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蘭州某基坑加固搶險方案設計

文檔作者：梁得常，朱景，劉勇文檔來源：蘭州高陽房地產(chǎn)公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月25日
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2010年7月
第39卷第7期
施工技術
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY 105
蘭州某基坑加固搶險方案設計
梁得常，朱景，劉勇
(蘭州高陽房地產(chǎn)公司，甘肅蘭州730070)
[摘要】蘭州地區(qū)基坑開挖，常至黃土層、卵石層或泥巖層，因地下水作用，下部黃土層或泥巖層軟化，基坑出現(xiàn)軟
根現(xiàn)象，極易造成局部塌方。通過工程搶險實例分析了其中原因。同時提出了搶險方案、施工設計的具體措施。實
踐表明，上部加設預應力錨桿、下部加設豎向微型鋼管樁、木樁、加密網(wǎng)筋、加大混凝土體噴射厚度是蘭州地區(qū)基坑
搶險加固的有效措施。
[關鍵詞】預應力錨桿；鋼管樁；木樁；基坑加固
[中圖分類號]TU753．8 [文獻標識碼】A 【文章編號]1002．8498(2010)07-0105-03
Scheme Design on Foundation Excavation Strengthening in Lanzhou
Liang Dechang，Zhu Jing，Liu Yong
(Laazhou Gaoyang Real Estate Co．，Lanzhou，Gansu 730070，China)
Abstract：The foundation in Lanzhou was always excavated to loess layer，cobble layer or marl layer．
Because of underground water，loess or marl layer is easy soften，SO landslide happen frequently in the
foundation foot．By practical engineering，the authors analyze the landslide factors，and put forward
emergency scheme and construction technology．The practical strengthen effect shows that some measures
such a8 setting prestressed anchor in the
upper and vertical mini steel pipe pile in the bottom，wood pile，
densified steel bar mesh and thicken sprayed concrete are effective for strengthening foundation landslip in
Lanzhou area．
Key words：prestressed anchor；steel pile pile；wood pile；foundation excavation strengthening
從20世紀后期開始，土釘支護已逐步占領蘭州基
坑支護的主導地位。從最初的完全樁支護，逐步過渡
為大部分采用土釘支護、重點工程或工程的重點部位
采用樁支護，其中相當部分完全采用了土釘支護，工期
明顯縮短，工程造價顯著降低。
蘭州地區(qū)基坑開挖范圍內(nèi)地層自上而下：①雜填
土、黃土狀粉土層。雜填土，一般松散，常為磚塊、卵石
及生活垃圾，黃土狀粉土常見濕陷性和中高壓縮性；②
卵石層摩擦角大，一般為35。一450，黏結力常為3—
8kPa，但因機械開挖、坑壁太陡等原因，臨空層易脫落；
③砂泥巖根據(jù)砂、泥含量不同，分為砂巖和泥巖，呈
橘紅色，遇水易崩解，上部2—10m常為強風化。
根據(jù)該三層的土質(zhì)、厚度和基坑的深度、地下水等
情況，開挖至粉土層或泥巖層后，使基坑根部出現(xiàn)不同
程度的軟根現(xiàn)象，極易造成局部塌方。
l工程概況
蘭州石化十二街區(qū)B區(qū)地下車庫基坑加固，場地
位于蘭州市西固區(qū)福利路南側，支護深度原設計為
10m，后要求在原支護深度基礎上繼續(xù)向下開挖2．5m，
施工方在沒有繼續(xù)加強支護的條件下完成加深開挖，
基坑出現(xiàn)明顯變形，最大裂縫達3cm，且有進一步擴大
趨勢，將超出設計變形臨界值?；涌颖谕鈧壬喜坑?
兩條天然氣管線，引起了建設管理部門的高度重視。
2搶險方案設計
2．1加固設計需考慮的問題
原方案支護完邊坡是穩(wěn)定的，在加深2．5m基坑下
挖情況下，基坑整體失穩(wěn)，裂縫發(fā)生在距基坑邊9m位
置。首先采取土方回填、壓坑壁底部的方法，使邊壁暫
時穩(wěn)定。然后采取加設預應力錨桿和坑壁底部豎向微
型樁、分段支護的方式，使基坑變形收斂、坑壁穩(wěn)定。
具體措施如下。
1)在上部土層中，設置2排預應力錨桿，長19m，
排距、間距均為3m，呈梅花形交叉布置，以此增大坑壁
[收稿日期】2010-01—12
[作者簡介】粱得常，蘭州高陽房地產(chǎn)公司高級工程師，甘肅省
蘭州市安寧B：-E家崖247—1號730070，電話：(0931)7667796，
E—mail：liangdechang@163．corn
萬方數(shù)據(jù)
106 施工技術第39卷
支護抗力，限制坑壁變形。
2)邊坡加固方案如圖l所示。虛線部分為第1次
支護措施，由于自地表9m以下全部為飽和粉質(zhì)黏土
層，第1次支護時就出現(xiàn)坡腳土外涌和不穩(wěn)情況，現(xiàn)需
要在原有邊坡的基礎上繼續(xù)下挖2．5m，原施工的6m
長豎向花管深度不夠，已不能滿足安全要求。為克服
飽和土的深層滑移，塌方部位加設2排豎向花管，花管
伸入基底1．5—2．0m，均作注漿處理，以期有效改善飽
和土體的力學性能。
●40&amp;amp;020
—O＆啪
圈1邊坡加固剖面
Fig．1 Profile of slope strengthening
3)在豎向花管之間加設密排木樁，木樁長4m，間
距不大于50cm，并和豎向花管可靠連接，以有效克服
邊坡下挖過程中飽和軟土體外擠現(xiàn)象，確保施工過程
穩(wěn)定性。同時，為確保下部豎向花管、木樁與土釘?shù)目?
