淺談基抗支護技術

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淺談基抗支護技術:在軟土條件下土釘墻基抗支護技術研究

摘要：本文主要在探討軟土基坑工程特性和土釘墻支護特點的基礎上，論述了在軟土條件下土釘墻基抗支護技術的注意事項。

關鍵詞：軟土基坑工程；土釘墻支護；特性；注意事項

在城市化建設進程中，土地成本不斷攀升，建筑物越建越高，建筑物向著地下或復合空間發展，勢必導致基坑開挖的深度越來越大，環境越來越復雜多變，為了保證高層建筑物的穩定性和安全性，必須做好深基坑的支護，支護不僅要安全適用，還得經濟合理，才能保證施工順利和安全地進行下去。土釘墻擋土結構，其具有結構輕、成本低、施工簡單、安全可靠的技術特點，因此被廣泛運用于邊坡穩定和土地的開挖，但是在許多軟土地區對土釘墻支護的基坑開挖深度有嚴格的限制，甚至許多規程均注明土釘墻支護不適用于軟黏土地基中基坑支護?？偨Y和回顧工程實例不難發現，在沿海地區等地的軟土地基中成功應用土釘墻支護的工程實例數不勝數。究竟在軟土條件下，土釘墻基抗支護技術需要注意哪些呢？

一、軟土基坑工程的特點

軟土具有強度低、壓縮性大、透水性小、受荷載后變形大，加之蠕變和應力松弛等特性，以及容易出現坑底隆起等現象。這些使軟土基坑工程具有自身獨特的特點：

1．巖土性質千變萬化，地質埋藏條件和水文地質條件的復雜性、不均勻性，往往造成勘察所得的數據離散性很大，難以代表土層的總體情況，并且精確度較低，給基坑工程的設計和施工增加了難度。

2．相鄰場地的基坑施工，如打樁、降水、挖土等各項施工環節都會產生相互影響和制約，增加事故誘發因素。

3．因為軟土的抗剪強度很低，基坑邊坡的自立能力也很低，使支護體系承受的荷載較大，需要強大的支護結構。

4．由于軟土的變形很大，使得軟土基坑的開挖變形也很大，工程實踐中一些軟土基坑的圍護墻側向位移達到十幾甚至幾十厘米。這也使開挖引起的環境破壞后果更嚴重，重大的工程環境事故一般都發生在軟土地區。

二、軟土地區基坑支護結構選擇

因此，深基坑開挖中，周圍土體變形是不容忽視的問題，在設計與施工中須充分考慮軟土的特性。確定軟土地基支護結構類型的基本原則如下：

從總體上考慮，必須從基坑各部位的具體情況出發，根據基坑周邊場地條件和地質條件接近或不同的情況，采用同一或多種支護結構類型。從場地條件考慮，如基坑周圍場地較為開闊，則上段可采用放坡開挖，下段采用深層攪拌水泥樁墻或高壓旋噴樁墻等；如基坑周圍施工寬度狹小并且鄰近建筑物需要保護時，則必須按照被保護建筑物的重要性與安全等級標準，采用能夠相應控制地面位移與沉降的擋土支護結構類型。從基坑開挖的深度和范圍考慮，開挖深度較小時，可采用懸臂式擋土支護結構；開挖深度較大時，可視情況采用單支點或多支點擋土支護結構；開挖范圍較小時，可采用內撐形支點；開挖范圍較大時，可采用單層或多層錨桿。從土層地質條件考慮，土質較好的情況可采用土層錨桿或排樁等類型；土質較差的情況，則可采用深層攪拌水泥樁墻。

三、土釘墻支護的適用條件及特點

在深基坑工程中采用土釘墻支護體系適用于有一定粘結性的雜填土、粘性土、粉土與弱膠結砂土的基坑邊坡，即基坑邊坡在開挖過程中有一定的保持自身穩定的能力。在《基坑土釘支護技術規程》中對土釘墻支護結構的適用條件有明確規定：“土釘支護宜在排除地下水的條件下進行施工，應采取恰當的排水措施，包括地表排水，支護內部排水，以及基坑排水，以避免土體處于飽和狀態并減輕作用于面層上的靜水壓力”。同時《建筑基坑工程技術規范》YB9258-92中第8．2．2條強調了土釘支護不宜用于淤泥質土、飽和軟土及未經降水處理地下水位的土層。土釘墻支護同其它基坑支護結構相比具有以下特點：

