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深基坑支護(hù)的超期使用與加固論文
摘要：深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的使用超過設(shè)計使用期限后，應(yīng)根據(jù)具體情況采取不同的加固措施，并加強(qiáng)監(jiān)測，才能確�；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)的安全。
關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù)； 土釘墻； 預(yù)應(yīng)力錨桿； 加固措施； 監(jiān)測
中圖分類號：TU94+2
文獻(xiàn)標(biāo)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(hù)技術(shù)規(guī)范》（SJG05-96）第3.0.1條要求，除有特殊要求外，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)均應(yīng)按保證安全和正常使用一年的臨時性構(gòu)筑物設(shè)計，但根據(jù)施工情況看，大部分深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際使用期限超過一年，而且深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)作為臨時性措施，設(shè)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(hù)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(chǔ)采用鉆孔灌注樁。基坑平面呈長方形，寬約40m，長約350m，平均深度13m，支護(hù)采用人工挖孔樁、預(yù)應(yīng)力錨桿、土釘墻、樹根樁等。該工程深基坑支護(hù)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(fù)張拉、增加預(yù)應(yīng)力錨桿等，施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行監(jiān)測，制定應(yīng)急預(yù)案，隨時準(zhǔn)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(fù)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(jī)質(zhì)粘土，呈軟塑狀態(tài)，強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)的透水性。④層為第四系殘積粘土，呈硬塑狀態(tài)，具中等強(qiáng)度和壓縮性，厚1.3～25.9m。⑤層為燕山晚期花崗巖，分全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化和微風(fēng)化花崗巖四帶，其中全風(fēng)化粉質(zhì)砂巖，厚1.7～16.2m；強(qiáng)風(fēng)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(qiáng)，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(bǔ)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(bǔ)給。本工程除沖洪積層中粗砂層為強(qiáng)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(qiáng)透水性地層中對砼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。
3、基坑支護(hù)情況
根據(jù)基坑支護(hù)設(shè)計，北面坡度1：0.2，采用土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)8排φ22土釘，長7～12m，間距1100，水平夾角10度；第二、三排加設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿，錨桿為3×7φ5、1860MPa級高強(qiáng)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(hù)，共設(shè)9排φ22土釘，間距1200；預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)在第二、五、八排，間距2400，長度為15～18米，其他均和北面支護(hù)結(jié)構(gòu)基本相同。南面坡度垂直，采用人工挖孔樁加預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)，人工挖孔樁φ1200@2000；預(yù)應(yīng)力錨桿根據(jù)實際情況設(shè)一至三道，分別設(shè)在-3、-6、-9m處，錨桿為5×7φ5、1860MPa級高強(qiáng)度鋼絞線，長21～24m，間距2.0～2.4m，水平夾角25度，錨桿設(shè)計承載力600KN。東面坡度較大，設(shè)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(hù)于二〇〇四年十二月動工，二〇〇五年五月完成基坑支護(hù)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(fù)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(hù)施工時間，使用的時間應(yīng)為30個月以上，大大超過基坑支護(hù)設(shè)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(dá)40mm，超過設(shè)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(dāng)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(guān)單位參加的基坑支護(hù)專題會議，確定先對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，設(shè)計單位再根據(jù)檢測報告進(jìn)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(yù)應(yīng)力錨桿能夠滿足設(shè)計要求，短期內(nèi)可不進(jìn)行加固處理，需加強(qiáng)觀測；但考慮到南面民房密集，后果嚴(yán)重，中間部位應(yīng)加設(shè)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(hù)時間越來越長，雖然基坑支護(hù)的沉降和水平位移都在設(shè)計允許范圍內(nèi)，但基坑支護(hù)的安全已刻不容緩。除了加強(qiáng)基坑觀測、加強(qiáng)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(jìn)行巡視，制定緊急預(yù)案，準(zhǔn)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(dá)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(dá)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(shè)單位對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行再次檢測，并進(jìn)行加固處理，否則，將強(qiáng)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(yù)應(yīng)力錨桿的承載力有不同程度的降低，必須對土釘和預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)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(fù)施工，直到二〇〇七年十月底，該工程的基礎(chǔ)及地下室完成，十二月底完成基坑回填，該基坑支護(hù)均未發(fā)生任何安全問題。
