浅谈基抗支护技术

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浅谈基抗支护技术:在软土条件下土钉墙基抗支护技术研究

摘要：本文主要在探讨软土基坑工程特性和土钉墙支护特点的基础上，论述了在软土条件下土钉墙基抗支护技术的注意事项。

关键词：软土基坑工程；土钉墙支护；特性；注意事项

在城市化建设进程中，土地成本不断攀升，建筑物越建越高，建筑物向着地下或复合空间发展，势必导致基坑开挖的深度越来越大，环境越来越复杂多变，为了保证高层建筑物的稳定性和安全性，必须做好深基坑的支护，支护不仅要安全适用，还得经济合理，才能保证施工顺利和安全地进行下去。土钉墙挡土结构，其具有结构轻、成本低、施工简单、安全可靠的技术特点，因此被广泛运用于边坡稳定和土地的开挖，但是在许多软土地区对土钉墙支护的基坑开挖深度有严格的限制，甚至许多规程均注明土钉墙支护不适用于软黏土地基中基坑支护。总结和回顾工程实例不难发现，在沿海地区等地的软土地基中成功应用土钉墙支护的工程实例数不胜数。究竟在软土条件下，土钉墙基抗支护技术需要注意哪些呢？

一、软土基坑工程的特点

软土具有强度低、压缩性大、透水性小、受荷载后变形大，加之蠕变和应力松弛等特性，以及容易出现坑底隆起等现象。这些使软土基坑工程具有自身独特的特点：

1．岩土性质千变万化，地质埋藏条件和水文地质条件的复杂性、不均匀性，往往造成勘察所得的数据离散性很大，难以代表土层的总体情况，并且精确度较低，给基坑工程的设计和施工增加了难度。

2．相邻场地的基坑施工，如打桩、降水、挖土等各项施工环节都会产生相互影响和制约，增加事故诱发因素。

3．因为软土的抗剪强度很低，基坑边坡的自立能力也很低，使支护体系承受的荷载较大，需要强大的支护结构。

4．由于软土的变形很大，使得软土基坑的开挖变形也很大，工程实践中一些软土基坑的围护墙侧向位移达到十几甚至几十厘米。这也使开挖引起的环境破坏后果更严重，重大的工程环境事故一般都发生在软土地区。

二、软土地区基坑支护结构选择

因此，深基坑开挖中，周围土体变形是不容忽视的问题，在设计与施工中须充分考虑软土的特性。确定软土地基支护结构类型的基本原则如下：

从总体上考虑，必须从基坑各部位的具体情况出发，根据基坑周边场地条件和地质条件接近或不同的情况，采用同一或多种支护结构类型。从场地条件考虑，如基坑周围场地较为开阔，则上段可采用放坡开挖，下段采用深层搅拌水泥桩墙或高压旋喷桩墙等；如基坑周围施工宽度狭小并且邻近建筑物需要保护时，则必须按照被保护建筑物的重要性与安全等级标准，采用能够相应控制地面位移与沉降的挡土支护结构类型。从基坑开挖的深度和范围考虑，开挖深度较小时，可采用悬臂式挡土支护结构；开挖深度较大时，可视情况采用单支点或多支点挡土支护结构；开挖范围较小时，可采用内撑形支点；开挖范围较大时，可采用单层或多层锚杆。从土层地质条件考虑，土质较好的情况可采用土层锚杆或排桩等类型；土质较差的情况，则可采用深层搅拌水泥桩墙。

三、土钉墙支护的适用条件及特点

在深基坑工程中采用土钉墙支护体系适用于有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土与弱胶结砂土的基坑边坡，即基坑边坡在开挖过程中有一定的保持自身稳定的能力。在《基坑土钉支护技术规程》中对土钉墙支护结构的适用条件有明确规定：“土钉支护宜在排除地下水的条件下进行施工，应采取恰当的排水措施，包括地表排水，支护内部排水，以及基坑排水，以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力”。同时《建筑基坑工程技术规范》YB9258-92中第8．2．2条强调了土钉支护不宜用于淤泥质土、饱和软土及未经降水处理地下水位的土层。土钉墙支护同其它基坑支护结构相比具有以下特点：