(1) 工程造價低，經濟效益好；

(2) 施工速度快，施工機具簡單，對場地土層的適應性強；

(3) 工程環境效益高，對周邊臨近建筑物影響。

五、在軟土條件下采用土釘墻基抗支護技術的注意事項

采用土釘墻支護的基坑和邊坡，往往具有較好的經濟技術效果。土釘墻支護后土體強度提高或者土釘墻支護邊坡的自穩性增加，其作用機理在于土釘與土之間的相互摩擦聯結之中，使土釘對復合土體發揮骨架約束作用、分擔作用、應力的傳遞與擴散作用以及對坡面變形的約束作用。在許多軟土地區對土釘墻支護的基坑開挖深度有嚴格的限制，甚至許多規程均注明土釘墻支護不適用于軟黏土地基中基坑支護，但在沿海地區的軟土地基中成功應用土釘墻支護的工程實例已經有很多。然而，在軟土地基采用土釘墻支護的基坑中發生事故、產生整體失穩的工程也占有相當大的比例。

為了安全、經濟地進行基坑土釘墻支護結構的設計，為設計人員提供必要的設計依據，土釘墻支護的極限高度問題日益引起人們的重視。軟土地基中基坑開挖深度超過土釘墻支護的極限高度往往引起基坑隆起，導致深層整體失穩破壞，而且軟土地基中土釘墻支護破壞大多數屬于這種情況。這既是一個設計理論的問題，也是一個實際工程問題。要準確解決土釘支護極限高度的問題，目前尚有困難。確定極限高度，就能夠大大拓展土釘墻支護的應用范圍，還能夠充分發揮土釘墻支護的圍護作用，大大提高經濟效益。土釘墻支護的極限高度與基坑底部土層的承載力有密切關系，通過分析基坑底部土層的承載力可以得到土釘墻支護的極限高度。對于土釘錨固力不足引起的土釘墻破壞則可通過加長、加密土釘等措施來改善。關于土釘墻的利用地基極限承載力的研究，目前已經日趨成熟，計算土釘墻支護極限高度的經驗公式也不勝枚舉，設計人員應該采取多種方法，更好的測算極限高度，具體施工過程中尤其注意以下幾點：

(1) 在一定范圍增加土釘長度可以提高土釘墻支護的極限高度；但土釘長度增加到一定程度后，其支護極限高度幾乎不再變化，說明單純依靠增加土釘長度來提高土釘墻支護的極限高度有一定的限度。

(2) 當復合土體彈性模量提高到一定值的時候，再提高復合土體的彈性模量對土釘墻支護的極限高度幾乎沒有影響，說明單純依靠提高土釘密度和增加注漿量來提高土釘墻支護的極限高度也是有一定限度的。

(3) 隨著土體黏聚力、土體內摩擦角、土體彈性模量、復合土體彈性模量的提高，土釘墻支護極限高度逐步提高；隨著坡體放坡角度增加，土釘墻支護極限高度逐步減小。

淺談基抗支護技術:淺談深基抗支護工程的事故及預防

摘 要：本文結合工作經驗對建筑工程深基坑支護的安全問題進行了分析討論，從深基坑支護的設計、施工的技術、施工質量、質安管理、監測等方面安全工作的內容作了介紹，指出在深基坑支護工程中的應掌握的安全監督重點，事故處理措施和預防對策。

