基坑支護案例分析

2021年11月

一．基坑支護的作用：1.基坑支護可以在基坑內土體開挖時擋住相鄰土體，防止周圍土體坍塌，防止周圍土體產生過大變形，假設周圍土體產生過大變形將對相鄰建筑物及地下管線管溝的平安造成威脅，甚至會引起相鄰建筑物的倒塌，地下管線及管溝的斷裂。基坑支護還可以在基坑內土體開挖時防止大量的地下水流入基坑內，導致排水困難。2.基坑支護為建筑物地下室的施工提供了一個平安的操作空間，由于地下室施工工期較長，故需在一個較長的時期內對基坑進行監測并預備搶險措施，保證支護的平安性。3.由于施工技術及水平的進步，在某些情況下基坑支護作為地下室外墻已成為可能，這樣直接省去了地下室外墻的建造本錢，也縮短了整個工期。二．基坑支護的重要性：1.基坑支護設計不太引起人們的重視，建筑投入使用后也看不到它的痕跡，基坑支護只起到臨時的作用，所有這些往往容易導致人們的麻疲大意，后果是基坑工程事故多發。小的基坑工程事故，只是由于基坑變形過大引起相鄰道路路面沉陷，開裂，相鄰地下管線管溝〔如水管，煤氣管等〕斷裂，從而影響道路的通行及供水供氣等，事故發生后往往需采取各種措施進行補救，不但增加了工程費用，也影響了工期。大的基坑工程事故，所產生的后果往往是災難性的，如基坑的垮塌，造成人員的傷亡，相鄰建筑物的破壞等。2.以前由于根底埋置較淺，地下室層數較少且面積較小甚至往往不設地下室，所以基坑支護在整個工程工期中所占的比例較小甚至為零，然而，隨著車輛停放及其它功能的要求，地下室面積越來越大，層數越來越多，造成基坑支護深度越來越深，支護長度也越來越長，使其在工程工期中所占的比例也越來越大。3.以前由于地下工程量較少，基坑支護在工程總費用中所占的比例較小，隨著支護工程量的增加，使其在工程總費用中所占的比例也越來越大，幾百萬已是常見的情況，動軋需要上千萬，甚至幾千萬。綜合以上三方面的原因，基坑支護需引起我們足夠的重視，根據具體情況選擇合理的支護方案，對受力構件進行優化設計，可以節省不小的工程費用，有效的縮短整個工程的工期。三．如何進行基坑支護的選型：1.場地地質情況及基坑開挖深度是首先需要考慮的因素，基坑支護方案種類繁多，大體可以分為以下幾種：

坡率法、土釘墻、預應力錨桿結合土釘墻、排樁〔鉆、沖孔、人工挖孔灌注樁、攪拌樁、旋噴樁等〕、支錨式排樁、支錨式地下連續墻、組合式支護等。下面就各種支護方案所適用的地質情況及基坑開挖深度做簡要的介紹：1.1坡率法：要求土質較好，不適用于流塑土層，開挖深度超過4米時可分級放坡。1.2土釘墻：要求土質較好，不適用于流塑土層或土層富含地下水的情況，基坑開挖深度一般小于12m。1.3土釘墻結合預應力錨桿：要求土質較好，不適用于流塑土層或土層富含地下水的情況，基坑開挖深度一般小于16m。1.4

懸臂排樁：坑底以上土質較差，坑底以下土質較好，不具備攪拌樁重力式擋墻條件時，基坑開挖深度一般小于6m。1.5

攪拌樁重力式擋墻：適用于坑底以上軟弱土層〔填土、淤泥、淤泥質土等〕較厚，坑底以下土質較好，基坑開挖深度一般小于6m。1.6支錨式排樁：適用于各種土質，基坑開挖深度大。1.7支錨式地下連續墻：適用于各種土質，基坑開挖深度大。1.8組合式支護：適用于土質較差，基坑開挖深度大的情況。2.基坑周圍的各種情況也是合理選擇基坑支護方案的重要依據，它涉及的內容很多，如基坑周圍建筑物的距離遠近及其根底形式；基坑周圍地下管線管溝〔如水管、煤氣管等〕的距離遠近、埋置深度；基坑周圍道路的距離遠近、車流量；基坑周圍是否有河流湖泊、地鐵及其距離等等。下面就各種支護方案所適用的基坑周圍情況做簡要的介紹：2.1基坑周圍場地開闊，臨近基坑邊無重要建筑物或地下管線管溝，城市主要干道等，允許基坑邊土體有較大水平位移時可選用坡率法、攪拌樁重力式擋墻等。2.2臨近基坑邊無重要建筑物或地下管線管溝，城市主要干道等，對基坑邊土體的水平位移控制要求不甚嚴格時可選用土釘墻、

