某项目支护桩位移原因分析及处理措施

摘    要：分析了某项目基坑支护中支护桩位移的主要原因，发现了在设计、施工中存在的主要问题，提出了解决问题的处理措施并在现场得到了成功应用，取得了较好的社会、安全及经济效益，为类似工程施工提供了借鉴和参考。

关键词：支护桩;基坑支护;位移;原因分析;处理措施

1  工程概況

徐州某住宅小区，总建筑面积195048m2，其中，地上建筑面积：148078m2，地下建筑面积：46990m2。共13栋住宅楼，其中，24层住宅楼3栋;18层住宅楼4栋;15层住在楼6栋。采用单建式钢筋混凝土无梁楼盖结构体系地下车库。住宅与地下车库之间采用连廊连接相通。

由于住宅与地下车库之间的距离较近，基础埋深高差较大。在基坑之中形成坑中坑，如图1、2所示。本工程±0.000相当于绝对标高37.5m，自然地面整平标高35.6m～36.0m。整个场地设一层地下室。坑底标高30.75m～33.78m，实际坑深1.82m～4.85m。基坑支护结构的安全等级二级，设计等级为一级。2#号楼基坑底标高33.58m。地库底标高30.75m。2#住宅楼基坑，采用1：1放坡，挂网喷浆支护形式。2#住宅楼与地下车库坑底之间高差2.8m。不具备放坡条件。故采用IV型密扣拉森钢板桩（L=9000@400）。

2  现场存在的主要问题

由于工期较紧，地下车库与2#楼基坑同步开挖，由于2#楼地下室埋深较浅，在地下车库继续开挖的同时，2#楼主体先行施工，当地下车库开挖至基底标高时，2#楼地下室已浇筑完成（出±0.000平面）。

经基坑监测发现：支护桩桩顶位移达到70mm/d。远远大于桩顶水平位移监测报警值，基坑支护处于危险状态。支护失效会导致2#楼地下室筏板基础的不均匀沉降，或导致筏板下管桩周围土体扰动。且处于雨季，若基坑遭遇雨水浸泡，地下车库的基坑壁和支护桩以及管桩周围土体有可能坍塌，当时有连续大雨天气预报，情况十分紧急。

3  基坑支护设计计算参数

3.1  基坑支护设计土层参数，见表1。

3.2  基本信息，见表2。

4  原因分析及建模计算

桩顶标高和桩底标高不符合设计要求，如图3所示。经分析，基坑支护施工图中，设计桩顶标高以2#楼基底标高33.58m为标准，上露出基底面500mm，而施工时，误将桩顶标高以自然地坪36.00m为标准。上露自然地坪以上500mm，导致支护桩施工时送桩深度减少2.42m，桩顶标高、桩底标高均未达到设计要求。通过对工况1建模计算，其结果如下。

（1）内力及位移。工况1——基坑深度（2.93m），桩嵌固深度（3.170m）。

（2）截面计算：支护桩抗弯强度验算：基坑内侧、外侧均满足抗弯强度设计要求。（3）整体稳定验算：整体稳定安全系数 Ks=1.988>1.30， 满足规范要求。（4）抗倾覆（对支护桩底取矩）稳定性验算： Kov=2.368>=1.200， 满足规范抗倾覆要求。（5）嵌固段基坑内侧土反力验算Ps=148.950≤Ep=329.999，土反力满足要求。

设计时，未考虑基坑边缘的集水坑，如图4所示。在基坑底部边缘处有一1.5[×]1.5[×]1.5（m）深的集水坑，导致支护桩下端锚固长度不足、桩底弯矩增大、桩顶水平位移过大。施工现场，支护桩顶水平位移最大处正好对应地下车库的积水坑位置（两种工况同时作用）。通过对工况2建模计算，其结果如下。

（1）内力及位移。工况2——基坑深度（4.43m），桩嵌固深度（1.670m）。

（2）截面计算，见表3。

截面验算：支护桩抗弯强度验算：基坑内侧、外侧均满足抗弯强度设计要求。

（3）整体稳定验算：整体稳定安全系数 Ks=1.372>1.30，满足规范要求。

（4）抗倾覆（对支护桩底取矩）稳定性验算：

[Kov=MpMa]

Kov=0.405<1.200， 不满足规范抗倾覆要求！

（5）嵌固段基坑内侧土反力验算：

Ps=185.308>Ep=110.718

土反力不满足要求。

式中：

Ps——作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）;

Ep——作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。

基坑未按设计要求进行分级开挖。在钢板桩外侧，2#楼基底至自然地面高度范围内土体未按设计要求及时清除，造成对支护结构的超载，这也是造成支护桩位移的主要原因之一。

根据以上分析计算，现有钢板支护桩不能满足抗倾覆要求、支护桩基坑内侧嵌固端土反力不能满足要求，与现场基坑支护失效的实际情况一致，为了满足施工安全，必须进行重新支护。

5  处理措施

（1）2#楼停止施工。若继续施工，会增加钢板桩上部的水平侧压力，导致支护失效和坑壁坍塌，引起2#楼地下室筏板基础的不均匀沉降，或导致筏板下管桩周围土体扰动。（2）在地库基坑中回填土，增加钢板桩嵌固段的长度，为后期的基坑支护加固处理提供施工平台。（3）土体卸载。钢板桩外侧，2#楼基底至自然地面高度范围内土体对钢板桩形成侧压力，导致对桩体嵌固端倾覆力矩过大，挖去此部分土体，相当于去掉超载，有利于缓解桩体位移的继续增大。（4）在2#楼基础外沿和钢板桩之间增加Φ630×8钢管桩，桩长9m，标高同原钢板桩设计标高，与原钢板桩共同作用支护基坑。

作者简介：

胡应诚（1969—）男，国家一级注册结构工程师，高级工程师，毕业于中国矿业大学工业与民用建筑专业，本科学历，现任职于江苏地质矿产设计研究院。