(1) 工程造价低，经济效益好；

(2) 施工速度快，施工机具简单，对场地土层的适应性强；

(3) 工程环境效益高，对周边临近建筑物影响。

五、在软土条件下采用土钉墙基抗支护技术的注意事项

采用土钉墙支护的基坑和边坡，往往具有较好的经济技术效果。土钉墙支护后土体强度提高或者土钉墙支护边坡的自稳性增加，其作用机理在于土钉与土之间的相互摩擦联结之中，使土钉对复合土体发挥骨架约束作用、分担作用、应力的传递与扩散作用以及对坡面变形的约束作用。在许多软土地区对土钉墙支护的基坑开挖深度有严格的限制，甚至许多规程均注明土钉墙支护不适用于软黏土地基中基坑支护，但在沿海地区的软土地基中成功应用土钉墙支护的工程实例已经有很多。然而，在软土地基采用土钉墙支护的基坑中发生事故、产生整体失稳的工程也占有相当大的比例。

为了安全、经济地进行基坑土钉墙支护结构的设计，为设计人员提供必要的设计依据，土钉墙支护的极限高度问题日益引起人们的重视。软土地基中基坑开挖深度超过土钉墙支护的极限高度往往引起基坑隆起，导致深层整体失稳破坏，而且软土地基中土钉墙支护破坏大多数属于这种情况。这既是一个设计理论的问题，也是一个实际工程问题。要准确解决土钉支护极限高度的问题，目前尚有困难。确定极限高度，就能够大大拓展土钉墙支护的应用范围，还能够充分发挥土钉墙支护的围护作用，大大提高经济效益。土钉墙支护的极限高度与基坑底部土层的承载力有密切关系，通过分析基坑底部土层的承载力可以得到土钉墙支护的极限高度。对于土钉锚固力不足引起的土钉墙破坏则可通过加长、加密土钉等措施来改善。关于土钉墙的利用地基极限承载力的研究，目前已经日趋成熟，计算土钉墙支护极限高度的经验公式也不胜枚举，设计人员应该采取多种方法，更好的测算极限高度，具体施工过程中尤其注意以下几点：

(1) 在一定范围增加土钉长度可以提高土钉墙支护的极限高度；但土钉长度增加到一定程度后，其支护极限高度几乎不再变化，说明单纯依靠增加土钉长度来提高土钉墙支护的极限高度有一定的限度。

(2) 当复合土体弹性模量提高到一定值的时候，再提高复合土体的弹性模量对土钉墙支护的极限高度几乎没有影响，说明单纯依靠提高土钉密度和增加注浆量来提高土钉墙支护的极限高度也是有一定限度的。

(3) 随着土体黏聚力、土体内摩擦角、土体弹性模量、复合土体弹性模量的提高，土钉墙支护极限高度逐步提高；随着坡体放坡角度增加，土钉墙支护极限高度逐步减小。

浅谈基抗支护技术:浅谈深基抗支护工程的事故及预防

摘 要：本文结合工作经验对建筑工程深基坑支护的安全问题进行了分析讨论，从深基坑支护的设计、施工的技术、施工质量、质安管理、监测等方面安全工作的内容作了介绍，指出在深基坑支护工程中的应掌握的安全监督重点，事故处理措施和预防对策。

关键词：深基坑支护，安全施工， 工程管理

1.深基坑支护安全事故的原因分析

1.1 设计方面原因分析

深基坑支护工程设计所选择的基坑支护结构型式是决定基坑是否安全的关键，因某地区地质基础大多属软土地基，本区域内对于开挖深度超过4M的基坑极少采用大放坡开挖、土钉墙（复合土钉墙）的支护结构型式，但有些设计单位迫于建设方、施工方的压力选用了上述支护结构型式而发生支护结构破坏，或选用了正确的支护结构型式但设计强度不够或基坑围护设计参数选用不合理而导致事故的发生。