關鍵詞：深基坑支護，安全施工， 工程管理

1.深基坑支護安全事故的原因分析

1.1 設計方面原因分析

深基坑支護工程設計所選擇的基坑支護結構型式是決定基坑是否安全的關鍵，因某地區地質基礎大多屬軟土地基，本區域內對于開挖深度超過4M的基坑極少采用大放坡開挖、土釘墻（復合土釘墻）的支護結構型式，但有些設計單位迫于建設方、施工方的壓力選用了上述支護結構型式而發生支護結構破壞，或選用了正確的支護結構型式但設計強度不夠或基坑圍護設計參數選用不合理而導致事故的發生。

1.2 建設單位方面原因

建設單位出于工期和造價方面考慮或現場綜合條件考慮不充分，往往在委托深基坑支護工程設計時建議設計采用相對大膽的深基坑支護方案，而施工中存在許多不確定因素，比如某大型小區工程分了三個標段，地下室為長方形，有三家施工單位，中間一個標段采用復合土釘墻式支護結構形式，兩側二個標段采用樁墻式轉角增加砼梁內撐式支護結構形式，由于施工工藝及進度不同步，東側的一個標段進度較快率先挖土至坑底，和中間的一個標段交界處產生樁墻嚴重破壞并致使工程樁擠斷的問題，從而使工期滯后，其它兩標段的造價也大幅增加。

1.3 施工單位方面的原因

1.3.1 施工安全技術方面

施工單位的施工技術能力、工藝方法、施工經驗等是衡量施工單位施工技術水平的重要指標，施工單位對技術人才、技術裝備、技術規程等技術要素，技術學習、技術運用、技術開發等技術活動的管理，對于穩定施工現場生產技術工作秩序，保證建筑產品質量和安全生產具有十分重要的意義。深基坑支護工程的施工是一個動態變化的過程，在施工前應綜合考慮各方面因素，編制有針對性的詳實合理的專項施工方案和應急預案，施工過程中施工方要有良好的保證機制，以杜絕施工中因技術人才、技術裝備配備不足或與施工不匹配，技術運用、技術開發能力不強，致使工程質量不合格或工程因技術問題未得到很好解決而發生事故。

1.3.2 施工質量方面

深基坑支護工程中因支護結構施工質量差未能達到規范或設計要求，而出現事故的情況很多如：樁墻、冠梁、圍楞、內撐砼梁等強度達不到設計要求；鋼支撐的施工質量特別是接頭質量不合格；錨桿長度、錨桿抗拔力不足； 支護樁樁徑不夠或插入深度不夠或支護樁、攪拌樁強度達不到要求；基坑排水系統施工質量不過關；主要原材料不合格等問題影響支護結構質量達不到設計要求而發生事故。某商務樓工地2層基坑支護方案采用排樁加鋼構支撐型式，挖至基底時發生西面圍護樁坍塌，部分鋼支撐破壞、斷裂，其鋼管支撐接頭過多、壁厚不足，施工安裝誤差較大，且焊縫不飽滿，致使在土方側壓力的作用下，接頭薄弱部位應力集中導致鋼支撐破壞是此次事故的重要原因。

1.3.3 施工管理方面

施工現場管理也是施工企業管理工作的基礎。深基坑支護工程中施工現場管理水平的高低，集中反映在基坑支護結構的施工質量、成本、安全等經濟技術指標上，是深基坑支護結構是否安全的重要保障。施工前對圖紙的熟悉程度及圖紙會審制度、技術交底制度、安全教育制度、技術復核及檢查驗收制度、材料檢驗試驗等制度的執行貫徹，都與深基坑支護結構安全密切相關。

2.監督重點

2.1 審查專項施工方案的針對性、可行性及審批是否符合要求，且根據要求某地區屬軟土地基，開挖超過4M的基坑支護方案應當組織專家進行論證、審查?，F場施工予專項方案的執行落實情況。

2.2 信息化施工及檢測，監測方案有無缺陷，測點設置是否滿足規范或設計及方案要求，包括監測深層、淺層土體位移，周邊構筑物和管線的沉降傾斜、支撐軸力、錨桿拉力等，監測數據是否及時、真實、有效提供，且超過設計報警值是否及時預警。

