基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)失效后的二次加強(qiáng)處理

1、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)失效后的二次加強(qiáng)處理王佳麒 陳錦榮中億豐建設(shè)集團(tuán)股份有限公司三分公司【摘 要】：原圍護(hù)結(jié)構(gòu)按建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-99版設(shè)計(jì)，原圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后已停工兩年時(shí)間，按基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)年限現(xiàn)已失效。本文分析了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)失效后，通過檢測(cè)手段和設(shè)計(jì)驗(yàn)算的方法來評(píng)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?！娟P(guān)鍵詞】：基坑未開挖設(shè)計(jì)復(fù)核驗(yàn)算圍護(hù)樁檢測(cè)雙排樁高壓旋噴錨索高壓旋噴樁1.前言蘇州飯店改建項(xiàng)目為大型酒店項(xiàng)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(hù)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(xiàng)目的施工總承包。由于停工時(shí)間較長，圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)間已失效，盲目開挖可能會(huì)造成圍護(hù)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(shí)間的推移砼的強(qiáng)度會(huì)趨于平穩(wěn)，土面以下也是一個(gè)恒溫恒濕的養(yǎng)護(hù)環(huán)境，圍護(hù)樁的養(yǎng)護(hù)應(yīng)能達(dá)到要求；圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后土方未開挖，懸臂結(jié)構(gòu)未受力。停工期間由于技術(shù)規(guī)程的改版，重點(diǎn)考慮的就是新老規(guī)范的不同之處對(duì)于該基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。 通過對(duì)原支護(hù)結(jié)構(gòu)的砼強(qiáng)度、樁長及樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)定并按新規(guī)程進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)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(xiàng)目±0.0為黃海高程3.300m，現(xiàn)場(chǎng)地面標(biāo)高為黃海2

3、.00m（即建筑標(biāo)高-1.30m）。本工程分為三個(gè)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(biāo)高板厚板底挖深承臺(tái)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(xiàng)目位于蘇州古城區(qū)內(nèi)，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(hù)重點(diǎn)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(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后調(diào)查基坑周邊具體情況如下：1.2.1區(qū)域一東側(cè)：基坑?xùn)|側(cè)北段開挖邊線距離已建民房（3層無產(chǎn)權(quán)民房）最近為4.60米。基坑?xùn)|側(cè)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。基坑?xùn)|側(cè)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(xiàng)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(quán)）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(shè)置了排水溝。圖1.2.1.1東側(cè)民國樓西側(cè)：大部分與區(qū)域二相交，局部西北側(cè)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?；幽蟼?cè)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(cè)姑蘇飯店基坑北側(cè)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(cè)臨設(shè)、古樹、民房1.2.2區(qū)域二東側(cè)：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(cè)：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(cè)移動(dòng)。圖1.2.2.4西側(cè)施工道路南側(cè)：基坑開挖邊線距離臨時(shí)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(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及收集到的地下管線圖，施工區(qū)域內(nèi)部無市政管線。在我方施工進(jìn)場(chǎng)前，業(yè)主已組織有關(guān)單位再次對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管線進(jìn)行踏勘，已確?；邮┕r(shí)的周邊環(huán)境安全。1.3基坑支護(hù)實(shí)際施工情況1.3.1原圍護(hù)設(shè)計(jì)方案 對(duì)原施工單位遺留的圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程資料進(jìn)行整理了解到原圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)間為2012年11月15日2013年7月5日，原圍護(hù)設(shè)計(jì)方案如下：1.區(qū)域一（1）東側(cè)北段：承臺(tái)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(jìn)行止

7、水。（2）東側(cè)中段：承臺(tái)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(hù)形式；場(chǎng)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(jìn)行止水。2.區(qū)域二承臺(tái)底挖深10.3m，采用雙排灌注樁的支護(hù)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(jìn)行止水。古樹處采用10001200灌注樁和鋼斜拋撐的支護(hù)形式（H700*300*13*24）；東側(cè)為10001200灌注樁+2道鋼筋砼支撐的支護(hù)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(cè)時(shí)間超過規(guī)范28天，達(dá)到41-44天，不能代表立柱樁混凝土質(zhì)量。2.圈梁?jiǎn)蚊婧附铀蜋z數(shù)量不足；3.二軸攪拌樁水泥原材送檢不足；4.圈梁、圍護(hù)樁試塊數(shù)量送檢不足；5.無二軸攪拌樁鉆鉆芯報(bào)告；6.無圍護(hù)樁低應(yīng)變報(bào)告；1.3.3施工前需要解決事項(xiàng)原支護(hù)結(jié)構(gòu)是按建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-99版設(shè)計(jì)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工后已停工兩年時(shí)間，按設(shè)計(jì)年限現(xiàn)已失效?，F(xiàn)在已采用新版技術(shù)規(guī)程設(shè)計(jì)，新規(guī)程荷載綜合分項(xiàng)系數(shù)取值加大、增加了雙排樁設(shè)計(jì)，加大擋土構(gòu)件嵌固段的土反力上限值和增加落底式截水帷幕等內(nèi)容，現(xiàn)有圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全性無人所知。支護(hù)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(zhì)量問題，對(duì)今后基坑開挖構(gòu)成安全隱患而且無法補(bǔ)救。我方建議建設(shè)單位對(duì)雙軸攪拌樁進(jìn)行抽樣鉆芯取樣檢測(cè)；現(xiàn)場(chǎng)大部分的圍護(hù)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(duì)圈梁進(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)；立柱樁有13根齡期為41-44天，但無法對(duì)立柱樁進(jìn)行檢測(cè)，建議對(duì)灌注樁進(jìn)行鉆芯取樣。一些剖面圍護(hù)樁是兩排樁，一旦出現(xiàn)滲漏現(xiàn)場(chǎng)，將很難行采取補(bǔ)救措施。如果開挖時(shí)出現(xiàn)滲漏應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施，基坑內(nèi)水壓力增加，對(duì)降水增加阻力及土方的開挖受影響，坑外水位降低過快對(duì)周圍民宅造成影響，建議在坑外進(jìn)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(cè)要極其的小心，水位下降過

