软土地基深基坑围护的探讨

　　摘要：随着经济的快速发展，高层建筑日益增多，深基坑工程已逐渐成为去趋势。本文根据不同类型的基坑围护结构与不同部位的报警信息，阐述了基坑围护的相应措施，如通用的应急措施、重力式挡墙的加固、桩墙内撑式结构的加固、土钉墙的加固。
　　关键词：软土；深基坑；围护结构
　　
　　1概述
　　软土地基中的基坑围护结构，在施工时应进行监测，并根据其结果进行动态维护设计修改和信息化施工，应确保基坑及周围环境的安全及正常使用。根据现行国标《建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)》的规定，基坑变形的监控值见表l。
　　                
　　基坑围护的监测项目与监控值即报警值除上表所列之外，尚应满足基坑围护设计图纸的要求，例如周围建(构)筑物与地下管线的位移变形，支撑轴力的监控值，地下水位等。当基坑围护的监测值达到报警值时，应立即采取应急措施。基坑围护应急措施制订的依据包括：基坑的安全等级与围护结构的状况，地基土层的物理力学性能，基坑四周的环境状况，以及建筑物的结构和桩基情况。基坑围护应急措施的制订原则：合理提高围护桩的被动区抗力，或减少主动区土压力，或增加支撑。应急措施应和围护监测成果密切结合。随着基坑挖土深度的增加，基坑围护结构逐步进人工作状态。一般是挖土到设计标高时，或暴雨季，或施工荷载突然增加，容易产生基坑围护的险情。挖土开始以后，即应备好应急措施的材料器具。下面根据不同类型的基坑围护结构与不同的报警部位，阐述其相关应急措施。
　　2关于基坑维围护的措施
　　2．I基坑外侧卸土宁波地区软土深基坑中一级基坑常用桩墙结合内支撑式围护结构，包括SMW工法；二级基坑常用的围护结构除桩墙结合内支撑式外，还有水泥土重力式挡墙、桩墙结合土锚杆、复合型土钉墙等。这些基坑围护结构的四周顶面均设置有一定高宽比的放坡区，当基坑围护监测达到报警值时，最简便而有效的应急措施是在基坑四周主动土压力区卸土，以减少围护结构的主动土压力。基坑四周土体表面的裂缝应用砂浆填塞，并在地表面重新浇筑混凝土坪。
　　2．2基坑底回填土基坑底四周快速回填袋装砂土是保证基坑围护结构安全的一大应急措施，也是加固基坑被动区的最简便而有效的应急措施，袋装土堆叠的宽度与高度视基坑土质情况及监测报警的信息而定。若设计有两道围护支撑，当挖土到第二道支撑底即产生深层土体位移报警时，可在支撑底统浇加厚的混凝土垫层，并在支撑的空档区堆叠袋装砂土或碎石。这样既不影响继续施工第二道支撑，又可将被动区反压式加固。袋装砂土容易在事后用塔吊搬出基坑，当报警情况紧急时，则用挖土机快速就近铲土堆压被动区。
　　2．3快速浇捣混凝土垫层一般软土深基坑的监测报警多发生于基坑挖土到设计标高时，故快速浇捣加厚的底板下的昆凝土垫层是有效的应急措施。地下建筑底板下的混凝土垫层可以加厚至300mm，并且采用泵送商品混凝土快速统浇至围护桩，这也是基坑“五边法”施工(边挖土、边凿超高工程桩、边砌块石垫层、边浇混凝土垫层、边砌砖胎膜)的关键。等基坑围护桩位移基本稳定后，再切割地梁、承台处的应急混凝土垫层，施工地梁、承台的垫层及砖胎膜。沿基坑底四周施工加厚的混凝土垫层的宽度可视基坑工程具体情况定。
　　3重力式挡墙的加固重力式挡墙一般指水泥搅拌桩围护和高压旋喷桩围护，少数地方也用袋装砂土作重力式挡墙。重力式挡墙常见的破坏形式有滑移、倾覆和整体失稳及抗弯受剪破坏。由于其内部没有配筋，抗弯性能弱。而且施工质量难以检查，往往会引起突发性倾塌事故，所以更应注意围护监测。
　　3．1一般常用的应急措施当重力式挡墙位移过大或出现细小裂缝时，应立即采取应急措施。比较常用的是主动土压力区卸土，在淤泥和淤泥质黏土区应卸土宽至10m。主动土压力区位移裂缝应用砂浆填塞，避免雨天渗水而使土压力增大，从而引发整体失稳。严重时可用地坑式卸土，即在挡墙迎土面挖地坑，坑底比挡墙顶深1—2m，坑中水及时排干。格栅形水泥搅拌桩墙的配筋混凝土压顶尤其重要，压顶混凝土再用短筋和每根搅拌桩相连。最好在压顶混凝土靠坑侧加一道圈梁，以加强搅拌桩墙的整体性。
　　3．2比较危急时的应急措施当重力式挡墙顶面出现较大裂缝，甚至局部断裂时，除采取上述应急措施外，可在竖向用48x
　　3．5钢管双面夹住，钢管底脚至少比重力墙底深1m以上，竖向钢管顶端再用横向钢管拉结，见图1。局部挡墙坍落处立即用砂浆砌砖墙补上，墙内填以毛石混凝土，砖墙灰缝中纵向放8拉结筋。重力式挡墙危急时，也可用钢板桩打入迎坑面，注意钢板桩必须深入坑底有足够长度，且钢板桩顶端和重力墙的混凝土压顶有可靠的连接。基坑底挖土时，可留三角土，挖一块立即做一块混凝土垫层，避免坑底土暴露时间过长，影响围护挡墙的安全。