2.3 基坑排水情況，要注意地下水位、地表滲水的影響；坑內積水，坑外排水、止水設施情況；雨季特別是臺風暴雨影響。

3.事故處理措施及預防與對策

3.1 發生基坑坍塌事故或者可能出現坍塌事故的處理措施；

3.1.1 有條件的話首先對基坑外附加荷載、堆載進行卸載，以減少坑外主動土壓力；對坑外建筑虎屋、構筑物、道路、管道等采取保護或封閉措施。

3.1.2 對土體出現位移和坑底隆起現象應立即用堆沙袋的方法在被動區進行反壓，待土體變形穩定后進行相應處理再進行土方開挖。

3.1.3 對于支撐結構出現局部失穩后采取上述措施外，還可采取在坑內增加臨時支撐，在坑外增加錨拉的方法進行補救，錨拉是一定要將錨樁設在土體失穩的范圍外。

3.1.4 對于坑內的大型機械設備，應立即采取有效措施，防止出現機械設備倒塌。

3.1.5 對坑外土體出現的小裂縫，及時用水泥漿封堵，在雨季進行覆蓋，并對坑外排水系統進行檢查和疏通。

3.2 事故預防和對策

3.2.1 設計單位應根據工程當地的土質特點采用合理的基坑支護結構型式，合理選用基坑圍護設計參數。

3.2.2 施工單位應完善質量安全保證體系，落實安全生產責任制，要求進行專家論證的方案組織專家論證，并嚴格按設計、規范要求及專項施工方案施工，選用合格的原材料保證基坑支護結構施工質量，特別要注意對土方的分層開挖、基坑排水、坑外附加荷載、堆載的控制及土方暴露時間的控制。

3.2.4 監測單位按相關規范要求嚴格進行監測，保證監測數據及時、真實有效。

4.結束語

深基坑支護工程是建筑基礎工程施工中的難點和重點，它的成敗不僅對工程的造價、質量和工期有著重大的影響，而且更對周圍環境有著不可忽視的影響。因此，在施工中遵循有關規范和設計要求，狠抓事故隱患排查，加強安全教育，重視安全檢查等工作，是實現深基坑安全生產工作。

淺談基抗支護技術:基坑支護樁兼作抗浮工程樁的應用技術

摘要：為避免基坑支護樁在完成使命后閑置浪費，本文敘述基坑支護樁兼作抗浮工程樁的計算原理、支護樁和地下結構底板及外墻的連接措施、當抗震設防要求較高時的離縫式連接構造，并說明其施工工藝流程和操作要點及質量安全控制措施，最后綜合分析其經濟效益和社會效益。

關鍵詞：基坑支護樁；抗浮工程樁；應用技術

1．前言

隨著城市基本建設的快速發展以及地下空間的開發，基坑支護技術得到了空前進步，其中深基坑的樁墻支撐式支護和樁墻錨桿式支護也得到了廣泛的應用。常見的鉆孔灌注樁和沉管灌注樁及型鋼水泥土攪拌樁與長螺旋鉆孔壓灌樁作為基坑支護排樁均屬于臨時性結構，在地下結構施工完成并在土方回填后即完成其使命，導致基坑支護結構在房屋建筑使用期間長期閑置浪費掉。而樁墻支撐式或樁墻錨桿式支護結構中的支護排樁造價一般占總支護結構造價的60%以上，故探索如何永久性地利用基坑支護排樁（例如基坑支護樁兼作抗浮工程樁）課題，已成為建筑業技術界所面臨的一大任務。

2．技術難點

基坑支護樁（以下簡稱排樁）兼作抗浮工程樁應用技術的主要難點如下：

2．1 排樁除應滿足基坑支護的要求（抗傾覆、抗隆起、整體穩定及抗彎、抗剪承載力）外，還應解決如何滿足抗浮承載力的要求，包括插入坑底的深度和配筋。

2．2 排樁和地下結構的底板、外墻如何連接為整體，以便在地下水浮力作用下，排樁和地下結構及其樁基共同工作，并且不產生相互的位移變形。

2．3 當地下結構及其地上建筑結構的抗震要求較高時，采用何種構造將地下結構底板、外墻與排樁分離開，既允許地震力作用下水平方向可以變形位移，又使排樁仍起到抗浮承載作用。

