基坑支护案例分析

基坑支护案例分析

2021年11月

一．基坑支护的作用：1.基坑支护可以在基坑内土体开挖时挡住相邻土体，防止周围土体坍塌，防止周围土体产生过大变形，假设周围土体产生过大变形将对相邻建筑物及地下管线管沟的平安造成威胁，甚至会引起相邻建筑物的倒塌，地下管线及管沟的断裂。基坑支护还可以在基坑内土体开挖时防止大量的地下水流入基坑内，导致排水困难。2.基坑支护为建筑物地下室的施工提供了一个平安的操作空间，由于地下室施工工期较长，故需在一个较长的时期内对基坑进行监测并预备抢险措施，保证支护的平安性。3.由于施工技术及水平的进步，在某些情况下基坑支护作为地下室外墙已成为可能，这样直接省去了地下室外墙的建造本钱，也缩短了整个工期。二．基坑支护的重要性：1.基坑支护设计不太引起人们的重视，建筑投入使用后也看不到它的痕迹，基坑支护只起到临时的作用，所有这些往往容易导致人们的麻疲大意，后果是基坑工程事故多发。小的基坑工程事故，只是由于基坑变形过大引起相邻道路路面沉陷，开裂，相邻地下管线管沟〔如水管，煤气管等〕断裂，从而影响道路的通行及供水供气等，事故发生后往往需采取各种措施进行补救，不但增加了工程费用，也影响了工期。大的基坑工程事故，所产生的后果往往是灾难性的，如基坑的垮塌，造成人员的伤亡，相邻建筑物的破坏等。2.以前由于根底埋置较浅，地下室层数较少且面积较小甚至往往不设地下室，所以基坑支护在整个工程工期中所占的比例较小甚至为零，然而，随着车辆停放及其它功能的要求，地下室面积越来越大，层数越来越多，造成基坑支护深度越来越深，支护长度也越来越长，使其在工程工期中所占的比例也越来越大。3.以前由于地下工程量较少，基坑支护在工程总费用中所占的比例较小，随着支护工程量的增加，使其在工程总费用中所占的比例也越来越大，几百万已是常见的情况，动轧需要上千万，甚至几千万。综合以上三方面的原因，基坑支护需引起我们足够的重视，根据具体情况选择合理的支护方案，对受力构件进行优化设计，可以节省不小的工程费用，有效的缩短整个工程的工期。三．如何进行基坑支护的选型：1.场地地质情况及基坑开挖深度是首先需要考虑的因素，基坑支护方案种类繁多，大体可以分为以下几种：

坡率法、土钉墙、预应力锚杆结合土钉墙、排桩〔钻、冲孔、人工挖孔灌注桩、搅拌桩、旋喷桩等〕、支锚式排桩、支锚式地下连续墙、组合式支护等。下面就各种支护方案所适用的地质情况及基坑开挖深度做简要的介绍：1.1坡率法：要求土质较好，不适用于流塑土层，开挖深度超过4米时可分级放坡。1.2土钉墙：要求土质较好，不适用于流塑土层或土层富含地下水的情况，基坑开挖深度一般小于12m。1.3土钉墙结合预应力锚杆：要求土质较好，不适用于流塑土层或土层富含地下水的情况，基坑开挖深度一般小于16m。1.4

悬臂排桩：坑底以上土质较差，坑底以下土质较好，不具备搅拌桩重力式挡墙条件时，基坑开挖深度一般小于6m。1.5

搅拌桩重力式挡墙：适用于坑底以上软弱土层〔填土、淤泥、淤泥质土等〕较厚，坑底以下土质较好，基坑开挖深度一般小于6m。1.6支锚式排桩：适用于各种土质，基坑开挖深度大。1.7支锚式地下连续墙：适用于各种土质，基坑开挖深度大。1.8组合式支护：适用于土质较差，基坑开挖深度大的情况。2.基坑周围的各种情况也是合理选择基坑支护方案的重要依据，它涉及的内容很多，如基坑周围建筑物的距离远近及其根底形式；基坑周围地下管线管沟〔如水管、煤气管等〕的距离远近、埋置深度；基坑周围道路的距离远近、车流量；基坑周围是否有河流湖泊、地铁及其距离等等。下面就各种支护方案所适用的基坑周围情况做简要的介绍：2.1基坑周围场地开阔，临近基坑边无重要建筑物或地下管线管沟，城市主要干道等，允许基坑边土体有较大水平位移时可选用坡率法、搅拌桩重力式挡墙等。2.2临近基坑边无重要建筑物或地下管线管沟，城市主要干道等，对基坑边土体的水平位移控制要求不甚严格时可选用土钉墙、

