典型地质条件下的基坑支护对策 及支护设计中的若干

1、L.S.Z 2010.6需要关注的软土特性由软土引起的基坑事故支护措施边坡稳定验算对相邻建筑物的保护软土地区超深基坑支护设计案例软弱土层推测滑动面道路住宅钢筋混凝土挡墙挤淤垫层 概况概况：主体结构采用钢筋混凝土挡墙。为施工挡墙，先放坡开挖至基础底面。因右侧有道路及住宅，放坡受到一定限制。挡墙建成后尚未回填墙背土，部分段即被推动，变形以水平位移为主，主体结构本身尚完好。评议评议：土质软弱，放坡坡率因场地限制不可能更缓，挡墙基础底面仍有软土，挤淤垫层不足以阻挡边坡土体的滑移，是导致挡墙位移的主要原因。在此情况下，主体不宜采用挡墙，而应采用刚性较大的排桩（或墙） ，既作为渠道永久性的侧墙。又可起到超

2、前支护的作用，还可以少挖土方，确保附近道路、建筑物的安全。（仅代表个人意见）宜设置的超前支护（替代方案）拟加设的渠底支撑至对边 分布于侧壁，厚度不大，可能引起开挖过程中的局部破坏分布于坡脚、坑底，厚度不大，可能引起边坡的整体破坏或坑底隆起破坏分布于侧壁至坑底以下，厚度很大大，可能引起边坡的整体破坏或坑底隆起破坏，支护结构缺乏可靠的嵌固条件 短桩超前支挡分阶放坡，叠置编织沙（土）袋挡淤 卸土减载，短桩超前支挡。卸载程度以满足坑底软土抗隆起稳定要求为准 不具备卸土减载条件时，可采用复合喷锚支护，前缘设置水泥土桩排，锚杆与竖向支护体联结。利用支护体系的遮拦、侧封作用保持软土层的稳定 当软土层较厚，上

3、述措施难以奏效时，可考虑水泥土重力式挡墙支护 要点： 1、挡墙应穿过软土，置于较好土层中 2、挡墙高宽比应符合要求，必要时可向被动区延伸，形成变截面挡墙 3、宜采用实腹式，如用格构式，应保证必要的置换率，如 70% 。应有保证其整体性的构造措施，包括、设置钢筋混凝土盖板、插筋连结等WiQioWiQioii /( sinsintancos11111TRTRkWQWQWQlchdniiiinniiiiiniiiiniiui湖北省地方标准）坡脚圆坡底圆A：针对水平分布软弱夹层的折线滑动面分析B：针对不规则界面的折线滑动面分析C：加固体外轮廓的折线滑动面分析 计算方法：分块传递系数法，计算方法：分块传

4、递系数法，根据土层分布情况设定最不根据土层分布情况设定最不利滑动面，并进行分块利滑动面，并进行分块ABCHq0bOAOAOA=HPR u实际剖面概化模型P/Ru1.80 两类极限承载力公式:（ 抗隆起问题实际上是坑底软土在边坡土重量作用下的承载力问题） 1、无重量介质, 解析解: 如 Plantdl公式 2、考虑介质重量, 近似解, 如太沙基公式, 索科洛夫斯基数值解湖北地方标准方法： 索科洛夫斯基数值解坑底软土 维持原土层的c、值不变，将加固体作为增强体或抗滑体参与计算 1、增强体计算 提供水泥土的等效c值，按滑弧通过增强体的截面计算抗力。 2、抗滑体计算 将滑弧以下视为嵌固深度，用“m”法

5、计算抗力。这种方法有一定理论依据，但只适用于下端嵌固条件较好，截面较大的桩。R 假定桩在滑动面处位移为，可按“m”法求出抗力R，加入总抗滑力中。在极限条件下为40mm，建议对一级基坑取10mm；二级取20mm；三级取40mm软土特厚，支护桩“悬浮”在软土中，易发生“踢脚”软土很厚，支护桩虽进入好土中，易发生前倾软土很厚，支护桩虽进入好土中，上端加支撑，易发生“鼓肚” 说明：1、加固除避开工程桩 外，尽可能形成实体2、注意加固体与支护桩墙的紧密连接3、上部空孔段宜适量喷灰（约8%），以免坑内软土过分扰动影响土方施工作业4、加固可采用深搅或高喷，事后应进行质量抽检hahb在ha范围内被动区“m”值