　　       
　　4桩墙内撑式结构的加固
　　桩墙内撑式围护结构适用于开挖深、邻近建筑物或道路下管线密集的深基坑，内支撑多用钢筋混凝土结构或钢管结构，其中又分对撑和角撑两种形式。内撑式挡墙围护的常见破坏形式有围护桩断裂、“踢脚”(围护桩底部向坑内移过大)、环梁断裂、支撑失稳断裂、桩问土坍落漏水和坑底涌土流砂。由于基坑深，一旦围护倒塌，对周围环境影响
　　大，故基坑围护监测必须详尽周密，及时反映位移值和内撑压力值。
　　4．1基坑内被动区的加固措施深基坑被动区土层为深厚的流塑、软塑状黏土，容易产生深层土体向坑内位移，造成坑周地面沉降、围护桩内倾，故必须对坑底土层在开挖前加固，尤其是坑底下有透水层(滞水、潜水或承压水层)，更须结合降水措施加固。一般在坑内被动区高压注入水泥浆或打水泥搅拌桩，把坑底下土层加固成不透水的水泥土，提高土体的力学性能，以防止围护桩内倾土体隆起和涌砂现象。基坑挖土后的被动区应急措施通常为堆叠袋装土反压，或再用高压旋喷桩加固，高压旋喷桩的深度与宽度视具体的地质条件而定。
　　4．2支撑杆件轴力报警的应急措施当挖土至坑底设计标高时，支撑轴力急剧增加超过设计值，必然在围护监测中反映出来，或出现支撑环梁裂缝，但至整体破坏尚有一段时空效应时间，在此期间快速用600钢管加固支撑杆件，把600钢管和混凝土撑杆用48×3．5钢管箍结为整体，见图2，600钢管与支撑立柱中角钢顶紧焊接。支撑杆件失稳破坏多数发生在跨中，在桁架式支撑体系中，即使某根支撑杆断裂，也有个内力调整阶段，即局部构件失效不可能立即波及全体结构体系，在此段时间内应急抢险是完全可行的。
　　                   
　　4．3围护环粱的加固措施围护桩顶的混凝土环梁或腰梁出现裂缝可用粘贴碳纤维布加固，也可以加水平角撑，当加固用的角撑、对撑跨度过大时，可用空间桁架。空间桁架用48钢管或325钢管组成，钢管之间用粗钢筋或扁钢连接，注意每隔一定距离(1000—2000mm)用48做成剪刀撑。钢管斜撑和空间桁架的强度和稳定度均应根据土压力作用下的支撑力做快捷计算。此外，可在基坑四周卸载或坑内暂时堆土反压。
　　4．4围护桩裂缝的加固措施基坑围护桩裂缝往往出现于挖土至坑底设计标高时，或基坑边施工活荷载超载时，可用增加钢管斜撑的办法加固。钢管斜撑的下端可支在连接数根工程桩的混凝土垫层上，或支在最后开挖的中心岛上，
　　或支在局部已浇捣好的混凝土底板上。钢管斜撑的上端通过型钢围檩抵紧于围护桩上，见图3，混凝土垫层应掺入早强剂并加厚至300mm，配钢筋12双向@200。图
　　                 
　　4．5止水帷幕的加固当坑壁没有止水帷幕或止水帷幕(通常为水泥搅拌桩或旋喷桩构成)不严密时，在围护桩之间的土体会坍落，甚至渗漏泥浆流砂。此时可在围护桩迎土面高压注入水泥浆封堵，或者一方面坑壁导流，一方面喷射快硬混凝土封堵，快硬混凝土中用钢筋和围护桩主筋焊接。若基坑处于粉土或砂质土层中，应用井点降水降低水位，特别是基坑中较深的电梯井坑部位。
　　5土钉墙的加固
　　土钉墙围护是由被加固土体、土钉及护坡混凝土板组成的围护。基坑随挖随打土钉并喷射护坡混凝土支护，快速作业，分层开挖，及时支护。土钉墙施工中出现超挖，引起坑周土体明显位移，地面出现裂缝。采用的应急措施：在基坑边垂直打入钢板桩或至少6m长的8钢管，间距约0．5m，用三道粗的水平钢筋连接钢管，表面喷射混凝土，钢板桩或8钢管顶端设置拉锚或土锚杆。土钉墙分层开挖施打土钉中，出现边坡位移大报警时，可用施工竖向超前锚管的办法。超前锚管的钢管直径、长度、间距根据工程的实际情况定，锚管下部开西8花孔，以便注入水泥浆与土体连接。超前锚管之间用粗钢筋焊接，锚管顶施打土锚杆连接。当坑边地质为渗水性较好的杂填土或地层中有滞水带时，可及时变更施工工艺，采用先喷后锚的方说，浇筑间歇时间越短越好。然而在下层混凝土内部温度峰值之前，即过早地浇筑上层混凝土，下层混凝土的水化热将因难以释放到外界环境中而聚积在混凝土内部，形成很高的内部温度，这对混凝土的温
　　控是不利的。因此，合理控制层与层之间的浇筑间歇对锚碇大体积的温控非常重要。公路桥涵施锚碇基础温度监控测数据的分析，对上下层混凝土的浇筑间歇时间建议如下：
　　①C30钢筋混凝土底板在平仓后5d达到最高温度，因此建议，对于强度等级较高的混凝土浇筑间歇时间不宜少5d。
　　②填芯混凝土在平仓后2～3d即达到最高温度，随后就开始降温，因而建议，在干硬性混凝土施工中，浇筑间歇时间不宜少于3d。
　　③浇筑间歇时间过长也将影响新老混凝土接触面的连接质量，建议浇筑间歇时间最长不宜超过10d。
　　(3)本工程基础大体积混凝土施工中，采用了冷却水管降温法和保温法两种不同的养护方法，效果也十分理想。