深基坑支護異常變形分析與處理

沈軍　唐傳傳　正清

江蘇省機械施工有限公司 江蘇南京 210008 中國第十七冶金建設有限公司 安徽馬鞍山 243000

    河西地區是南京市十分典型的軟土地區，根據南京市區地貌單元劃分屬長江漫灘地貌單元，土質以淤泥質粉質粘土為主，流塑，高壓縮性，工程性質差，軟土厚度達20m～30m。混凝土排樁加預應力鋼支撐支護是該地區較為常見的支護形式，與復合土釘墻支護、PCMW樁及鋼板樁支護相比．具有施工技術成熟、安全性高的特點，但在地質條件極差的某些地段，若設計對支護變形預計不足或施工不當，容易出現邊坡嚴重滑移沉降，導致支護樁異常變形，從而影響工程結構的施工。

1、工程及地質概況

    1.1河西蓮花村某高層工程人防地下室位于南京市西善橋鎮蓮花村北部，繞城公路油坊橋南側；該工程為33層高層住宅樓，下設1層人防地下室及變電所(2層)，總建筑面積約36000㎡，剪力墻結構，①700mm鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基。其變電所的平面呈長方形并與人防地下室南側相連．平面尺寸為7.8m×52.0m。±0.OOm相當于絕對標高8.7m．現場自然地面相對標高為一1.1m，人防地下室底板墊層底相對標高為一5.3m，實際開挖深度為4.2m；變電所板底墊層底相對標高為一9.25m，實際開挖深度為8.15m。1.2該基坑距南側8#住宅樓(11層)43.7m，距西側2#住宅樓(33層)18.0m，樓棟間均已修筑臨時混凝土道路，基坑出土通過東側臨時道路運出場外。根據該工程巖土勘察報告．在基坑及其影響范圍內土層自上而下的分布及基坑支護設計參數建議值見表l所示。

2、深基坑支護設計與施工

    2.1基坑支護設計

    該工程人防地下室基坑采用l：1.5直接放坡的支護形式，坡面插毛竹，掛網噴漿，坡腳設置兩排L=4.0m、Φ700@1000雙軸深攪樁。變電所基坑上部4.2m深度支護同人防地下室，下部內側采用L=12．0m、O600@900鉆孔灌注樁，外側采用L=10.0m、(I)70(0900單排雙軸深攪樁作止水圍幕，800mm×600mm鋼筋混凝土冠梁，內設Φ610×10@10000鋼支撐，基坑支護剖面示意圖如圖l所示.

    工程支護方案的設計計算采用《北京理正深基坑支護結構設計軟件F-SeWX5.3版)，按照《南京地區建筑地基基礎設計規范》(DGJ32小2—2005)中的要求和標準進行計算。安全等級二級，土壓力計算采用土壓力極限平衡理論的朗肯土壓力理論。

    混凝土鉆孔支護樁及深層水泥攪拌樁按設計要求施工完成后，采用機械開挖人防地下室及變電所一5.3m(相對標高)以上土方，同時進行插毛竹，掛網噴漿等工作。在冠梁混凝土強度達到設計要求的75％設計值后，采用反鏟挖土機開挖變電所深坑下部土方，另一臺挖土機配合裝車外運。由于土方工程量不大，僅用不到2天的時間即完成，土方從基坑東側的臨時道路通過25t的自卸汽車運至指定棄土場。