6、按加固土取值，一般可取8000kN/m4ha宜为46mhb宜为23m45+/2是否加设支撑视开挖深度而定被动区加固是在深厚软土地区基坑支护中的有效措施，可较好控制支被动区加固是在深厚软土地区基坑支护中的有效措施，可较好控制支护桩的位移，减短桩长，并有利于保护加固范围内的工程桩，改善坑护桩的位移，减短桩长，并有利于保护加固范围内的工程桩，改善坑底施工作业条件。下面是武汉地区的具体作法。底施工作业条件。下面是武汉地区的具体作法。如工程桩为预制桩（或者钻孔灌注桩已经施工）：如工程桩为钻孔灌注桩，尚未施工，宜先施工被动区加固，再施工灌注桩支护桩工程桩 家园人防地下室基坑，坑呈长条形，两旁均分布有采用桩

7、基础建筑物，与地下室边轴线距离仅4m。坑内工程桩为小口径管桩。场地范围内软土层厚度大，软土层底深度达1521m。基坑开挖深度3.84.8m。考虑到如果开挖后支护变形大，将引起建筑物下的淤泥侧向流动，危及建筑物的安全。因此决定除侧壁复合喷锚支护外坑底全面加固。为尽可能减少加固工作量，中间留有椭圆形洞。因此称加固体为“多孔板”。实施效果良好，坑边建筑物及坑内工程桩均安全无恙。部分坡段未作坑底加固，发生了边坡破坏。平面示意图剖面示意图 开挖深度3.8-4.8m1521m（2004年） 一、地连墙施工地连墙施工 槽段宽达6m，形成的临空面大，应力解除面大，对软土地基和深厚软土层中的桩基可能产生不良影响

8、。对重要建筑物当地连墙施工距离很近时，应考虑先用高喷加固槽壁。高喷加固还有利于顺利成槽，保证混凝土浇灌质量，避免发生挖斗被陷的事故。 二、高喷施工高喷施工 高喷多用于支护、隔渗、托换，连续高强度的喷射对软土地基可能产生扰动，宜采用间隔分序的方法施工。 三、长螺旋后注浆桩施工长螺旋后注浆桩施工 施工方法是先将长螺旋下旋到位，然后提升，边提升，边注入水泥土浆。若施工控制不当，提升过快，则提升将产生抽吸作用，引起侧壁淤泥塑流，使周边建筑物受到影响。应严格控制施工，先注浆后提升，避免孔底出现真空状态。 四、预制桩施工预制桩施工 静压或锤击沉管桩为挤土型桩，在粘性软土层中将产生高超孔隙水压力，导致软土强

9、度衰减，地面先隆起后下沉，对建筑物产生不良影响。应注意控制施工顺序、速度，或事先设置排水砂井，避免产生超孔隙水压力，或使超孔隙水压力能尽快消散。 五、静压注浆静压注浆 粘性软土不具备可灌性。高压注浆只会产生劈裂，劈裂之前，会引起高孔隙水压力，导致软土强度下降。一般不主张在淤泥、淤泥质土层中静压注浆。填土淤泥淤泥淤泥质粘土粉质粘土夹粉土粉砂粉细砂1.7m0.5m4.5m11.2m3.8m1.2m19m汉口某基坑工程：汉口某基坑工程： 一、设一、设4层地下室，层地下室，开挖深度一般开挖深度一般1719m，局部接近局部接近20m。 二、处于深厚软土二、处于深厚软土地带，整个侧壁基本地带，整个侧壁基本

10、都是淤泥或淤泥质土。都是淤泥或淤泥质土。 三、坑底已经揭露三、坑底已经揭露承压水含水层。承压水含水层。 四、周边环境复杂，四、周边环境复杂，必须确保环境安全。必须确保环境安全。基坑平面基坑平面一一期期工工程程二期工程二期工程设计难点设计难点 设计难点：设计难点： 一、竖向支护选择：连续墙价格高，排桩刚度不足，变形难以一、竖向支护选择：连续墙价格高，排桩刚度不足，变形难以控制。控制。 二、为控制变形，必须设置内支撑。若设置三道内支撑，施工二、为控制变形，必须设置内支撑。若设置三道内支撑，施工较为方便，但难以控制变形；若设置四道内支撑，对变形控制较较为方便，但难以控制变形；若设置四道内支撑，对变形

