基坑圍護結構失效后的二次加強處理

1、基坑圍護結構失效后的二次加強處理王佳麒 陳錦榮中億豐建設集團股份有限公司三分公司【摘 要】：原圍護結構按建筑基坑支護技術規(guī)程JGJ120-99版設計，原圍護結構施工完成后已停工兩年時間，按基坑圍護設計年限現(xiàn)已失效。本文分析了基坑圍護結構失效后，通過檢測手段和設計驗算的方法來評定基坑的安全性，確定新的加固方案使原基坑能得到充分利用。【關鍵詞】：基坑未開挖設計復核驗算圍護樁檢測雙排樁高壓旋噴錨索高壓旋噴樁1.前言蘇州飯店改建項目為大型酒店項目，建筑面積為65984.42,高14.982米，地上3層,地下局部2層。本工程2012年底圍護樁、工程樁，基坑四周圈梁及排水溝已施工完畢，后停建。2015年6

2、月由我公司承接該項目的施工總承包。由于停工時間較長，圍護結構設計時間已失效，盲目開挖可能會造成圍護樁開裂、管井水位降不了、樁間漏水等問題。根據(jù)砼特性，隨著時間的推移砼的強度會趨于平穩(wěn)，土面以下也是一個恒溫恒濕的養(yǎng)護環(huán)境，圍護樁的養(yǎng)護應能達到要求；圍護結構施工完成后土方未開挖，懸臂結構未受力。停工期間由于技術規(guī)程的改版，重點考慮的就是新老規(guī)范的不同之處對于該基坑圍護結構的影響。 通過對原支護結構的砼強度、樁長及樁身完整性進行檢測，將檢測數(shù)據(jù)評定并按新規(guī)程進行驗算，對不滿足新規(guī)程要求的部位采取加固措施。1.1基坑工程概況蘇州飯店改建項目±0.0為黃海高程3.300m，現(xiàn)場地面標高為黃海2

3、.00m（即建筑標高-1.30m）。本工程分為三個區(qū)施工，區(qū)域一地下一層、區(qū)域二地下二層，區(qū)域三無地下室。圖1.1分區(qū)圖表1.1基坑開挖深度分 區(qū)底板面標高板厚板底挖深承臺底挖深區(qū)域一-5.00m600mm4.40m5.30m區(qū)域一（局部挖深）-6.5、-7.5m600mm5.80m、6.80m6.70、7.70m區(qū)域二-10.00m700mm9.70m10.60m1.2周邊環(huán)境概況項目位于蘇州古城區(qū)內，十全街南、相王路西，原蘇州飯店舊址，十全街為集娛樂、休閑、美食、購物為一體的繁華街市。工程周邊均有建筑，建筑高度為14層，為古城保護重點工程，雖已改造，但年代已久，已建古墻以及古建筑多有破損。

4、2015年6月進入現(xiàn)場后調查基坑周邊具體情況如下：1.2.1區(qū)域一東側：基坑東側北段開挖邊線距離已建民房（3層無產(chǎn)權民房）最近為4.60米。基坑東側中間位置開挖邊線距離已建民房（3層）以及已建圍墻（用地紅線）最近為2.80米?；訓|側南段基坑開挖邊線距離姑蘇飯店以及已建圍墻（用地紅線）最近約5.2米。項目東北角距離污水管約7.0m，東南角距離消防栓約9.0m。其余位置距離污水管最近約17.0m。目前3F（無產(chǎn)權）民房四周路面已硬化，基坑四周圈梁頂已施工磚砌擋墻，并設置了排水溝。圖1.2.1.1東側民國樓西側：大部分與區(qū)域二相交，局部西北側距離已建民房（1層）以及已建圍墻（用地紅線）最近約2.8

5、0m。基坑南側距用地紅線3.10m，距一棟已建2層民房5.0m。圖1.2.1.2南側姑蘇飯店基坑北側開挖邊線距一棟已建4層民房約9m，距地紅線4m。圖1.2.1.3北側臨設、古樹、民房1.2.2區(qū)域二東側：大部分與區(qū)域一相交，區(qū)域一與區(qū)域二交界的東北角距離已建民房（1層）以及已建圍墻（用地紅線）最近約4.50m。距離古樹最近約3.8m，距離污水管最近約18.0m，目前這兩棵古樹保留。 西側：基坑開挖邊線距離已建民房（3層）（蘇州市旅游局）以及已建圍墻（用地紅線）最近約7.7米。下圖為現(xiàn)存道路，據(jù)悉該道路將向西側移動。圖1.2.2.4西側施工道路南側：基坑開挖邊線距離臨時施工道路約14.86米，