1.2 建设单位方面原因

建设单位出于工期和造价方面考虑或现场综合条件考虑不充分，往往在委托深基坑支护工程设计时建议设计采用相对大胆的深基坑支护方案，而施工中存在许多不确定因素，比如某大型小区工程分了三个标段，地下室为长方形，有三家施工单位，中间一个标段采用复合土钉墙式支护结构形式，两侧二个标段采用桩墙式转角增加砼梁内撑式支护结构形式，由于施工工艺及进度不同步，东侧的一个标段进度较快率先挖土至坑底，和中间的一个标段交界处产生桩墙严重破坏并致使工程桩挤断的问题，从而使工期滞后，其它两标段的造价也大幅增加。

1.3 施工单位方面的原因

1.3.1 施工安全技术方面

施工单位的施工技术能力、工艺方法、施工经验等是衡量施工单位施工技术水平的重要指标，施工单位对技术人才、技术装备、技术规程等技术要素，技术学习、技术运用、技术开发等技术活动的管理，对于稳定施工现场生产技术工作秩序，保证建筑产品质量和安全生产具有十分重要的意义。深基坑支护工程的施工是一个动态变化的过程，在施工前应综合考虑各方面因素，编制有针对性的详实合理的专项施工方案和应急预案，施工过程中施工方要有良好的保证机制，以杜绝施工中因技术人才、技术装备配备不足或与施工不匹配，技术运用、技术开发能力不强，致使工程质量不合格或工程因技术问题未得到很好解决而发生事故。

1.3.2 施工质量方面

深基坑支护工程中因支护结构施工质量差未能达到规范或设计要求，而出现事故的情况很多如：桩墙、冠梁、围楞、内撑砼梁等强度达不到设计要求；钢支撑的施工质量特别是接头质量不合格；锚杆长度、锚杆抗拔力不足； 支护桩桩径不够或插入深度不够或支护桩、搅拌桩强度达不到要求；基坑排水系统施工质量不过关；主要原材料不合格等问题影响支护结构质量达不到设计要求而发生事故。某商务楼工地2层基坑支护方案采用排桩加钢构支撑型式，挖至基底时发生西面围护桩坍塌，部分钢支撑破坏、断裂，其钢管支撑接头过多、壁厚不足，施工安装误差较大，且焊缝不饱满，致使在土方侧压力的作用下，接头薄弱部位应力集中导致钢支撑破坏是此次事故的重要原因。

1.3.3 施工管理方面

施工现场管理也是施工企业管理工作的基础。深基坑支护工程中施工现场管理水平的高低，集中反映在基坑支护结构的施工质量、成本、安全等经济技术指标上，是深基坑支护结构是否安全的重要保障。施工前对图纸的熟悉程度及图纸会审制度、技术交底制度、安全教育制度、技术复核及检查验收制度、材料检验试验等制度的执行贯彻，都与深基坑支护结构安全密切相关。

2.监督重点

2.1 审查专项施工方案的针对性、可行性及审批是否符合要求，且根据要求某地区属软土地基，开挖超过4M的基坑支护方案应当组织专家进行论证、审查。现场施工予专项方案的执行落实情况。

2.2 信息化施工及检测，监测方案有无缺陷，测点设置是否满足规范或设计及方案要求，包括监测深层、浅层土体位移，周边构筑物和管线的沉降倾斜、支撑轴力、锚杆拉力等，监测数据是否及时、真实、有效提供，且超过设计报警值是否及时预警。