3．應用技術原理

3．1 支護樁兼作抗浮工程樁的承載力計算原理

由于基坑支護樁的布置屬于密排形成墻式，故基樁抗浮承載力計算時，應按群樁呈整體破壞的模式計算，即按排樁墻式計算側表面的摩阻力，而非按πdL計算側表面積（d為支護樁直徑，L為底板下的支護樁長度）。抗浮計算中，排樁在地下水位下的自重應取浮重度，排樁在底板以上的側表面摩阻力不宜計入抗浮承載力，可作為安全儲備。支護樁的縱筋應配置到底，配筋設計應同時滿足基坑開挖階段抗彎抗剪和地下室工程完工后抗浮工作狀態的承載力要求。

當支護樁間距小于現行行業標準《建筑樁基技術規范》JGJ94（文獻[1]）的規定時，排樁抗拔承載力計算，應根據JGJ94的群樁呈整體性破壞模式計算，由于群樁的抗拔極限承載力難以通過試驗確定，故支護樁的單樁抗拔承載力特征值按下式計算：

Ra＇=Ul?Σλiqsiali+Gp

式中 Ra＇―支護樁單樁抗拔承載力特征值；

Ul―樁身抗拔周長，取Ul=0.5πd，如圖1所示；

λi―抗拔系數（抗拔承載力／抗壓承載力），按現行行業標準JGJ94的表5.4.6-2取值；

qsia―樁側面第i層土的抗壓側阻力特征值；

li―地下結構底板以下樁側面第i層土的厚度；

Gp―單樁自重，地下水位以下取浮重度。

圖1排樁抗拔剪切面示意圖

支護排樁還應驗算樁身抗拉的承載力，即樁身的配筋和裂縫控制。

考慮支護樁通常比抗浮工程樁短，合理地增大其抗浮承載安全度，有利于二者的變形協調工作，故上述排樁按整體性破壞模式計算單樁的抗拔承載力特征值公式中，未計入樁間土的自重，也未計入底板以上樁周土的阻力。

3．2 支護排樁和地下室結構整體抗浮原理

3．2．1 由于基坑支護樁先行施工，故在地下結構正作施工時，應將排樁和地下結構的底板、外墻等結構連接為整體，方能參與抗浮工作。一般的連接構造是通過在排樁迎坑側面植筋（或再通過連接角鋼）和底板及地梁主筋焊接、植筋和外墻對拉螺栓通過連接角鋼焊接，并將底板或地梁及外墻混凝土緊密地貼緊支護樁，且水平連接筋應滿足承受浮力作用下產生的剪力，從而將地下室結構和排樁聯結為一體共同抗浮工作，如圖2所示，浮力較大時，宜設置抗剪槽。

圖2地下室底板與支護排樁的連接示意圖

圖3整澆式后作壓梁剖面示意圖圖4 分離式后作壓梁剖面示意圖

（箍筋未畫出） （鋼筋未畫出，圖注尺寸為案例）

3．2．2 當支護排樁與地下結構外墻必須脫開（抗震要求）或需要施工卷材防水層時，即排樁無法通過植筋及連接角鋼與地下結構底板鋼筋及外墻體的對拉螺栓焊接時，應采用在排樁頂的壓頂冠梁上設置后作式壓梁，此壓梁與地下結構外墻后作的牛腿板梁澆搗為整體結構，使排樁承受抗浮荷載。壓頂冠梁預留插筋或預留接駁器以便連接后作式壓梁的鋼筋，地下結構外墻也預留接駁器以便連接后作的牛腿板梁鋼筋。整澆式后作壓梁如圖3所示。

3．2．3 壓頂冠梁上的后作式壓梁和地下結構外墻的后作式牛腿板梁均需滿足地下結構在浮力作用下的抗彎和抗剪承載力，故其截面及配筋、接駁器的埋置、施工縫處理等均需滿足設計圖紙和相關國家標準的要求。