预应力排桩支护方案在软弱土地基坑支护中的应用

张韦

【摘 要】结合工程实例,对基坑支护设计、施工及基坑开挖中出现的问题进行了分析和探讨.

【期刊名称】《建材技术与应用》 【年(卷),期】2009(000)008 【总页数】2页(P25-26) 【关键词】排桩支护;基坑;软弱土 【作 者】张韦

【作者单位】广州穗峰建设工程监理有限公司,广东,广州,510425 【正文语种】中 文 【中图分类】TU753.1 引言

某工程为1层地下室、上覆3栋11层的住宅楼，总建筑面积19 472 m2，结构形式为框架剪力墙结构，基础为桩基。其地下室平面呈长方形，基坑平面尺寸为137 m×50 m，±0.00 m对应的绝对标高为4.5 m，自然地坪的绝对标高为3.4 m，地下室板底垫层底相对标高为- 6.30 m，实际开挖深度为5.2 m。该基坑东侧相临大道，西侧紧临12号、15号、19号6层住宅楼，运土路线为这3幢6层住宅楼与基坑间的区间临时道路。

根据勘察单位提供的岩土勘察报告，在基坑影响范围内，土层自上而下的分布及其主要力学指标见表1。其中，淤泥呈青灰色，具腥味，含有机质，流塑，高压缩性。 表1 基坑土层主要力学指标土层土厚/m重度/(kN/m3)粘聚力c/kPa内摩擦角φ/(°)渗透系数/(cm/s)KyKH素填土1.217.416124.13×10-51.67×10-4淤泥17.615.3744.4×10-64.8×10-6粉质黏土0.7193617.2粉质黏土7.319.14621.8 该工程属土质软弱土地区，岩土层分布自上而下一般为素填土或黏土、淤泥土、黏土、全风化片麻岩、强风化片麻岩、中等风化片麻岩等，其中淤泥厚度为8～32 m。淤泥具有高压缩性、欠固结的特点，其含水率高、孔隙率大，具有低渗透性、触变性、流变性，土体被扰动后，其强度明显降低，具有蠕变性，在荷载的作用下易产生较大沉降，其工程性质极差。目前，土钉墙支护技术在该地区尚未成功采用，由于边坡变形过大，导致支护桩及围檩内力调整，内支撑与围檩连接处上拱，支护桩及内支撑开裂严重。 1 基坑支护设计与施工 1.1 基坑支护设计

该工程采用上面素填土按1∶1放坡开挖，以下采用预应力混凝土管桩支护，管桩进入淤泥层以下的粉质黏土层中≮1 m，管桩桩径Φ 500 mm，桩长18 m，桩距700 mm，支撑采用钢筋混凝土平面桁架系统；排桩外侧设置了长10 m、桩径Φ 600 mm、桩距450 mm的深层搅拌桩，其基坑的剖面图如图1所示。工程的设计采用同济启明星深基坑支挡结构分析计算软件FRWS V4.0和深基坑支撑结构分析计算软件BSC V3.1进行计算。上层素填土的放坡面上抹40 mm厚的细石混凝土，内配Φ 4@150 mm钢筋网，沿基坑长度方向每隔6 m设置1道分仓缝，并用沥青油膏嵌缝。 图1 基坑剖面示意图 1.2 基坑土方开挖

支撑以上的素填土采用机械开挖，从支撑基槽到基坑底均为淤泥，采用人工开挖，挖土时间持续近4个月的时间。土方从基坑西侧的区间道路通过30 t的运土车运出。

2 基坑开挖中出现的问题及处理

基坑开挖至距基坑底设计标高近50 cm时，遇到连续3 d下小雨，现场未中断施工，石子、砂等建筑材料堆在道路上，运土车在区间道路上往来不断。现场施工和监理人员监测发现，基坑西侧围檩的最大水平位移突然增大至3.5 cm，钢筋混凝土水平支撑与围檩连接处的根部顶面出现横向裂缝，侧面出现与支撑顶部横向裂缝相连的竖向裂缝，裂缝上宽下窄，水平支撑有上拱趋势。区间道路西侧已建的15号、19号住宅楼的散水处的地表裂缝宽度达8 cm，基坑西侧的中间附近、支撑下的部分支护桩在围檩以下约3 m处出现横向裂缝。