土釘墻結合預應力錨桿、懸臂排樁等。2.3臨近基坑邊有重要建筑物或地下管線管溝，城市主要干道等，對基坑邊土體的水平位移控制要求嚴格時可選用支錨式排樁

、支錨式地下連續墻、組合式支護等。3.基坑支護方案選型時還要考慮工程工期及施工條件等因素。3.1工期要求較短時可選用坡率法、土釘墻、

土釘墻結合預應力錨桿等。3.2攪拌樁重力式擋墻等施工工期相對來說較短。3.3懸臂排樁等施工工期相對來說稍長，而支錨式排樁

、支錨式地下連續墻、組合式支護等施工工期較長。3.4基坑周圍施工寬度狹小時可選用支錨式排樁

、支錨式地下連續墻、組合式支護等。4.不同的支護方案其造價差異非常大，就拿樁間止水方案來說，采用Ф550mm@450mm攪拌樁，其每米造價約60元左右，而采用Ф600mm@500mm旋噴樁，其每米造價約220元左右，相差近4倍。基坑支護方案中坡率法、土釘墻、

土釘墻結合預應力錨桿、攪拌樁重力式擋墻等造價較低，而支錨式排樁

、支錨式地下連續墻、組合式支護等造價較高，懸臂排樁造價介于兩者之間。基坑支護方案選型需綜合考慮各方面的因素，按照平安、可行、合理、經濟、施工簡便的原那么及考慮對周圍環境影響等因素進行各種方案的比較，選定最優方案，再進一步細化，最后形成平安合理、技術可行、工期合理的設計方案。下面就信華花園二期工程實例提出幾點看法，以供大家探討。四．信華花園二期基坑支護方案選型：1.地質情況及基坑深度:1.1地質情況：場地頂部5米左右為已沉積約8年的回填土〔局部鉆孔揭示含有磚塊，混凝土塊等建筑垃圾〕，稍密狀；其下部10米左右為粘土〔局部鉆孔揭示含有0.60～3.30米厚砂層，該層標貫錘擊數大局部在15擊以下，局部到達18甚至20擊〕，粘土土質較好，從可塑到硬塑；再下部為強風化巖至微風化巖。勘察時枯水期地下水位在1.40～3.80米，主要以上層滯水、砂層孔隙潛水為主，粘土層透水性較差。1.2基坑深度:信華花園B2地塊建筑設兩層地下室，結構底板面標高-8.300米，底板墊層底標高-8.950米，自然地面標高-1.000，從自然地面算起基坑開挖深度7.900米，局部邊承臺處開挖深度10.450米，基坑周長426米；信華花園C2地塊建筑設一層地下室，結構底板面標高-5.000米，底板墊層底標高-5.600米，自然地面標高-0.500，從自然地面算起基坑開挖深度5.300米，東北邊大局部開挖深度8.500米，基坑周長285米。2.基坑周圍建筑物、道路及地下管線管溝情況：信華花園B2地塊基坑的北邊及西邊為正在使用城市道路，距基坑邊6米左右，路邊埋有大量的市政管線，因此對基坑變形要求較為嚴格，且局部邊承臺開挖深度10.450米位于基坑的北邊，而基坑的東邊及南邊為小區內場地，相鄰30米范圍內無建筑物，所以對基坑的變形要求相對較為寬松。信華花園C2地塊基坑的東北邊為正在使用城市道路，距基坑邊4.5米左右，路邊埋有大量的市政管線，因此對基坑變形要求較為嚴格，且大局部開挖深度8.500米，基坑的南邊相鄰3米左右為正在使用城市道路，相鄰18米為一高層建筑，而基坑的西邊及西南邊為小區內場地，相鄰30米范圍內無建筑物，所以對基坑的變形要求相對較為寬松，具體平面相對位置詳見附圖一。幼兒園用地C2地塊B2地塊會所入口施工道路3.綜合考慮各方面的因素進行基坑方案選型：信華花園B2地塊的北邊及西邊假設基坑產生較大變形，將危及緊鄰的城市道路及路邊埋設的市政管線，且局部開挖深度到達10.450米，故可選擇支錨式排樁