11、控制较有利，但增加施工难度。有利，但增加施工难度。 三、坑内软土厚度大，不利于土方开挖作业，开挖过程中容易三、坑内软土厚度大，不利于土方开挖作业，开挖过程中容易对支护设施、降水管井造成损害。对支护设施、降水管井造成损害。 四、地下水控制可供选择的方案有：五面隔渗、封降结合，或四、地下水控制可供选择的方案有：五面隔渗、封降结合，或者仅侧壁落底帷幕隔渗，辅以坑内降水。两种方法不仅需要很高者仅侧壁落底帷幕隔渗，辅以坑内降水。两种方法不仅需要很高的资金投入，施工难度也很大。的资金投入，施工难度也很大。 五、软土层深厚，降水容易引起周边地面沉降。如何尽可能减五、软土层深厚，降水容易引起周边地面沉降。如何

12、尽可能减轻降水对环境的影响。轻降水对环境的影响。一、采用1500mm钻孔灌注桩1700mm支护，桩长约 29m。部分段加被动区加固。二、设置4道内支撑，计算变形3439mm。三、坑底设置中深井降水。预计降幅1720m，预 测周边沉 降100120mm。四、为尽可能减轻降水对环境的影响,设置侧壁桩间高喷帷 幕，深度延伸至支护桩底。高喷桩 径600mm，基底以 下 3m范围内加大至800mm。一期一期二期二期110m70m 一、二期地下室是连通的，因征地原因分先后进行。后情况改变，改为同时施工。但分界线上的支护桩已经提前施工，形成障碍。设计单位决定保留这些支护桩，因此左右两部分内支撑仍分别布置。软

13、弱土层软弱土层1、计算表明，即使坑底满、计算表明，即使坑底满堂加固，因开挖深度太大，堂加固，因开挖深度太大，变形仍难以控制。变形仍难以控制。2、坑底以上软土分层加固，、坑底以上软土分层加固，犹如超前设置多道暗撑，犹如超前设置多道暗撑，设置支撑后再挖除。这样设置支撑后再挖除。这样支护桩始终处于被控状态。支护桩始终处于被控状态。3、此方法效果无疑是理想、此方法效果无疑是理想的，但费用高昂，难以实的，但费用高昂，难以实施。施。承压水含水层承压水含水层老粘性土的特性基坑工程中与老粘性土有关的事故处理对策成功案例普通锚杆加长锚索竖向微型桩工程概况：一、开挖深度10m左右，侧壁至坑底主要为老粘性土二、支护

14、设计特点 1、用普通锚杆形成加筋土挡墙 2、用加强锚索对加筋挡墙再次实行锚固 3、竖向微型桩能起到加强面板刚度、有效分配加长锚索锚固力的作用，同时也起到超前支护作用三、实施效果 因工程停工一段时间，基坑开挖到位后空置近一年之久，仍然安全。2004年一场暴雨，同时不下6个类似地质情况的基坑发生事故，而本基坑依然安全无恙紧邻坑边的需要保护的4层楼房老 粘 性 土10m微型桩一、 一、武汉地区水文地质条件复杂，因地下水引发的基坑工程事故很多。基坑支护设计必须重视地下水控制。将支护与地下水控制分割的做法是很不妥当的。 二、对浅部粉土层和下部过渡层应以隔渗为主 1、隔渗帷幕宜封闭全部交互层。 2、隔渗帷

15、幕可采用高喷、深层搅拌施工。高喷价格高，效果多不理想。深层搅拌（粉喷、浆喷）施工帷幕不应少于两排，搭接不少于15cm。推荐采用多头深层搅拌。 3、有条件时宜采用SMW工法水泥土连续墙或钢筋混凝土地连墙，支护兼隔渗。 三、对深部承压水含水层采用管井降水技术成熟，但为了尽可能减轻对环境的影响，仍应对降水进行控制。 1、降水管井宜采用中深井，不宜采用完整井。 2、能进行减压降水的不进行疏干降水。 3、严格控制出水含砂量不大于1/100000。 4、坑底为交互层时，井管结构应有利于疏导交互层的水向下进入滤管。 5、配合施工进度，对降水进行动态管理，目标是尽可能减少抽水量，缩短抽水延续时间。 6、回灌措

