土形成面层，最后对锚管注浆。福 建 建 筑 年图 基坑坡底线距离坡顶民房 的裙楼处支护剖面图图 基坑坡底线距离坡顶民房 的主楼筏板处支护剖面图图 断面图（）锚管注浆强度满足设计要求后，开挖下一层土方，基坑侧壁后续处理同第一层土方。（）土方开挖至罗零.标高后，进行 型钢压桩。型钢施工完毕后，在支护桩非开挖侧施工水泥搅拌桩。（）水泥搅拌桩强度达到设计强度后，开挖下一层土方，基坑侧壁施工第一道预应力锚杆和铺设面层钢筋网并喷射混凝土面层。预应力锚杆强度达到设计要求后，张拉并锁定锚杆。（）锚杆注浆强度满足设计要求后，开挖下一层土方。基坑侧壁打入锚管（主楼筏板位置施工第二道预应力锚杆），基坑侧壁后续处理同第一层土方。（）开挖下一层土方，打入锚管并注浆，依次类推，分层开挖，分层施工，直至设计深度。以后各层土方开挖，均应待上层锚管（杆）注浆强度达到设计要求后，方可进行。（）支护锚管（杆）施工时，应注意避开工程桩。.基坑施工要点（）型钢结构支护桩施工在地下室结构施工至 .楼板且混凝土强度满足设计要求后，方可进行支护桩与地下室外墙空隙土方回填并拔除 型钢。土方回填后，方可进行 型钢桩拔桩，尽量使桩两侧土压力平衡。钢板桩拔除后，空隙应用水泥浆或中粗砂充填密实。（）水泥搅拌桩施工：采用常规切割搭接法施工，上部填土层及淤泥层应进行复搅。（）注浆锚管施工锚管采用钻机成孔或强力压入、锚管机等方式击入被支护土体中。锚管注浆前，要用清水清洗管体，直到管内流出清水为止。锚管每米注浆水泥用量不少于 。质量检验：采用抗拉试验检测承载力。同一条件下，试验数量不宜少于土钉数量的 ，且不应少于 根。土钉极限抗拔力为 。（）钢绞线预应力锚杆施工预应力锚杆锚固体直径，拉杆采用.有粘结钢绞线；施工工艺为锚索定位成孔锚索制怍清孔注浆安放锚索一次注浆初凝后二次注浆达到设计强度 以上后预张拉锁定；当第一次灌浆初凝后，在预埋的灌浆管上进行第二次压力注浆，两次注浆均采用水灰比.的纯水泥浆。二次注浆压力上升至.，水泥用量同第一次 。年 期 总第 期郑登鍫临近既有建筑软土基坑支护方法研究 预应力锚杆锁定荷载 ，锚杆夹片式钢绞线预应力锚索大样如图 所示。图 锚杆夹片式钢绞线预应力锚索大样 现场施工监测基坑支护结构不仅关系到本工程的安全，还关系到临近建（构）筑物、管线、道路设施的安全。因此，必须对基坑施工进行全程监测。本工程基坑监测工作的要求如下：（）监测频率：在开挖前，各监测项目应测得开挖前的基数，且次数不少于两次。在每层土方开挖前后、支护完成前后、工况发生变化时应进行监测。开挖深度 时，次；开挖深度 时，次。（）监测时间：从开始挖土方至主体施工至.。封底及底板施工完成 后，可适当降低监测频率。（）监测内容与布置量如图 所示。图 福州某城市广场地块基坑监测内容本工程设置了深层土体水平位移、坡顶水平位移、坡顶竖向位移等监测报警值。如果变化速率连续三天超过预警值时，应立即报警。施工期间若出现强降雨，应停止开挖土方并加强监测，必要时将事先准备的砂袋反压在位移偏大的坑壁位置。场地内至少有一台挖土机可供应急调用，当支护结构变形过大，或出现其他破坏征兆时，立即进行反压护土。其中部分监测数据如表 表 所示。个监测点的围护水平位移变化速率在.范围；围护顶部沉降变化速率在.范围。表 第 次围护顶部沉降和水平位移监测结果点号围护水平位移监测围护顶部沉降监测本次测试 上次变化 累计变化 本次测试 上次变化 累计变化.当天监测结论：该监测项目各项数据未超出警戒值，满足设计要求。表 临近建筑斜侧管监测数据点号位置（）最大位移值（）点号位置（）最大位移值（）测斜管.测斜管.测斜管.测斜管.测斜管.测斜管.测斜管.测斜管.测斜管.测斜管.表 监测报警值（部分）报警值监测项目坡顶水平位移坡顶竖向位移临近建筑位移累计值（）变化速率（）本城市广场基坑部分监测点第 次围护顶部沉降、水平位移、其相应的变化速率以及临近建筑斜侧管监测到的最大位移值，完全符合建筑基坑工程监测技术规范（）要求，并未超过表 报警值，验证了此基坑支护型式的有效性和可靠性。结语本文对比了基坑支护方法和适用条件，针对软土地区且临近建（构）筑物地下结构的基坑工程支护，提出采用 型钢桩、水泥搅拌桩、注浆锚管、钢绞线预应力锚杆、放坡挂钢筋网喷射混凝土的组合基坑支护方案。通过福州某城市广场地块基坑支护方案实例、及其基坑监测数据，证实了文中提出的组合基坑支护方案对临近民房软土地块基坑支护的有效性和可靠性。参 考 文 献 彭第，牛雷 基坑工程 北京：化学工业出版社，杜亚宇 云南大理泰安新城深基坑支护研究 成都：西南交通大学，程志峰 浅析光明港安置房工程基坑围护结构设计和施工 江西建材，（）：