5、基坑支護(hù)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(yán)重，中間部位加設(shè)部分砼內(nèi)支撐。支撐梁頂面設(shè)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(yīng)錯開工程樁，另在水平砼梁中間加設(shè)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(shè)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(shè)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(yù)應(yīng)力錨桿，逐根進(jìn)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(yù)應(yīng)力錨桿，原來為預(yù)應(yīng)力錨桿，全部重新張拉索定，局部增加預(yù)應(yīng)力錨桿，增加錨桿采用為3×7φ5，1860MPa級高強(qiáng)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(dá)到設(shè)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(dá)到設(shè)計要求，應(yīng)采取進(jìn)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(shè)多個鋼格構(gòu)柱，支撐梁頂面設(shè)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(hù)壁面加設(shè)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(shè)一臺1000KN的千斤頂，對鋼管支撐施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力值為800KN。加固施工由西向東分段（30m為一段）進(jìn)行，施工過程采取監(jiān)測-施工-支撐循環(huán)過程進(jìn)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(zhǔn)住人，確�；又ёo(hù)施工的安全。
6、基坑支護(hù)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(shè)置�；铀闹苊扛�20m設(shè)1個沉降觀測點，鄰近建筑物每棟設(shè)4個沉降觀測點，共設(shè)沉降觀測點149個。基坑坡頂每隔20m設(shè)1個位移觀測點，共設(shè)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(jìn)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。基坑監(jiān)測需由專業(yè)人員進(jìn)行，對監(jiān)測結(jié)果及時進(jìn)行反饋，發(fā)現(xiàn)異常情況及時通知有關(guān)人員，以便研究對策處理。同時應(yīng)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(dǎo)整個施工過程。
7、有關(guān)建議
7.1根據(jù)施工進(jìn)度選用不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)
從本工程基坑支護(hù)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(yù)應(yīng)力錨桿較好，使用18個月后，預(yù)應(yīng)力損失不大，如果適當(dāng)采取一些措施，可提高預(yù)應(yīng)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(guān)系；人工挖孔樁施工質(zhì)量有保證，使用時間最長�；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)的選用，應(yīng)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(jìn)度計劃以及支護(hù)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(hù)技術(shù)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(yīng)開始重點監(jiān)控，作好各種應(yīng)急準(zhǔn)備，18個月后停止使用。
根據(jù)《土層錨桿設(shè)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(yù)應(yīng)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(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測，對于基坑邊緣與鄰近已有建筑淺基礎(chǔ)或重要管線邊緣凈距小于基坑深度時，還應(yīng)對錨桿預(yù)應(yīng)力變化進(jìn)行監(jiān)測，18個月后應(yīng)委托專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面檢測，以確認(rèn)是否需要加固及采取重復(fù)張拉或增加錨桿等加固措施等。
7.3基坑支護(hù)設(shè)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(hù)的設(shè)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(hù)實際使用時間不止一年，而且不同支護(hù)結(jié)構(gòu)的使用時間也不同。超過10m深以上的深基坑支護(hù)，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(hù)時間往往在18個月以上。建議沿海地區(qū)土釘墻設(shè)計使用時間為一年，預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計使用時間為18個月，砼灌注樁及地下連續(xù)砼墻設(shè)計使用時間基本不受影響。
參考文獻(xiàn)：
[1] 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程.JGJ120-99.
[2] 土層錨桿設(shè)計與施工規(guī)范.CECS22：90.
[3] 基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程.CECS96：97.
[4] 深圳地區(qū)建筑深基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范.（SJG05-96）.
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