6、該施工道路寬8.0米。由此可見，本基坑四周距離用地紅線、已有建筑及道路均較近，需要采取有效措施確保既有建筑、道路的變形在允許范圍內。根據(jù)現(xiàn)場調查及收集到的地下管線圖，施工區(qū)域內部無市政管線。在我方施工進場前，業(yè)主已組織有關單位再次對現(xiàn)場管線進行踏勘，已確保基坑施工時的周邊環(huán)境安全。1.3基坑支護實際施工情況1.3.1原圍護設計方案 對原施工單位遺留的圍護結構工程資料進行整理了解到原圍護結構施工時間為2012年11月15日2013年7月5日，原圍護設計方案如下：1.區(qū)域一（1）東側北段：承臺底挖深5.3m，開挖邊線距民房較近，采用8001000懸臂灌注樁，并增加一排7001000雙軸攪拌樁進行止

7、水。（2）東側中段：承臺底挖深7.7m，開挖邊線距民房較近，采用9001100灌注樁+鋼筋砼支撐的支護形式；場地較大處采用雙排灌注樁，前排為8001000灌注樁，后排為8002000，并增加一排7001000雙軸攪拌樁進行止水。2.區(qū)域二承臺底挖深10.3m，采用雙排灌注樁的支護形式，前排樁為10001200灌注樁，后排樁為10002400灌注樁；局部采用10001200灌注樁+鋼筋砼角撐，并采用2排壓密注漿進行止水。古樹處采用10001200灌注樁和鋼斜拋撐的支護形式（H700*300*13*24）；東側為10001200灌注樁+2道鋼筋砼支撐的支護形式。圖1.3.1原基坑平面布置圖1.3.

8、2原施工單位的遺留問題1.立柱樁存在13根試塊檢測時間超過規(guī)范28天，達到41-44天，不能代表立柱樁混凝土質量。2.圈梁單面焊接送檢數(shù)量不足；3.二軸攪拌樁水泥原材送檢不足；4.圈梁、圍護樁試塊數(shù)量送檢不足；5.無二軸攪拌樁鉆鉆芯報告；6.無圍護樁低應變報告；1.3.3施工前需要解決事項原支護結構是按建筑基坑支護技術規(guī)程JGJ120-99版設計，圍護結構施工后已停工兩年時間，按設計年限現(xiàn)已失效?，F(xiàn)在已采用新版技術規(guī)程設計，新規(guī)程荷載綜合分項系數(shù)取值加大、增加了雙排樁設計，加大擋土構件嵌固段的土反力上限值和增加落底式截水帷幕等內容，現(xiàn)有圍護結構安全性無人所知。支護工程屬于隱蔽在地下的工程，土方

9、開挖前我們無法了解現(xiàn)狀且不好檢查，如果存在質量問題，對今后基坑開挖構成安全隱患而且無法補救。我方建議建設單位對雙軸攪拌樁進行抽樣鉆芯取樣檢測；現(xiàn)場大部分的圍護樁上面都已經(jīng)做好了圈梁，只有一少部分未做圈梁，建議對圈梁進行鉆芯取樣檢測；立柱樁有13根齡期為41-44天，但無法對立柱樁進行檢測，建議對灌注樁進行鉆芯取樣。一些剖面圍護樁是兩排樁，一旦出現(xiàn)滲漏現(xiàn)場，將很難行采取補救措施。如果開挖時出現(xiàn)滲漏應及時采取補救措施，基坑內水壓力增加，對降水增加阻力及土方的開挖受影響，坑外水位降低過快對周圍民宅造成影響，建議在坑外進行回灌水措施。民國樓離基坑最近只有4.6米，基坑的水位監(jiān)測要極其的小心，水位下降過

10、快會產(chǎn)生土層下沉，房屋會傾斜甚至倒塌，建議增加監(jiān)測井的數(shù)量來更好的觀察水位變化。結合現(xiàn)場周邊環(huán)境和場地情況，我方認為重新進行圍護設計、施工對業(yè)主而言不僅加大投資也使工程顯得遙遙無期，全部廢止原圍護結構似乎不現(xiàn)實。根據(jù)混凝土的特性，隨著時間的推移砼的強度會趨于平穩(wěn)，土面以下是一個恒溫恒濕的養(yǎng)護環(huán)境，圍護樁混凝土的養(yǎng)護環(huán)境比較穩(wěn)定；支護結構施工完成后土方并未開挖，懸臂結構也未開始受力。需要考慮的就是新老規(guī)程的不同之處對于該基坑圍護結構的影響。如果通過實體檢測測定出原圍護結構的混凝土強度、樁長及樁身完整性，并將結果帶入新規(guī)范中驗算，根據(jù)驗算結果進行加固設計、施工這樣不僅能減少投資還能加快工程開展的腳