10、快會(huì)產(chǎn)生土層下沉，房屋會(huì)傾斜甚至倒塌，建議增加監(jiān)測(cè)井的數(shù)量來更好的觀察水位變化。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境和場(chǎng)地情況，我方認(rèn)為重新進(jìn)行圍護(hù)設(shè)計(jì)、施工對(duì)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(hù)結(jié)構(gòu)似乎不現(xiàn)實(shí)。根據(jù)混凝土的特性，隨著時(shí)間的推移砼的強(qiáng)度會(huì)趨于平穩(wěn)，土面以下是一個(gè)恒溫恒濕的養(yǎng)護(hù)環(huán)境，圍護(hù)樁混凝土的養(yǎng)護(hù)環(huán)境比較穩(wěn)定；支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后土方并未開挖，懸臂結(jié)構(gòu)也未開始受力。需要考慮的就是新老規(guī)程的不同之處對(duì)于該基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。如果通過實(shí)體檢測(cè)測(cè)定出原圍護(hù)結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度、樁長及樁身完整性，并將結(jié)果帶入新規(guī)范中驗(yàn)算，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行加固設(shè)計(jì)、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(hù)的安全評(píng)估針對(duì)上述問題，2015年10月22日業(yè)主組織專家進(jìn)行了基坑安全評(píng)估。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)休止二年的時(shí)間對(duì)基坑的圍護(hù)設(shè)計(jì)按新規(guī)范評(píng)估，對(duì)已完成的基坑圍護(hù)分項(xiàng)工程施工質(zhì)量根據(jù)現(xiàn)有提供的施工資料進(jìn)行評(píng)估。專家論證的意見：按規(guī)范要求進(jìn)行原材料、砼試塊等批次的復(fù)核；雙軸攪拌樁做鉆芯取樣檢測(cè)；鉆孔樁做小應(yīng)變檢測(cè)；鉆孔樁有不具備條件做小應(yīng)變的改做鉆芯取樣檢測(cè)，冠梁做鉆芯取樣檢測(cè)，并及時(shí)將檢測(cè)結(jié)果提供給設(shè)計(jì)，由設(shè)計(jì)根據(jù)新規(guī)范復(fù)核原圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否滿足“安全、適用”。隨后又對(duì)我方提出的檢測(cè)方案進(jìn)行了專家評(píng)估，同意鉆孔灌注樁、雙軸攪拌樁、冠梁抽樣取芯檢測(cè)的方法、數(shù)量和檢測(cè)內(nèi)容，小應(yīng)變的檢測(cè)數(shù)量。1

12、.5檢測(cè)1.5.1為了解原圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)體強(qiáng)度，確定安全性，圍護(hù)樁、圈梁的檢測(cè)方法和數(shù)量如下：1.灌注樁取芯：樁身全長取芯,檢測(cè)樁身的砼強(qiáng)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(cè)樁長、樁身的實(shí)際強(qiáng)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(cè)：按檢測(cè)批進(jìn)行檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)芯樣試件抽取15個(gè)；4.小應(yīng)變檢測(cè)：對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)抽檢數(shù)量不少于總樁數(shù)的20%；圖1.5.1圍護(hù)樁鉆芯檢測(cè)1.5.2檢測(cè)結(jié)論圍護(hù)樁樁身完整，砼強(qiáng)度合格，冠梁砼強(qiáng)度合格，小應(yīng)變合格。原圍護(hù)結(jié)構(gòu)的灌注樁、雙軸攪拌樁、圈梁等施工