2.3 基坑排水情况，要注意地下水位、地表渗水的影响；坑内积水，坑外排水、止水设施情况；雨季特别是台风暴雨影响。

3.事故处理措施及预防与对策

3.1 发生基坑坍塌事故或者可能出现坍塌事故的处理措施；

3.1.1 有条件的话首先对基坑外附加荷载、堆载进行卸载，以减少坑外主动土压力；对坑外建筑虎屋、构筑物、道路、管道等采取保护或封闭措施。

3.1.2 对土体出现位移和坑底隆起现象应立即用堆沙袋的方法在被动区进行反压，待土体变形稳定后进行相应处理再进行土方开挖。

3.1.3 对于支撑结构出现局部失稳后采取上述措施外，还可采取在坑内增加临时支撑，在坑外增加锚拉的方法进行补救，锚拉是一定要将锚桩设在土体失稳的范围外。

3.1.4 对于坑内的大型机械设备，应立即采取有效措施，防止出现机械设备倒塌。

3.1.5 对坑外土体出现的小裂缝，及时用水泥浆封堵，在雨季进行覆盖，并对坑外排水系统进行检查和疏通。

3.2 事故预防和对策

3.2.1 设计单位应根据工程当地的土质特点采用合理的基坑支护结构型式，合理选用基坑围护设计参数。

3.2.2 施工单位应完善质量安全保证体系，落实安全生产责任制，要求进行专家论证的方案组织专家论证，并严格按设计、规范要求及专项施工方案施工，选用合格的原材料保证基坑支护结构施工质量，特别要注意对土方的分层开挖、基坑排水、坑外附加荷载、堆载的控制及土方暴露时间的控制。

3.2.4 监测单位按相关规范要求严格进行监测，保证监测数据及时、真实有效。

4.结束语

深基坑支护工程是建筑基础工程施工中的难点和重点，它的成败不仅对工程的造价、质量和工期有着重大的影响，而且更对周围环境有着不可忽视的影响。因此，在施工中遵循有关规范和设计要求，狠抓事故隐患排查，加强安全教育，重视安全检查等工作，是实现深基坑安全生产工作。

浅谈基抗支护技术:基坑支护桩兼作抗浮工程桩的应用技术

摘要：为避免基坑支护桩在完成使命后闲置浪费，本文叙述基坑支护桩兼作抗浮工程桩的计算原理、支护桩和地下结构底板及外墙的连接措施、当抗震设防要求较高时的离缝式连接构造，并说明其施工工艺流程和操作要点及质量安全控制措施，最后综合分析其经济效益和社会效益。

关键词：基坑支护桩；抗浮工程桩；应用技术

1．前言

随着城市基本建设的快速发展以及地下空间的开发，基坑支护技术得到了空前进步，其中深基坑的桩墙支撑式支护和桩墙锚杆式支护也得到了广泛的应用。常见的钻孔灌注桩和沉管灌注桩及型钢水泥土搅拌桩与长螺旋钻孔压灌桩作为基坑支护排桩均属于临时性结构，在地下结构施工完成并在土方回填后即完成其使命，导致基坑支护结构在房屋建筑使用期间长期闲置浪费掉。而桩墙支撑式或桩墙锚杆式支护结构中的支护排桩造价一般占总支护结构造价的60%以上，故探索如何永久性地利用基坑支护排桩（例如基坑支护桩兼作抗浮工程桩）课题，已成为建筑业技术界所面临的一大任务。

2．技术难点

基坑支护桩（以下简称排桩）兼作抗浮工程桩应用技术的主要难点如下：

2．1 排桩除应满足基坑支护的要求（抗倾覆、抗隆起、整体稳定及抗弯、抗剪承载力）外，还应解决如何满足抗浮承载力的要求，包括插入坑底的深度和配筋。

2．2 排桩和地下结构的底板、外墙如何连接为整体，以便在地下水浮力作用下，排桩和地下结构及其桩基共同工作，并且不产生相互的位移变形。

2．3 当地下结构及其地上建筑结构的抗震要求较高时，采用何种构造将地下结构底板、外墙与排桩分离开，既允许地震力作用下水平方向可以变形位移，又使排桩仍起到抗浮承载作用。