11、步。1.4基坑圍護的安全評估針對上述問題，2015年10月22日業(yè)主組織專家進行了基坑安全評估。基坑圍護結構休止二年的時間對基坑的圍護設計按新規(guī)范評估，對已完成的基坑圍護分項工程施工質量根據(jù)現(xiàn)有提供的施工資料進行評估。專家論證的意見：按規(guī)范要求進行原材料、砼試塊等批次的復核；雙軸攪拌樁做鉆芯取樣檢測；鉆孔樁做小應變檢測；鉆孔樁有不具備條件做小應變的改做鉆芯取樣檢測，冠梁做鉆芯取樣檢測，并及時將檢測結果提供給設計，由設計根據(jù)新規(guī)范復核原圍護結構是否滿足“安全、適用”。隨后又對我方提出的檢測方案進行了專家評估，同意鉆孔灌注樁、雙軸攪拌樁、冠梁抽樣取芯檢測的方法、數(shù)量和檢測內容，小應變的檢測數(shù)量。1

12、.5檢測1.5.1為了解原圍護結構的實體強度，確定安全性，圍護樁、圈梁的檢測方法和數(shù)量如下：1.灌注樁取芯：樁身全長取芯,檢測樁身的砼強度、樁長和樁身的完整性數(shù)量不少于總樁數(shù)的1%并且每種樁型至少抽取1根樁；2.雙軸攪拌樁取芯：樁身全長取芯,檢測樁長、樁身的實際強度和樁身完整性抽檢數(shù)量不少于總樁數(shù)的1%并且每種樁型至少抽取1根樁；3.圈梁取芯檢測：按檢測批進行檢測，標準芯樣試件抽取15個；4.小應變檢測：對樁身完整性進行檢測抽檢數(shù)量不少于總樁數(shù)的20%；圖1.5.1圍護樁鉆芯檢測1.5.2檢測結論圍護樁樁身完整，砼強度合格，冠梁砼強度合格，小應變合格。原圍護結構的灌注樁、雙軸攪拌樁、圈梁等施工

13、質量符合設計要求。圖1.5.2.1灌注樁檢測報告 圖1.5.2.2攪拌樁檢測報告 圖1.5.2.3圈梁檢測報告 圖1.5.2.4小應變檢測報告2.新增圍護加固措施2.1設計復核驗算經(jīng)過對目前圍護結構的實體檢測結論進行基坑綜合評判，并按新規(guī)程復核計算，根據(jù)評判及計算結果，顯示原基坑圍護結構存在兩個薄弱項：1-1剖面雙排灌注樁傾覆和1-1剖面基坑底突涌。2.1.1雙排樁支護的抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)雙排樁支護結構是2012版規(guī)程新增加的內容，在新分析模型中作用在樁兩側的荷載與單排相同，不同的是夾在前后排樁之間土體的反力與變形關系。在新的模型中采用了土的側限約束假定，假設雙排樁之間的土對前后排樁的土反力與樁

14、間土的壓縮變形有關，將樁與樁之間的土看作是水平向的單向壓縮體，根據(jù)土的壓縮模量來確定了水平剛度系數(shù)。在雙排樁的抗傾覆穩(wěn)定性驗算中，將雙排樁與樁間土整體作為力的平衡分析對象，考慮了土與樁自重的抗傾覆作用。圖2.1.1 99版雙排樁計算模型 圖2.1.2 2012版雙排樁計算模型 1.99版規(guī)程抗傾覆安全系數(shù):Mp被動土壓力及支點力對樁底的抗傾覆彎矩, 對于內支撐支點力由內支撐抗壓力決定;對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。MG雙排樁自重對樁底的抗傾覆彎矩。Ma主動土壓力對樁底的傾覆彎矩。1-1剖面工況原計算：Ks = 1.544 >= 1.200, 滿足規(guī)范要求。2

15、.2012新版規(guī)程雙排樁抗傾覆安全系數(shù):KQ抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)Kem嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)；安全等級為一級的支擋式結構，Kem分別不應小于1.25；Eak、Epk基坑外側主動土壓力、基坑內側被動土壓力的標準值(kN)；za、zp分別為基坑外側主動土壓力、基坑內側被動土壓力的合力作用點至擋土構 件底端的距離(m)；G排樁、樁頂連梁和樁間土的自重之和(kN)；zG雙排樁、樁頂連梁和樁間土的重心至前排樁邊緣的水平距離(m)1-1剖面工況新驗算：KQ = 1.041 < 1.25, 不滿足規(guī)范要求。2.1.2基坑周邊各剖面的坑底土抗承壓水頭不穩(wěn)定?；用嫦潞袎核畷r，由于開挖后坑內土自重減少，含水層在水