对基坑长边方向中部支护桩横向裂缝较多的位置，利用桩间距的缝隙浇注C 25混凝土与支护桩连成整体，并采用钢板及槽钢与上部钢筋混凝土水平支撑顶紧。在继续开挖时，改用手推车将坑中土运至场外，禁止大型运土车在基坑边的区间道路上行驶。对地表裂缝较宽处，采用砂石填塞，并用沥青灌缝；裂缝宽度<1 cm处，直接采用沥青灌缝。在支撑顶部裂缝处打上石膏饼，每天观测基坑土体及围檩的水平位移和基坑边缘地表沉降。在地下室施工过程中，未发现该部分裂缝继续开展。 3 问题的分析

(1)该工程在设计时，坑边地面的附加荷载取值为18 kN/m2，而实际施工时，基坑西侧的区间道路上运土车往来穿行，坑边地面的附加荷载达到30 kN/m2。经计算，支护桩承受的最大弯矩标准值为303.7 kN·m，其位置在围檩以下3 m处，超过桩自身极限弯矩的设计值。

(2)用于该工程计算的计算软件，其支护桩和支撑受力及变形均是将空间模型转化为平面模型，没有考虑基坑变形的影响，这在基坑周围土体变形不大的情况下是适

用的，但当变形超过一定的值时，因围檩、钢筋混凝土支撑及桩形成的空间构架，围檩约束桩顶的变形使围檩受扭，并将扭矩传到钢筋混凝土支撑上，使支撑承担一定的负弯矩，同时由于时空效应的影响，基坑沿长边的中部土体及支护桩的变形较大，而支撑上部的配筋仅有构造配筋，因而在支撑上部产生弯曲裂缝。 (3)土体的强度参数粘聚力c、内摩擦角φ值并非固定不变的，在施工期间随着土体的扰动、土体含水率的变化而改变，尤其是基坑周围的土体变形导致地面开裂后，当雨水沿裂缝渗透到基坑周围的土体中，土体的强度指标下降较多，导致支护桩中的主动土压力增加，同时基坑边坡地面附加荷载的增加，致使边坡失稳滑移多达8 cm。

4 设计与施工建议 4.1 基坑支护设计

在软弱土地区支护桩设计时，应考虑基坑土方开挖及运输的行走路线，基坑周围的地面附加荷载取值应满足施工要求，并应控制桩顶及基坑顶的水平位移。由于目前的软件是平面计算单元，故在实际变形控制时，应考虑钢筋混凝土水平支撑刚度的有利作用和基坑变形的时间、空间效应。基坑支护侧壁安全等级为1级时，基坑顶的最大水平位移计算控制值为0.004 mm；安全等级为2级时，基坑顶的最大水平位移计算控制值为0.008 mm；安全等级为3级时，基坑顶的最大水平位移计算控制值为0.010 mm。

钢筋混凝土水平支撑与围檩相连处，支撑端部宜考虑≮10 %的支护桩的最大弯矩。 4.2 基坑土方开挖

基坑支护结构施工完毕，并达到设计的强度要求后方可进行。与土方开挖交叉施工的支护结构，在上层支护结构未达到设计强度时，严禁开挖下层土。

基坑土方开挖应分段、分层、均衡地进行，分层厚度应≯800 mm，开挖顺序及方法须满足支护设计工况要求。在淤泥等软弱土层中开挖，严禁使用大型的挖土机械，

应采用人工开挖或小型的挖土机械，基坑挖出的土应及时运出，如需就近堆放，其堆放位置应经边坡稳定性计算确定，且距基坑上口边线距离≮6H(H为基坑深度)。 在基坑开挖过程中，要加强现场的监测工作，监测内容除了检查基坑的渗漏、基坑周围地表超载、地表开裂以及观察气温、降雨等气象变化并及时采取相应的措施外，还要连续量测基坑周围的地层位移、支护结构的水平及垂直位移、地下水位变化以及周围既有建(构)筑物和地下管线等工程设施的变形及工作状态的变化，及时处理险情，防止基坑工程重大事故的发生。