16、施收效甚微，一般不必考虑。粘性土交互层砂层隔渗帷幕 即使在管井降水条件下，过渡层水头下降也有滞后现象，仍有可能发生侧壁管涌或坑底突涌。 要疏干过渡层中的水相当困难。 设置可靠的侧壁帷幕是目前推荐的办法。帷幕底原则上应穿过交互层。 经验表明，高喷帷幕多不可靠，提倡采用多头深搅，或SMW工法。有条件时采用地连墙。 如采用普通深搅(粉喷或浆喷)施工帷幕，不应少于两排，对直径500mm的水泥土桩，纵向搭接150mm，排间搭接100mm。降水管井Ms=M1M2 （介于（介于0.15至至0.81之间）之间） M1与土类有关的系数与土类有关的系数 对于一般粘性土对于一般粘性土M1=0.30.5 对于粉质粘土

17、、粉土、粉砂互层对于粉质粘土、粉土、粉砂互层M1=0.50.7 对于淤泥、淤泥质土对于淤泥、淤泥质土M1=0.70.9 M2与降水维持时间有关的系数与降水维持时间有关的系数 维持时间在三个月以内时维持时间在三个月以内时M2=0.50.7；超过三个月；超过三个月M2=0.70.9niihiWiSSWEsM1静止水位动水位含水层含水层底板1、计算范围包括整个含水层2、采用分层综合法，最终沉降值等于有效应力增量除以压缩模量乘以厚度，分层计算求和3、压缩模量取值应考虑计算分层深度的初始应力，即按压缩曲线对应压力阶段的斜率进行计算4、某一时刻的沉降取决于固结排水过程5、历史降水引起的沉降量可以扣除水头下

18、降引起的有效应力增量一、在边坡稳定性分析计算中如何考虑水泥土加固体的贡献二、被动区留土对控制支护桩墙变形的作用如何估计三、双排桩支护如何设计四、分阶支护距离较近时如何考虑上下阶的相互影响五、” 初始变形”六、突涌验算中如何考虑过渡性含水层在边坡稳定性分析计算中如何考虑水泥土加固体的贡献 一、考虑加固作用， 调整原土层的c、值。由于加固是不均匀的，调整原土层的c、值似不合理。 二、维持原土层的c、值不变，将加固体作为增强体参与计算。为此需要提供水泥土的等效c值，按滑弧通过增强体的截面计算抗力。 三、以上计算方法没有考虑水泥土桩随土体位移的情况；没有考虑水泥土受弯（受拉）破坏的情况。所以是非常粗略

19、的近似方法。 四、以上方法，前者对于非均匀加固的情况而言似乎不合理，后者则假定前提过于简单，也很不理想。对于重要的基坑工程应慎用。当自然边坡安全稳定系数很低，指望加固体起到保持稳定的主要作用时不应使用。水泥掺入比（与加固土的重量比）水泥掺入比（与加固土的重量比）28天单轴无侧限抗压强度由试验确定，无试验数据时参照下列经验数据取值天单轴无侧限抗压强度由试验确定，无试验数据时参照下列经验数据取值水泥掺量为水泥掺量为15%时的时的fcuk ： 砂土：1.12.0MPa 粉土： 0.61.1MPa 粘性土： 0.51.0MPa 淤泥质土： 0.40.7MPa 淤泥： 0.30.5MPa （引自：加筋水

20、泥土桩锚支护技术规程CECS 147：2004）fqcu.ku3121qquj31qqul15. 0按按 fcuk确定强度设计值（以确定强度设计值（以 q j 作为等效作为等效 c 值）：值）：被动区留土对控制支护桩墙变形的作用如何估计被动区留土来控制变形。给设计计算带来的问题是如何对这一工况进行计算。 在基坑面积在基坑面积 大，不便于设置内支撑的情况下，可采用大，不便于设置内支撑的情况下，可采用中心岛法施工，可顺作、逆作，或部分逆作。支护设计应中心岛法施工，可顺作、逆作，或部分逆作。支护设计应适应各种不同开挖方式。适应各种不同开挖方式。中间开挖到位，周边留土施工中间主体结构利用主体结构设置水