16、壓力作用下會頂破上面的覆土層造成突涌。Pcz基坑開挖面以下至承壓水層頂板間覆蓋土的自重壓力(kN/m2);Pwy承壓水層的水頭壓力(kN/m2);Ky抗承壓水頭(突涌)穩(wěn)定性安全系數(shù)，規(guī)范要求取大于1.100。基坑北側雙排灌注樁抗承壓水頭穩(wěn)定性安全系數(shù)Ky=23.75/110.50 =0.21<1.10?；拥撞客量钩袎核^不穩(wěn)定!2.2設計加固方案設計單位按建筑基坑支護結構JGJ120-2012規(guī)程要求對各支護剖面進行了復核驗算后，針對驗算結果中的薄弱部位提出了新的加固設計方案。根據(jù)專家組對加固設計方案的評估最終確定了蘇州飯店改建項目基坑圍護加固措施：1. 區(qū)域二南北雙排樁支護排樁支護

17、增加一道高壓旋噴錨索；2. 區(qū)域二基坑底部四周增加高壓旋噴樁止水；圖2.2.1圍護加固平面圖2.2.1高壓旋噴錨索的主要施工方法1.施工工序：鉆孔、預應力錨索制作預應力錨索安裝漿液制作、注漿施工錨墩達到養(yǎng)護時間，張拉鎖定注意外部保護。2.主要步驟（1）、預應力錨索制作預應力錨索采用15.2鋼絞線共3束，每隔1.5m設置鋼絞線錨固段架線環(huán)與緊箍環(huán)，以保證鋼絞線順直。鋼絞線由7根鋼絲絞合而成預留700mm用于張拉。（2）、腰梁和預應力錨索的張拉A.旋噴攪拌樁必須養(yǎng)護15天，首先在鋼絞線上施加預應力，使筋體、腰梁、錨具三者連接牢固。腰梁采用30a雙拼，設置方式詳見附圖。錨具采用QVM系列，錨具、夾具

18、應符合規(guī)范的要求。錨頭與錨盤固定的方式采用冷擠壓法。圖2.3.1.1加強樁與雙拼槽鋼的連接圖圖2.3.1.2展開圖及斷面大樣圖B.樁錨施工完畢養(yǎng)護15天且樁頂冠梁強度達到設計值的80%（24KP）后進行張拉。（3）、外錨頭保護方式A.錨索張拉后，卸下工具錨和千斤頂，從工作錨具的外端量起留0.5m鋼絞線，剩余部分用切除，錨頭做好防銹措施。B.張拉段水泥漿進行全孔封閉灌漿，漿液強度和性能滿足設計要求。（4）、試驗檢測：抗拔承載力的檢測數(shù)量不少于總數(shù)的5%且不少于3根。強度達到15MPa或設計強度的75%后方可進行檢測。圖2.2.1高壓旋噴錨索3.設計驗算錨索材料抗力(kN/m)：325.500。錨

19、固力(kN/m)：335.693雙排樁前趾抗傾覆安全系數(shù)一級結構不小于1.25。區(qū)域二基坑雙排樁結構抗傾覆驗算如下：抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)KQ=1.346>=1.25, 滿足新規(guī)程要求。表2.2.1加固前后穩(wěn)定性對比99版12版12版加固后嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)Kem1.21.25抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)KQ1.5441.0411.346安全性(KQ>Kem)滿足不滿足滿足 經(jīng)驗算采用高壓旋噴錨索加固后的圍護結構滿足新規(guī)程要求。2.2.2高壓旋噴樁技術要求1.原設計方案中只采用了管井降水，在基坑加固設計方案中，考慮到區(qū)域二坑底原先施工的管井堵塞，以及地勘報告中基坑面以下有承壓含水層的原因，所以建議重新打管井并在坑底周邊增加兩排高壓旋噴樁以作止水之用。2.高壓旋噴樁的施工質量控制（1）蘇州飯店基坑加固中的高壓旋噴樁采用PO42.5級普通硅酸鹽水泥，樁徑700mm，樁與樁之間搭接0.2m。高壓旋噴樁的水泥摻量為30%，水灰比1.0。（2）壓力控制：氣壓不小于12MPa，水泥漿液流壓力2025Mpa。通過施工班組現(xiàn)場試驗來確定參數(shù)，旋噴提升速度150250mm/min。水泥漿液流量大于30L/min。（3）噴嘴達