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1、1浅谈深基坑开挖支护现状分析及其对策摘 要：探讨了深基坑工程开挖支护的特点及现状，分析典型基坑开挖支护出现的一些问题，提出了一些行之有效的建议及措施。关键词：基坑开挖；施工；支护1 深基坑工程特点及现状1.1 基坑越挖越深或为了使用方便，或因为地皮昂贵，或为了符合城管规定及人防需要，建筑投资者不得不向地下发展。过去建 12 层地下室，即使在大城市也不普遍，中等城市更为少见。现在在大城市、沿海地区尤其是特区，地下 34 层已很寻常，56 层也有。因此基坑深度多在 1016m 间，在 20m 左右的也为数不少。1.2 工程地质条件越来越差这一点在某些沿海经济开发区较为突出。1.3 基坑周围环境复杂
2、重要高层和超高层建筑集中在人口稠密、建筑物密集的地方，并紧靠重要市政公路。而此处原有建筑结构陈旧，地上与地下管线密布。因此，基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定，也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。1.4 基坑支护方法众多诸如人工挖孔桩，预制桩，深层搅拌桩，钢板桩，地下连续墙，内支撑，各种桩、板、墙、管、撑同锚杆联合支护，此外还有锚钉墙等。2 深基坑工程事故的分析通过工程事故实例的调查分析，对其原因提出如下看法：2.1 设计方案失误 （1）方案选择错误。2此类工程事故出现较多，如济南某大厦工程，位于繁华市区，地上 23 层，地下 3层，基坑深 12m，场地狭窄，东、南、北三面距建筑物较近。施工单
3、位提出，采用大直径灌注桩，设一土层锚杆，桩顶设混凝土圈梁的桩锚支护体系，需费用约 100 万元。建设单位提出，部分采用 800 悬臂灌注桩，部分采用 150 钢管悬臂桩，部分放坡方案，费用 40 万元。结果按建设单位方案：西侧采用 10.3 放坡。东、南、西北浇筑 C30 的 800 悬臂灌注桩 57 根，1800，桩长 18m，悬臂 12m，入坑底 6m。北部用 150 钢管悬臂桩 7 根，1000，桩长 15m，悬臂 12m，入坑底 3m。结果几次断桩，塌方来势凶猛，均在瞬间发生，共造成坑内土方堆积 3000m3，断桩 23 根，桩倾斜 2 根，7 根 150 钢管歪倒。可见，基坑支护必需
4、认真对待，绝不能为节省费用，随便定个方案。经分析，原先施工单位提出的方案还是可行的，建设单位乱定方案，不科学办事，结果是浪费了投资，拖延了工期，欲速则不达。（2）实施方案与设计方案不符。（3）止水帷幕力度不当。如南京交通银行大楼，地上 28 层，地下室 1 层，基坑深 6.7m。设计方案是：支护采用 800 悬臂灌注桩，1000，桩长 14m，在桩顶设 800500mm 圈梁，桩嵌入坑底 8.8m；防水及降水在排桩背后设高压旋喷混凝土，形成止水帷幕。坑东侧 42m长，距房屋 15m 左右，采用 11 放坡开挖。在坑内设 3 个深 20m 管井作为降水井。实施方案是：基坑加深 0.7m 至 7.