土钉墙结合预应力锚杆、悬臂排桩等。2.3临近基坑边有重要建筑物或地下管线管沟，城市主要干道等，对基坑边土体的水平位移控制要求严格时可选用支锚式排桩

、支锚式地下连续墙、组合式支护等。3.基坑支护方案选型时还要考虑工程工期及施工条件等因素。3.1工期要求较短时可选用坡率法、土钉墙、

土钉墙结合预应力锚杆等。3.2搅拌桩重力式挡墙等施工工期相对来说较短。3.3悬臂排桩等施工工期相对来说稍长，而支锚式排桩

、支锚式地下连续墙、组合式支护等施工工期较长。3.4基坑周围施工宽度狭小时可选用支锚式排桩

、支锚式地下连续墙、组合式支护等。4.不同的支护方案其造价差异非常大，就拿桩间止水方案来说，采用Ф550mm@450mm搅拌桩，其每米造价约60元左右，而采用Ф600mm@500mm旋喷桩，其每米造价约220元左右，相差近4倍。基坑支护方案中坡率法、土钉墙、

土钉墙结合预应力锚杆、搅拌桩重力式挡墙等造价较低，而支锚式排桩

、支锚式地下连续墙、组合式支护等造价较高，悬臂排桩造价介于两者之间。基坑支护方案选型需综合考虑各方面的因素，按照平安、可行、合理、经济、施工简便的原那么及考虑对周围环境影响等因素进行各种方案的比较，选定最优方案，再进一步细化，最后形成平安合理、技术可行、工期合理的设计方案。下面就信华花园二期工程实例提出几点看法，以供大家探讨。四．信华花园二期基坑支护方案选型：1.地质情况及基坑深度:1.1地质情况：场地顶部5米左右为已沉积约8年的回填土〔局部钻孔揭示含有砖块，混凝土块等建筑垃圾〕，稍密状；其下部10米左右为粘土〔局部钻孔揭示含有0.60～3.30米厚砂层，该层标贯锤击数大局部在15击以下，局部到达18甚至20击〕，粘土土质较好，从可塑到硬塑；再下部为强风化岩至微风化岩。勘察时枯水期地下水位在1.40～3.80米，主要以上层滞水、砂层孔隙潜水为主，粘土层透水性较差。1.2基坑深度:信华花园B2地块建筑设两层地下室，结构底板面标高-8.300米，底板垫层底标高-8.950米，自然地面标高-1.000，从自然地面算起基坑开挖深度7.900米，局部边承台处开挖深度10.450米，基坑周长426米；信华花园C2地块建筑设一层地下室，结构底板面标高-5.000米，底板垫层底标高-5.600米，自然地面标高-0.500，从自然地面算起基坑开挖深度5.300米，东北边大局部开挖深度8.500米，基坑周长285米。2.基坑周围建筑物、道路及地下管线管沟情况：信华花园B2地块基坑的北边及西边为正在使用城市道路，距基坑边6米左右，路边埋有大量的市政管线，因此对基坑变形要求较为严格，且局部边承台开挖深度10.450米位于基坑的北边，而基坑的东边及南边为小区内场地，相邻30米范围内无建筑物，所以对基坑的变形要求相对较为宽松。信华花园C2地块基坑的东北边为正在使用城市道路，距基坑边4.5米左右，路边埋有大量的市政管线，因此对基坑变形要求较为严格，且大局部开挖深度8.500米，基坑的南边相邻3米左右为正在使用城市道路，相邻18米为一高层建筑，而基坑的西边及西南边为小区内场地，相邻30米范围内无建筑物，所以对基坑的变形要求相对较为宽松，具体平面相对位置详见附图一。幼儿园用地C2地块B2地块会所入口施工道路3.综合考虑各方面的因素进行基坑方案选型：信华花园B2地块的北边及西边假设基坑产生较大变形，将危及紧邻的城市道路及路边埋设的市政管线，且局部开挖深度到达10.450米，故可选择支锚式排桩