3、基坑開挖中出現的異常變形

    深基坑變電所區域-5.3m以上土方開挖完成后，在進行邊坡下半部插毛竹、掛網噴漿過程中，深基坑南側開始出現邊坡滑移，坡頂道路開裂并逐漸發展，現場人員發現后，隨即采取在坡腳及距坡腳1.0m及2.0m處增插L=4.0m，中200@500 3排木樁進行加固處理，同時快速完成了邊坡下半部的插毛竹掛網噴漿，使得邊坡滑移得到一定程度控在混凝土鉆孔支護樁樁頭破除、冠梁施工及混凝土養護的約50d時間內，基坑依然緩慢變形，至深坑下部土方開挖前，基坑南部裂縫范圍擴展距8#樓不足10m，地表多道裂縫最寬達60咖，地表不同程度沉降最大近300mm；變電所深基坑南側冠梁向坑內凸起，中部支護樁影響結構尺寸最大超過l00mm。為控制基坑開挖后支護樁變形擴大．設計與施工人員綜合分析后，將鋼支撐間距由原先的10.Om改為6.4m，即由原設計4根支撐改為7根支撐，同時對基坑南部裂縫灌縫填補，對地表沉降部位進行了修整處理。

    由于現場條件所限，施工時采用了先挖后撐的方法，即約40m深土方一次開挖到位，鋼支撐緊隨其后安裝。土方開挖完成后測得基坑南側支護樁最大位移330mm，影響結構尺寸最大180mm，觀察基坑北側支護樁根都均有不同欄度細微斷裂縫。

4、原因分析

    工程支護計算采用理正深基坑支護結構設計軟件，其平面計算模型與實際空間結構存在差異，特別是在基坑土體出現較大變形的情形下，土體的強度參數隨土體含水率的變化而發生改變。支護設計地面堆載取值為20kPa，實際施工時，基坑南側臨時道路車輛通行，加之堆放施工用料，實際地面附加荷載遠遠超過設計值。

該支護工程設計上部采用1：1.5放坡，坡面插毛竹掛網噴漿，實際施工時，為保護已修筑的臨時混凝土道路，現場放坡僅為I：1.2；土方開挖后部分坡面沒有及時進行插毛竹掛網噴漿，導致基坑南側土體出現首次較大變形。

    混凝土冠梁施工期間，隨著土體的擾動變形，基坑南側地面開裂，雨水沿裂縫滲透土體中，土體的強度指標下降，同時基坑南部8#樓正逐層向上加載，導致支護樁中的主動土壓力增加；此外，土方開挖過程中沒有遵循“先撐后挖”的原則；綜合擠土效應致使深基坑支護樁出現異常變形。

     本工程從上部土方開挖至深基坑底板開始施工，時l司長達3個月之久，時空效應也是造成支護結構異常變形的原因之一。

5、處理方法

    基坑南側支護樁影響結構尺寸最大180mm，需對影響結構的部分支護樁進行鑿除；為保證基坑安全，在變形較大的區段(6)軸至(51)軸-7.75m(相對標高)處增設6道①610×10@6000鋼支撐，支撐兩端采用H400x400x13x21作圍檁；圍檁與支護樁間用細石混凝土填灌，其間隙大小根據基坑側壁外墻立筋間距調整(考慮基坑壁外側鋼筋安裝)，加固鋼支撐見圖2所示。

    加固支撐完成后，鑿除支護樁加固支撐以下影響底板施工部分，10d內完成底板混凝土澆筑；底板混凝土強度達到70％設計強度后，拆除下層鋼支撐。鑿除底板以上影響結構的支護樁，并在14d內完成變電所-6.3m平臺結構施工。平臺混凝土強度達到70％設計強度后拆除上部鋼支撐。圖3為支護樁鑿除后的照片。

6、實施結果

    整個處理過程中，加強了對基坑變形的監測，基坑南部原滑移土體處于穩定狀態，基坑支護結構未出現大的變形，監測數據表明，基坑南側支護樁鑿除前后，相應部位深層監測的水平位移量最大僅為10mm，順利完成基礎結構施工。達到了預期目的。

參考文獻

[1]JGJl20-99．建筑基坑支護技術規程[S]．中國建筑工業出版社．1999．

[2]DGJ3叫28—2006．江蘇省建筑安裝工程施工技術操作  規范[S]．江蘇省建設廳，2007．

[3]唐業清，李啟明，崔江．基坑工程事故分析與處理[M]．中國建筑工業出版社．l999．

[4]江正榮．地基與基礎工程施工禁忌手冊[M]．機械工業出版社．2006．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)