3．应用技术原理

3．1 支护桩兼作抗浮工程桩的承载力计算原理

由于基坑支护桩的布置属于密排形成墙式，故基桩抗浮承载力计算时，应按群桩呈整体破坏的模式计算，即按排桩墙式计算侧表面的摩阻力，而非按πdL计算侧表面积（d为支护桩直径，L为底板下的支护桩长度）。抗浮计算中，排桩在地下水位下的自重应取浮重度，排桩在底板以上的侧表面摩阻力不宜计入抗浮承载力，可作为安全储备。支护桩的纵筋应配置到底，配筋设计应同时满足基坑开挖阶段抗弯抗剪和地下室工程完工后抗浮工作状态的承载力要求。

当支护桩间距小于现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94（文献[1]）的规定时，排桩抗拔承载力计算，应根据JGJ94的群桩呈整体性破坏模式计算，由于群桩的抗拔极限承载力难以通过试验确定，故支护桩的单桩抗拔承载力特征值按下式计算：

Ra＇=Ul•Σλiqsiali+Gp

式中 Ra＇―支护桩单桩抗拔承载力特征值；

Ul―桩身抗拔周长，取Ul=0.5πd，如图1所示；

λi―抗拔系数（抗拔承载力／抗压承载力），按现行行业标准JGJ94的表5.4.6-2取值；

qsia―桩侧面第i层土的抗压侧阻力特征值；

li―地下结构底板以下桩侧面第i层土的厚度；

Gp―单桩自重，地下水位以下取浮重度。

图1排桩抗拔剪切面示意图

支护排桩还应验算桩身抗拉的承载力，即桩身的配筋和裂缝控制。

考虑支护桩通常比抗浮工程桩短，合理地增大其抗浮承载安全度，有利于二者的变形协调工作，故上述排桩按整体性破坏模式计算单桩的抗拔承载力特征值公式中，未计入桩间土的自重，也未计入底板以上桩周土的阻力。

3．2 支护排桩和地下室结构整体抗浮原理

3．2．1 由于基坑支护桩先行施工，故在地下结构正作施工时，应将排桩和地下结构的底板、外墙等结构连接为整体，方能参与抗浮工作。一般的连接构造是通过在排桩迎坑侧面植筋（或再通过连接角钢）和底板及地梁主筋焊接、植筋和外墙对拉螺栓通过连接角钢焊接，并将底板或地梁及外墙混凝土紧密地贴紧支护桩，且水平连接筋应满足承受浮力作用下产生的剪力，从而将地下室结构和排桩联结为一体共同抗浮工作，如图2所示，浮力较大时，宜设置抗剪槽。

图2地下室底板与支护排桩的连接示意图

图3整浇式后作压梁剖面示意图图4 分离式后作压梁剖面示意图

（箍筋未画出） （钢筋未画出，图注尺寸为案例）

3．2．2 当支护排桩与地下结构外墙必须脱开（抗震要求）或需要施工卷材防水层时，即排桩无法通过植筋及连接角钢与地下结构底板钢筋及外墙体的对拉螺栓焊接时，应采用在排桩顶的压顶冠梁上设置后作式压梁，此压梁与地下结构外墙后作的牛腿板梁浇捣为整体结构，使排桩承受抗浮荷载。压顶冠梁预留插筋或预留接驳器以便连接后作式压梁的钢筋，地下结构外墙也预留接驳器以便连接后作的牛腿板梁钢筋。整浇式后作压梁如图3所示。

3．2．3 压顶冠梁上的后作式压梁和地下结构外墙的后作式牛腿板梁均需满足地下结构在浮力作用下的抗弯和抗剪承载力，故其截面及配筋、接驳器的埋置、施工缝处理等均需满足设计图纸和相关国家标准的要求。