、支锚式地下连续墙、组合式支护等，而其中支锚式排桩

施工工艺成熟，相对造价较低，所以采用桩锚支护，为了充分利用现有场地，降低支护造价，基坑顶部3.0米范围采取1：1的自然放坡，典型支护剖面参见附图二。信华花园B2地块东边及南边由于对变形控制较松，故可选择造价较低的搅拌桩加锚杆的支护形式，为了充分利用现有场地，进一步降低支护造价，基坑顶部4.0米范围采取1：1的自然放坡，典型支护剖面参见附图三。信华花园C2地块的东北边对变形控制要求较严，且大局部开挖深度8.500米，故采用桩锚支护，在基坑顶部2.50米范围采取1：1的自然放坡，典型支护剖面参见附图四。信华花园C2地块基坑的南边紧邻道路及高层建筑，且没有可供放坡的场地，由于开挖深度仅5.30米，所以采用搅拌桩加锚杆的支护形式，典型支护剖面参见附图五。信华花园C2地块基坑的西边及西南边场地开阔，有放坡条件，且开挖深度仅5.30米，土质也还可以，所以采用坡率法，典型支护剖面参见附图六。整个场地含水层主要在上部填土层及局部砂层中，基坑止水方案采用造价低廉的搅拌桩。五．信华花园二期基坑支护施工与设计的配合：1.局部砂层锤击数过高导致搅拌桩无法施工：据勘查报告反映，局部钻孔含有0.60～3.30米厚砂层，该层标贯锤击数大局部在15击以下，约三分之一到达18甚至20击，以市场上正常出售的搅拌机械，标贯锤击数在15击以下时，实施搅拌并穿透该层是没有问题的，但标贯锤击数到达18甚至20击时，实施搅拌是非常困难的，在支护设计时，考虑到仅局部钻孔存在砂层且又大局部在15击以下，砂层又不厚，故还是选用了造价低廉的搅拌桩，在施工中遇到困难时再进行处理。C2地块搅拌桩施工后施工单位提出遇到砂层无法搅拌并穿透，为此专门召开了专题讨论会，设计提出其在其它工程砂层到达18击左右时可以搅拌并予穿透，希望施工方想想方法，后经了解，经过改装的机械可以做到，但施工方说难以租到，最后决定进行局部修改，将标贯锤击数超过15击的少数地方改为造价较高的旋喷桩。2.工程及施工单位提出障碍物较多导致搅拌桩无法施工：据勘查报告局部钻孔反映，上层约5米左右的填土中含有砖及混凝土块等建筑垃圾，搅拌桩施工时碰到这些坚硬的块状物，导致施工困难，工程及施工单位提出将C2地块东北边的桩间止水方案由搅拌桩改为旋喷桩，其余部位改为摆喷墙，初步估算，假设C2地块做此修改将增加支护费用60万元以上，经过现场踏勘，对正在施工的C2，B2地块的施工情况进行了详细了解，B2地块搅拌桩施工比较顺利，而C2地块却频频出现问题，据勘查报告反映几乎相同的地质情况，结果却完全不同，从现场挖出的土来看，确实存在建筑垃圾的情况，经分析，勘查时较小的钻孔及较大的钻孔间距难以反映出场地的实际情况，C2地块回填土中夹杂的建筑垃圾可能比B2地块要多要复杂，鉴于此，为了不增加过多的费用，提出先清障再做搅拌桩的施工方法，既先将上部5米左右含有较多建筑垃圾的回填土按搅拌桩宽度挖出，再填入素土，随挖随填，工程及施工单位提出假设按此方法施工，将影响工期，因售楼时间已确定，是赶工期还是节省费用？最后集团领导决定以工期为重，C2地块止水方案做了修改。3.基坑放坡影响施工运输通道：B2地块施工放线后，发现基坑东边顶部放坡局部与施工组织设计的运输通道发生冲突，占用了局部运输通道，须取消放坡，为了满足施工运输通道的顺畅，决定修改设计，将基坑顶部4.0米高4.0米宽范围的自然放坡取消，改为直立，经计算，原搅拌桩加锚杆的支护形式已较难满足要求，且基坑边经常有重型运输车辆通行，经反复比较后该部位改为桩锚支护形式。六．特殊的基坑支护简介：1.逆做法：逆作法的根本施工方法与传统的施工方法不同，传统施工是由地基下面逐层做到屋面上的，而逆做法那么是先进行地面层结构施工，在完成桩墙工程后，再上下同步进行上部结构与地下结构的施工，逆作法基坑施工与常规基坑施工相比有三个显著优点：一是缩短了结构施工总工期，传统基坑施工方法施工工序是水平交接，且工序多〔包括临时支撑的安装与撤除〕，而逆作法基坑施工时上下部结构平行搭接，工序少，没有临时支撑、换撑、拆撑。基坑越深，缩短总工期的效果越显著；二是降低了工程造价，大大节约了资源，逆作法与常规基坑施工相比，采用了“以桩代柱、以板代撑、以围护代墙〞模式，省去了大量临时结构，从而节约物质与人力资源；三是保护了环境，与顺作工序相比，逆作工序楼板支撑刚度大，对周边环境变形的可控性强，满足了封闭施工的要求，减少施工噪音与扬尘污染，使现场作业环境更趋合理。2.采用内支撑：排桩加锚索及连续墙加锚索是深基坑经常采用的支护方式，锚索的施工费时且造价高昂，施加预应力时往往还会产生变形过大等不利因素，用内支撑代替锚索，不仅可以降低支护费用，还可以更加严格的控制基坑变形，其施工质量较锚索而言更容易控制，且直观易辩。缺点是把施工空间分割成假设干个小区间，增加了地下室的施工工序。3.基坑支护结构作为地下室外墙：排桩及连续墙作为临时支护结构，在地下室施工完成后，便失去了作用而被废弃，排桩及连续墙需要消耗大量的钢筋、混凝土