21、平撑或斜支撑天津方法计算水平向基床系数K：K =m z反压土形状系数， 与反压土形状有关， =SFKH/SAGH松弛修正系数，可取0.5 1.0，根据经验确定 天津方法对我们是有启发的。但初步试算结果似乎对留土高度很敏感，而对留土宽度不敏感，因此认为还需要进一步改进。AMGLCFHEDENK反压土弹簧45+/2双排桩支护的设计计算 1、将双排桩及桩间土视为一体，假定主动土压力作用于后桩。将桩间土视为弹簧，土压力通过这些弹簧传递到前桩。前桩嵌固段的被动抗力按“m”法计算。 2、桩间土传递压力的多少决定于前、后桩的位移差和桩间土的弹模。桩间土对后桩产生抗力，对前桩则为作用力，两者大小相同，方向相反

22、。 3、桩间土除压缩变形外，还将发生剪切变形，由此也会产生抗力。前桩被动区抗力主动土压力桩间土作用力主动土压力双排桩计算模型双排桩计算模型 4、按照这一方法计算，可避免前后桩土压力的分配，可以考虑桩间土的作用。可通过杆件有限元或杆件与桩间实体单元的混合有限元求解。 1、对开挖深度10m左右的基坑已经有多项成功案例。 2、多采用800900的钻孔灌注桩，一对一或二对一，前后排距离34d。桩间土全程加固或大部分加固。桩间软土必须加固。 3、按目前的经验，在开挖深度10m左右、一级阶地一般土质条件下双排桩的支护效果比较理想，正常情况下，桩顶位移不超过20mm。有的达30mm左右。 4、当被动区为软土

23、时，双排桩也难以控制变形。需要结合被动区加固使用。 5、所需费用约高于单排桩加内支撑3040%，但给施工带来很大方便，从缩短工期方面可得到一定的补偿。分阶支护距离较近时如何考虑上下阶的相互影响9m16m014mAAAA 某地铁车站主体开挖深度25m，旁边物业区深度16m，之间高差9m。设计分阶支护，上阶落底地连墙（约65m）下阶排桩支护。上、下之间距离014m。设计时对上阶地连墙按开挖深度16m计算，专家论证意见认为这样计算偏于不安全。 这一问题就是上、下阶支护的相互影响问题。在上下距离较近的情况下，上阶的被动区是下阶段的主动区。此时上阶的被动抗力和下阶的主动土压力都不能按照常规方法计算。地连

24、墙排桩剖面平面 上下距离过近，上阶被动抗力将传递至下阶，完全改变下阶的主动土压力，对上阶而言,被动抗力复杂化 可以认为上下阶不相互影响的最小距离，主动、被动朗肯区不重叠初步处理意见：初步处理意见： 1、按不利情况计算，上阶支护按下阶开挖深度计算，下阶计算以、按不利情况计算，上阶支护按下阶开挖深度计算，下阶计算以被动土压力取代主动土压力。被动土压力取代主动土压力。 2、用包括上、下阶支护结构和土体的整体有限元进行计算或校核。、用包括上、下阶支护结构和土体的整体有限元进行计算或校核。 目前的计算方法实际上是假定坡顶建筑物或既有边坡是支护桩设置以后施加上去的。因此即使不开挖，也会算出相当大的位移。如果建筑物是已经建成多年，沉降已趋稳定，或既有边坡是历史的存在，则这种位移肯定是不可能的。姑且将这种变形定名为“初始变形”。 处理意见：在后续计处理意见：在后续计算中扣除算中扣除. 建成多年沉降已趋稳定的老建筑物历史存在的稳定边坡036912151821240255075可塑粘土杂填土粉质粘土夹粉土粉细砂5层住宅楼距离基坑2.9m12.2m11.7m预应力锚杆18.8m内支撑