靠連接，對原有坑壁下部3排土釘用人字形加強筋相
連，并對支護面層進行補強復噴處理。
4)預應力錨桿施工完畢，用水灰比為l：0．5的稀
水泥漿對地表裂縫作灌漿處理，防止地表滲水影響基
坑坑壁穩(wěn)定。
放置豎向花管、密排木樁為施工應急措施，未進行
計算。僅對預應力錨桿長度進行了計算。假設裂縫深
度為基坑深度的1／2，按太沙基有裂縫土體主動土壓
力分布理論，上部裂縫導致土壓力損失：
層．=0．2yHK．×0．25／／／2+0．21／HK．×‘
0．25H=170．9kN／m
式中：y為土的容重，取18kN／m’；日為坡高，取17m；墨
=tan2(45。一妒／2)=0．438，9為土的內(nèi)摩擦角，取
23。。
每延米預應力錨桿提供的主動拉力：
T=1rLDm／d=217．7kN／m
式中：L為錨固段長度；D為錨孔直徑；f為界面黏結
力；n為排數(shù)；d為間距。
安全系數(shù)K=T／E．=1．27，坑壁滿足穩(wěn)定性要求。
2．2確保基坑施工穩(wěn)定性的技術措施
1)在施工過程中建立動態(tài)設計體系。因下部土體
變形大，將觀測點設在平臺位置，開挖過程中，注意監(jiān)
測每層土釘支護前后的變形量和變形速率，保證坑壁
的總位移量控制在安全范圍之內(nèi)，因坑壁已有變形，故
限定總變形量不得超過1cm，并通過測量已有裂縫的
寬度來輔助監(jiān)測。
2)結合主體施工特點，為做到基坑加固安全萬無
一失，將邊坡下挖分為2段進行，且每段分2層開挖，
深度不超過1．3m，以控制施工過程中的邊坡變形。
3)上部復噴錨頭采用人字形粗網(wǎng)格連接，以提高
整體剛度和確保土釘面層與豎向花管的可靠連接。
通過以上措施，為該基坑坑壁提供了足夠的側向
抗力，使預應力錨桿、原土釘墻、豎向花管形成了整體，
從而保證基坑坑壁的安全。
2．3 網(wǎng)噴混凝土護面設計
網(wǎng)噴混凝土護面的作用主要是限制土釘之間土體
變形，將土體側向壓力有效地傳遞給土釘，并調(diào)整相鄰
土釘?shù)氖芰顟B(tài)。根據(jù)注漿土釘?shù)氖芰Ψ治觯^頭和
面層受力較小，因此面層不必太厚。網(wǎng)噴混凝土護面
參數(shù)為：支護護面網(wǎng)筋為枷．5@250×250，噴射混凝
土厚度為8cm，強度等級為C20。噴射混凝土配合比
為：水泥：砂石：水=l：4：0．4。根據(jù)地質(zhì)條件的不同，
增加添加劑。為保證錨體和豎向花管的可靠連接，采
用毋14粗網(wǎng)格壓枷．5@250×250鋼筋網(wǎng)片。
2．4注漿設計
‘。錨孔采用洛陽鏟或麻花鉆成孔，孔底壓力注漿，水
灰比為0．5。由于水泥注漿體的強度遠大于土體強
度，因此，預應力錨桿設計中水泥漿體的強度不是控制
參數(shù)，但要求注漿飽滿。
錨桿孔徑130mm，采用咖28鋼筋，雙面搭接焊縫長
度不得小于5d，若單面焊搭接不得小于lOd，對中支架
間距約1．7m；鋼管土釘采用弘0鋼管加工制作成花
管，花管制作孔徑6—8ram，間距300mm，端部2m不設
置小孔，孔與孔之間呈梅花形布置，小孔口部焊倒刺。
3土釘支護施工設計
3．1動態(tài)設計和信息化施工
基坑開挖支護是一項綜合性的巖土工程問題。它
既涉及土力學中典型的強度和穩(wěn)定問題，又與變形問
題密切相關；同時還涉及土與支護結構相互作用問題。
基坑在開挖過程中，受多種因素影響，而且是復雜多變
的。如側向土壓力、土釘內(nèi)力、土體應力應變、實際土
質(zhì)參數(shù)、臨時堆載等。這就產(chǎn)生設計結果與實際狀況
的差別，故需通過動態(tài)設計，用施工過程中采集的各種
信息對支護結構進行逐次分析，修改原設計中不符合
實際的部分，以保證基坑坑壁的穩(wěn)定。
3．2位移監(jiān)測
通過土釘支護監(jiān)測，可隨時掌握基坑周邊環(huán)境的
萬方數(shù)據(jù)
2010 No．7 梁得常等：蘭州某基坑加固搶險方案設計107
變化以及支護土體的穩(wěn)定狀態(tài)、安全程度和支護效果，
為設計和施工提供信息。通過信息反饋體系，可及時
修改支護參數(shù)、改善施工工藝、預防事故發(fā)生。本基坑
支護段擬設位移、沉降觀測點各3個。
3．3施工工序
施工流程：制錨-+開挖基坑或修坡-+鉆孔送錨一
注漿一修坡編網(wǎng)一噴射混凝土一開挖或?qū)ο聦油列奁?