、支錨式地下連續墻、組合式支護等，而其中支錨式排樁

施工工藝成熟，相對造價較低，所以采用樁錨支護，為了充分利用現有場地，降低支護造價，基坑頂部3.0米范圍采取1：1的自然放坡，典型支護剖面參見附圖二。信華花園B2地塊東邊及南邊由于對變形控制較松，故可選擇造價較低的攪拌樁加錨桿的支護形式，為了充分利用現有場地，進一步降低支護造價，基坑頂部4.0米范圍采取1：1的自然放坡，典型支護剖面參見附圖三。信華花園C2地塊的東北邊對變形控制要求較嚴，且大局部開挖深度8.500米，故采用樁錨支護，在基坑頂部2.50米范圍采取1：1的自然放坡，典型支護剖面參見附圖四。信華花園C2地塊基坑的南邊緊鄰道路及高層建筑，且沒有可供放坡的場地，由于開挖深度僅5.30米，所以采用攪拌樁加錨桿的支護形式，典型支護剖面參見附圖五。信華花園C2地塊基坑的西邊及西南邊場地開闊，有放坡條件，且開挖深度僅5.30米，土質也還可以，所以采用坡率法，典型支護剖面參見附圖六。整個場地含水層主要在上部填土層及局部砂層中，基坑止水方案采用造價低廉的攪拌樁。五．信華花園二期基坑支護施工與設計的配合：1.局部砂層錘擊數過高導致攪拌樁無法施工：據勘查報告反映，局部鉆孔含有0.60～3.30米厚砂層，該層標貫錘擊數大局部在15擊以下，約三分之一到達18甚至20擊，以市場上正常出售的攪拌機械，標貫錘擊數在15擊以下時，實施攪拌并穿透該層是沒有問題的，但標貫錘擊數到達18甚至20擊時，實施攪拌是非常困難的，在支護設計時，考慮到僅局部鉆孔存在砂層且又大局部在15擊以下，砂層又不厚，故還是選用了造價低廉的攪拌樁，在施工中遇到困難時再進行處理。C2地塊攪拌樁施工后施工單位提出遇到砂層無法攪拌并穿透，為此專門召開了專題討論會，設計提出其在其它工程砂層到達18擊左右時可以攪拌并予穿透，希望施工方想想方法，后經了解，經過改裝的機械可以做到，但施工方說難以租到，最后決定進行局部修改，將標貫錘擊數超過15擊的少數地方改為造價較高的旋噴樁。2.工程及施工單位提出障礙物較多導致攪拌樁無法施工：據勘查報告局部鉆孔反映，上層約5米左右的填土中含有磚及混凝土塊等建筑垃圾，攪拌樁施工時碰到這些堅硬的塊狀物，導致施工困難，工程及施工單位提出將C2地塊東北邊的樁間止水方案由攪拌樁改為旋噴樁，其余部位改為擺噴墻，初步估算，假設C2地塊做此修改將增加支護費用60萬元以上，經過現場踏勘，對正在施工的C2，B2地塊的施工情況進行了詳細了解，B2地塊攪拌樁施工比較順利，而C2地塊卻頻頻出現問題，據勘查報告反映幾乎相同的地質情況，結果卻完全不同，從現場挖出的土來看，確實存在建筑垃圾的情況，經分析，勘查時較小的鉆孔及較大的鉆孔間距難以反映出場地的實際情況，C2地塊回填土中夾雜的建筑垃圾可能比B2地塊要多要復雜，鑒于此，為了不增加過多的費用，提出先清障再做攪拌樁的施工方法，既先將上部5米左右含有較多建筑垃圾的回填土按攪拌樁寬度挖出，再填入素土，隨挖隨填，工程及施工單位提出假設按此方法施工，將影響工期，因售樓時間已確定，是趕工期還是節省費用？最后集團領導決定以工期為重，C2地塊止水方案做了修改。3.基坑放坡影響施工運輸通道：B2地塊施工放線后，發現基坑東邊頂部放坡局部與施工組織設計的運輸通道發生沖突，占用了局部運輸通道，須取消放坡，為了滿足施工運輸通道的順暢，決定修改設計，將基坑頂部4.0米高4.0米寬范圍的自然放坡取消，改為直立，經計算，原攪拌樁加錨桿的支護形式已較難滿足要求，且基坑邊經常有重型運輸車輛通行，經反復比較后該部位改為樁錨支護形式。六．特殊的基坑支護簡介：1.逆做法：逆作法的根本施工方法與傳統的施工方法不同，傳統施工是由地基下面逐層做到屋面上的，而逆做法那么是先進行地面層結構施工，在完成樁墻工程后，再上下同步進行上部結構與地下結構的施工，逆作法基坑施工與常規基坑施工相比有三個顯著優點：一是縮短了結構施工總工期，傳統基坑施工方法施工工序是水平交接，且工序多〔包括臨時支撐的安裝與撤除〕，而逆作法基坑施工時上下部結構平行搭接，工序少，沒有臨時支撐、換撐、拆撐。基坑越深，縮短總工期的效果越顯著；二是降低了工程造價，大大節約了資源，逆作法與常規基坑施工相比，采用了“以樁代柱、以板代撐、以圍護代墻〞模式，省去了大量臨時結構，從而節約物質與人力資源；三是保護了環境，與順作工序相比，逆作工序樓板支撐剛度大，對周邊環境變形的可控性強，滿足了封閉施工的要求，減少施工噪音與揚塵污染，使現場作業環境更趨合理。2.采用內支撐：排樁加錨索及連續墻加錨索是深基坑經常采用的支護方式，錨索的施工費時且造價高昂，施加預應力時往往還會產生變形過大等不利因素，用內支撐代替錨索，不僅可以降低支護費用，還可以更加嚴格的控制基坑變形，其施工質量較錨索而言更容易控制，且直觀易辯。缺點是把施工空間分割成假設干個小區間，增加了地下室的施工工序。3.基坑支護結構作為地下室外墻：排樁及連續墻作為臨時支護結構，在地下室施工完成后，便失去了作用而被廢棄，排樁及連續墻需要消耗大量的鋼筋、混凝土