5、4m，桩长改为 13m，桩嵌入坑底 5.6m。放坡面因场地限制改为 10.30.5。为抢进度，桩顶圈梁未施工即开始挖土，且一次挖到设计标高。基坑开挖后，东南角桩间出现大量涌泥和流沙，支护结构向基坑内侧移位达 20cm 以上，桩后形成 510cm 地面裂缝，放坡地段滑移失稳，降水井失效，以至东南面的和平电影院严重开裂破坏，被迫停止拆除，北侧湖南路路面开裂，被迫采用土层锚杆加固，直接经济损失 100 多万元。可见，不按原设计方案施工，灌注3桩与喷射混凝土未形成止水帷幕是基坑事故的主要原因。2.2 设计计算错误（1）锚杆计算错误。如石家庄某高层建筑，建筑面积 10 万多平方米，地上 28 层，地下
6、4 层，基坑深达 20.5m，东西长 120m，南北宽 100m。基坑用 600 灌注桩，1000，桩长 20m，入土 5m，混凝土强度为 C25，配 12 根 22 的级钢筋，桩顶设帽梁，帽梁顶砌5.5m 高 370 砖墙作护墙，墙内有构造柱及压顶圈梁。护壁桩设三道 130 锚杆：第一道锚杆长 15.5m，2000；第二道锚杆长 20m，1500；第三道锚杆长18m，1000。用槽钢与护壁桩相结合。1993 年 9 月 12 日，施工完西部坑底垫层，施工管理人员发现基坑西部护壁桩间成片掉土，并有渗水现象，顶部砖墙外倾，顶部地面出现裂缝。9 月 15 日西侧北部有部分腰梁槽钢脱落，部分锚杆螺母
7、松动。施工人员将槽钢补焊接上，拧紧螺母。在坑顶局部挖土卸载。9 月 16 日下午 5 时左右，基坑西部南北约 50m 的护壁结构迅速倒塌，折断钢筋混凝土桩 48 根，倒塌边缘距坑边约 13m，护壁桩折成三段，折点分别在第二、三层锚杆处，第一层锚杆从土中完全拔出，第二、三层锚杆锚头拉脱，腰梁扭断开。经分析计算，第一道锚杆的锚固长度需 25.630m，第二道锚杆的锚固长度需 2225m。可见倒塌的主要原因是设计中完全拔出，第二、三层锚杆锚头拉脱，腰梁扭断开。经分析计算，第一道锚杆的锚固长度需 25.630m，第二道锚杆的锚固长度需 2225m。可见倒塌的主要原因是设计计算错误所导致。 （2）支护桩
8、嵌入深度不够。上海某工程基坑采用深层水泥搅拌桩做支护，基坑开挖深度 57m，桩长 12m，嵌入深度 5m。开挖到 5m 时未发生事故，但开挖到 7m 时，发生管涌，涌砂涌水。由于大量砂土冒出，最终导致支护结构全部倒塌。仅加固费就增加投资 30 万元4（原支护结构费 80 万元），工期延长 2 个月。经对管涌计算知，支护桩嵌入深度需7m。2.3 施工管理方面的问题（1）严重超挖，不遵守分层分段开挖原则；（2）坑边过量堆载；（3）管理混乱。3 建议及对策3.1 坚持分层分段开挖与支护的原则边坡破坏有一个从局部开始，逐渐扩大的过程。首先产生局部破坏的部位为突破点。当某部位土体应力达到或超过其强度时，
9、突破点开始破坏，并引起周围土体力学性质的变化和临近部位应力的升值，使破坏面扩大。边坡开挖后，破坏了原自然土体的三向受力状态，在开挖面附近产生一个高能区。其中一部分能量传给周围土体，一部就成为使土体变形的动力。对近于直立的边坡，若一次开挖深度太大，积聚的能量就很大，有可能成为破坏的突破点而产生塌方。所以施工中必须控制开挖面的长度与深度，并进行快速支护，使支护尽早发挥效能，达到控制和消灭破坏突破点的目的。分层分段开挖并支护有利于边坡能量的释放。前期开挖掘层段的能量有一部分通过锚体传到土层较深部位，有一部分受已施工面板影响留在坡面浅层部位。当下一层段开挖后，就被后期开挖段吸收并释放。因此，分层分段开
10、挖并支护的施工方法也是一个能量释放的过程，最后总的开挖能量留在坡面的较少，这对整个破面的稳定是有利的。3.2 支护结构的发展（1）从结构受力改变结构形式。闭合拱圈挡土、连拱式基坑支护，都是将平面结构改变为空间支护结构，利用拱5的作用，一方面减小土对桩的侧向压力，另一方面将结构受弯变为拱圈受压，充分发挥混凝土的受压特性，降低了工程费用。（2）从施工方法上改变。桩墙合一地下室逆作法，是将基坑支护桩和地下室墙合在一起，将地下室的梁板作为支护，从地下室顶往下施工，地下室外墙也施工。它的优点是节约投资，在地下水丰富、不易降低水位地区，尚须作防水帷幕。（3）发展新的支护方法。喷锚网支护法、锚钉墙法在工程中得到应用，并显示了显著的经济效益。