處理。
為避免因基坑開挖引起土體應力場和應變場的過
大變化，基坑必須分層分段開挖，邊開挖邊支護，不得
超挖。
3．4 回填土方開挖與支護的配合
施工中回填土方的開挖作為支護方案的主要配合
工序，開挖時嚴格按照支護施工進度與需要，合理安排
開挖機械與土方外運車輛。為確保回填土開挖過程中
坑壁的穩(wěn)定性，盡可能減少坑壁的沉降量與位移，減少
坑壁的應力集中，回填土方開挖分以下幾個步驟。
1)根據(jù)上部19m預應力錨桿的施工進度，開挖二
層臺面以上回填土方，以確保上部預應力錨桿順利施
工；二層臺面以下回填土開挖必須在上部預應力錨桿
施工完開始。。
2)施工平臺內(nèi)側設豎向花管，并作注漿處理；二層
臺面以下回填土首先開挖至已作噴錨支護的底邊，并
完成外部豎向花管和木樁的施工及平臺下原混凝土面
層的復噴工作，特別注意原土釘和豎向花管及木樁的
連接工作。
3)未支護土方開挖分兩段和兩層完成，首先分為
南北兩段，每段施工長度約26m，施工完第1段，施工
主體筏板并回填后，再施工第2段。
4)每段分兩層施工，每層深度約1．3m，第2層噴
錨支護的開挖可再分為南北兩段完成，每段長約13m。
每開挖完一段或一層，應及時對邊坡進行噴錨支護。
待支護面具備一定強度后，再開挖下一段或下一層。
5)開挖的同時應注意監(jiān)測邊坡沉降與位移，確保
邊坡穩(wěn)定。
4安全措施
因土方開挖卸載等引發(fā)坑壁局部塌方、不均勻沉
降乃至坑壁失穩(wěn)等現(xiàn)象時有發(fā)生，對該類問題應特別
注意。
1)變形過大，地表出現(xiàn)裂縫①順裂縫注入純水
泥漿或水泥與水玻璃的混合液，以防止地表水浸入裂
縫，減小土體自身抗滑面的剪力面和剪應力；②在裂縫
外側一定距離處布設錨樁，用拉筋與網(wǎng)筋護面相連，穩(wěn)
定變形土體；③加密施作錨桿，掛雙層網(wǎng)或加斜支撐后
噴射混凝土以加固變形土體。
2)松散壤土和局部軟塑、流塑黏性土及局部塌方
段處理方法：①采用分小段開挖的方法，開挖長度減少
至3—5m，深度控制在lm左右；②修整后的作業(yè)面根
據(jù)情況先噴射一薄層混凝土，或直接構筑鋼筋網(wǎng)、噴射
混凝土，待混凝土凝結后，再鉆孔送錨；③將邊坡簡單
清理成斜面，待鉆孔送錨后，再修整邊坡、掛網(wǎng)、噴射混
凝土。待混凝土凝結、邊坡穩(wěn)定后，在坡腳位置打入豎
向微型樁，形成復合土釘，再開挖下層土體，并根據(jù)變
形情況，適當加長加密下一層錨桿的施作，避免土體的
二次剝落和變形。
5結語
蘭州地區(qū)基坑支護難點主要是開挖至黃土狀粉土
層或泥巖層時，下部的粉土層或泥巖層遇水易軟化。針
對基坑的軟根現(xiàn)象，處理該問題的典型措施為：①提前
加設豎向微型樁，與上部土釘可靠連接，開挖后，用網(wǎng)筋
與豎向微型樁可靠焊接，迅速噴漿封閉處理，防止含水
層進一步軟化；②加密網(wǎng)筋，一般網(wǎng)筋間距為拍．5@250
×250，可根據(jù)含水層軟化情況，將其間距調(diào)整為@200×
200或@150 x150；③加大混凝土體噴射厚度，一般噴射
厚度為8cm，可調(diào)整至lO一12cm，必要時采用雙層網(wǎng)筋
或加設加強筋；④若基坑上部有重要建筑物或基坑為超
深基坑，可在上部設置預應力錨桿，以有效限制坑壁和
地表變形。本工程采取加固措施后，最大側向變形僅
6mm，滿足加固設計要求，效果良好。
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