13、質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。圖1.5.2.1灌注樁檢測(cè)報(bào)告 圖1.5.2.2攪拌樁檢測(cè)報(bào)告 圖1.5.2.3圈梁檢測(cè)報(bào)告 圖1.5.2.4小應(yīng)變檢測(cè)報(bào)告2.新增圍護(hù)加固措施2.1設(shè)計(jì)復(fù)核驗(yàn)算經(jīng)過對(duì)目前圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)體檢測(cè)結(jié)論進(jìn)行基坑綜合評(píng)判，并按新規(guī)程復(fù)核計(jì)算，根據(jù)評(píng)判及計(jì)算結(jié)果，顯示原基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在兩個(gè)薄弱項(xiàng)：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(hù)的抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是2012版規(guī)程新增加的內(nèi)容，在新分析模型中作用在樁兩側(cè)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(guān)系。在新的模型中采用了土的側(cè)限約束假定，假設(shè)雙排樁之間的土對(duì)前后排樁的土反力與樁

14、間土的壓縮變形有關(guān)，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(yàn)算中，將雙排樁與樁間土整體作為力的平衡分析對(duì)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(jì)算模型 圖2.1.2 2012版雙排樁計(jì)算模型 1.99版規(guī)程抗傾覆安全系數(shù):Mp被動(dòng)土壓力及支點(diǎn)力對(duì)樁底的抗傾覆彎矩, 對(duì)于內(nèi)支撐支點(diǎn)力由內(nèi)支撐抗壓力決定;對(duì)于錨桿或錨索，支點(diǎn)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(duì)樁底的抗傾覆彎矩。Ma主動(dòng)土壓力對(duì)樁底的傾覆彎矩。1-1剖面工況原計(jì)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(jí)為一級(jí)的支擋式結(jié)構(gòu)，Kem分別不應(yīng)小于1.25；Eak、Epk基坑外側(cè)主動(dòng)土壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力的標(biāo)準(zhǔn)值(kN)；za、zp分別為基坑外側(cè)主動(dòng)土壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力的合力作用點(diǎn)至擋土構(gòu) 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(yàn)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。基坑面下含承壓水時(shí)，由于開挖后坑內(nèi)土自重減少，含水層在水

16、壓力作用下會(huì)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?；颖眰?cè)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(shè)計(jì)加固方案設(shè)計(jì)單位按建筑基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)JGJ120-2012規(guī)程要求對(duì)各支護(hù)剖面進(jìn)行了復(fù)核驗(yàn)算后，針對(duì)驗(yàn)算結(jié)果中的薄弱部位提出了新的加固設(shè)計(jì)方案。根據(jù)專家組對(duì)加固設(shè)計(jì)方案的評(píng)估最終確定了蘇州飯店改建項(xiàng)目基坑圍護(hù)加固措施：1. 區(qū)域二南北雙排樁支護(hù)排樁支護(hù)

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(hù)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(yù)應(yīng)力錨索制作預(yù)應(yīng)力錨索安裝漿液制作、注漿施工錨墩達(dá)到養(yǎng)護(hù)時(shí)間，張拉鎖定注意外部保護(hù)。2.主要步驟（1）、預(yù)應(yīng)力錨索制作預(yù)應(yīng)力錨索采用15.2鋼絞線共3束，每隔1.5m設(shè)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(yù)留700mm用于張拉。（2）、腰梁和預(yù)應(yīng)力錨索的張拉A.旋噴攪拌樁必須養(yǎng)護(hù)15天，首先在鋼絞線上施加預(yù)應(yīng)力，使筋體、腰梁、錨具三者連接牢固。腰梁采用30a雙拼，設(shè)置方式詳見附圖。錨具采用QVM系列，錨具、夾具

18、應(yīng)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(qiáng)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(hù)15天且樁頂冠梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%（24KP）后進(jìn)行張拉。（3）、外錨頭保護(hù)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(jìn)行全孔封閉灌漿，漿液強(qiáng)度和性能滿足設(shè)計(jì)要求。（4）、試驗(yàn)檢測(cè)：抗拔承載力的檢測(cè)數(shù)量不少于總數(shù)的5%且不少于3根。強(qiáng)度達(dá)到15MPa或設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后方可進(jìn)行檢測(cè)。圖2.2.1高壓旋噴錨索3.設(shè)計(jì)驗(yàn)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(jí)結(jié)構(gòu)不小于1.25。區(qū)域二基坑雙排樁結(jié)構(gòu)抗傾覆驗(yàn)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(duì)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(yàn)算采用高壓旋噴錨索加固后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)滿足新規(guī)程要求。2.2.2高壓旋噴樁技術(shù)要求1.原設(shè)計(jì)方案中只采用了管井降水，在基坑加固設(shè)計(jì)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(bào)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(zhì)量控制（1）蘇州飯店基坑加固中的高壓旋噴樁采用PO42.5級(jí)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(chǎng)試驗(yàn)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(dá)