4 典型问题及处理措施
4.1 基坑加深导致支护桩配筋和稳定性不够
基坑加深2m后桩后土压力大幅加大,支护桩的弯矩加大,同时支护桩的嵌固深度从原来的6~7m降为4~5m,支护桩的稳定性降低;老桩已经施工,施工新桩造价高且占用地下室的空间,不可取,于是支护结构需在满足老桩配筋和嵌固深度的情况下进行 设计。
基坑加深后,基坑深度16.75m,一般情况下采用1.2m桩,支护桩的配筋和嵌固深度足够,2道内支撑或3~4排锚索也能满足强度和稳定性要求。现在,根据支护桩的配筋和嵌固深度反向设计支撑道数和锚索道数,桩撑支护结构采用3道内支撑、桩锚支护结 构采用5道锚索(不考虑已施工的锚索)能满足老桩 的配筋和嵌固深度要求。
4.2 基坑加深导致止水帷幕深度不足
基坑原止水帷幕进入基坑底以下2.0m,2016年基坑加深1.5m后止水帷幕进入基坑深度仅0.5m,不满足止水要求,拟在原帷幕外设置2排直径1000mm@ 700mm×700mm袖阀管注浆进行帷幕加深。
当时基坑已经开挖过半,基坑侧壁渗水量较小,说明原止水帷幕满足止水要求,因此注浆范围为基坑坑底标高上2.0m至基坑底以下4.0m,避免对基坑临空范围内的支护桩进行扰动和损伤,影响基坑安全。
基坑开挖后,渗漏主要发生在锚索孔,侧壁渗漏情况不明显。 基坑到底后,除西北角坑底有个别冒水点外,其余区域基本干燥,未造成底板施工困难,止水帷幕加深方案是合理的。
4.3 工程桩施工问题
基坑在2016年第三次开工时已经完成了全部内支撑的施工,2019年年初因基坑超期进行了回填,2019年12月项目第四次启动,工程桩遇到以下2个难题。
难题一:工程桩桩位与支撑结构冲突。
为减少对已有支撑结构的破坏,在不影响结构受力的前提下,通过微调桩位、加大承台、调整承台方向等措施对工程桩桩位进行调整。若确实无法避让,则对桩孔范围内的支撑梁进行破除,后期开挖时再行修复。
难题二:深厚填土中旋挖桩施工困难。
因基坑范围内为厚度超过15m的松散新填土,旋挖桩施工时塌孔、串孔、孔口钢护筒沉陷移位、泥浆流失等情况频频发生,严重影响施工进度和成桩质量。经讨论,最终确定在基坑深度范围内填土中采用振动锤打入8~16m的长钢护筒进行护壁,成桩后用砖渣回填空桩部分,解决了填土层的桩基施工问题,使工程桩施工顺利完成。
4.4 受损支护结构的加固问题
4.4.1 受损原因
2019年年初基坑回填所用的土方中含有大量的块石和建筑垃圾,回填过程中难免对支护结构有冲撞。
2019年年底工程桩动工,施工中对与桩位冲突的支护结构进行了破除;旋挖桩基、起重机、挖机等大型设备在场地内行走,支护结构上的竖向荷载处于超载状态。
由于以上原因,基坑未开挖前已然能预见到基坑内原有的支护结构必定受到大量的损伤。
基坑开挖后,发现支撑、腰梁和立柱确实均有不同程度的损伤,尤其以第一层的支撑体系损伤最为严重,基本全部被破坏。
4.4.2 受损水平支撑体系加固
支撑梁:对于断裂弯沉的支撑梁,需破除重新施工;对于局部混凝土开裂的梁,视开裂情况破除重新施工或修复;对于钢筋外露的支撑梁,则以按原截面修复为主。
腰梁:若与支护桩脱开距离大或开裂变形明显,均破除重新施工;若腰梁与支护桩脱开距离较小或无明显开裂变形等情况,则采用注浆填充腰梁与支护桩间的空隙,或增设补强结构。
4.4.3 受损立柱加固
对于柱身受损严重、变形大或在受力关键部位的立柱,采用破除并重新施工的方案;对于柱身损伤不严重或受力较小的立柱,采用修复加固的方式进行 处理。
在对立柱进行重新施工或加固时,周边设置了钢管进行临时的置换托顶,使水平支撑不受影响,确保支撑体系的完整性。
根据结构损伤程度、受力部位不同,分别采取原位拆除重新施工和加固修复的处理方式,减小对原有支护结构的再次损伤,也确保了支撑结构质量满足基坑安全要求。
4.5 支护桩开裂的问题
基坑开挖至西北角第三层支撑面标高时,现场反馈支护桩面层未按设计设置钢筋网片,面层破损掉落严重,部分支护桩存在水平裂缝。
根据开挖后支撑、立柱、面层等出现的状况,结合支护桩出现的裂缝,相关单位对支护桩的桩长、钢筋笼长度、桩身质量等提出质疑,故采用多种手段对支护桩进行了检测,具体如下。
(1)桩身水平钻孔:初步确定裂缝深度,钻孔时从桩的侧边进行,防止损坏桩正面主筋。
(2)抽芯:从桩顶进行抽芯,验证桩长、桩身混凝土质量、水平裂缝深度。
(3)磁测井法:复核桩身配筋。
(4)孔内摄像:检测桩身水平裂缝分布情况。
(5)增设深层位移监测点:持续观测桩身位移情况。
根据监测结果,支护桩实际桩长和钢筋笼长度短于设计图纸,最大差距为0.9?m,桩身混凝土强度满足设计要求。
根据基坑监测数据,该区域支撑内力小于2000kN且数据稳定。 这说明支护桩虽有裂缝,但仍可以满足基坑支护结构受力需求,因此不对该区域开裂的支护桩进行加固,按设计要求完善支护面层,加强观测。 基坑开挖到底直至后期回填,该支护段相应监测数据一直正常,证明判断是基本正确的。
4.6 支撑内出土坡道空间不足的问题
基坑出土坡道需从南侧对撑一、二层支撑梁间通过,由于基坑空间不足和出土坡道坡率要求,第一道支撑的标高向上调整1.500m,并将边跨最北侧一道主对撑梁的标高降低1.300m,满足了坡道的布置 要求。
经复核调整后,在坡道存在的工况下,基坑安全稳定,满足要求。
同层支撑不同标高会给地下室施工带来不便,但在某些条件下,采用不同标高可以解决项目当下的难点、痛点,如本项目中出土坡道空间不足,使项目工期得到保证,是弊大于利的。
5 基坑监测结果
该项目由于长期处于停工状态,2019年前已经回填,基坑回填前监测数据如下。
(1)坑顶最大水平位移9.7mm,平均位移量约8mm。
(2)路面最大沉降17.25mm,沉降量大的区域主要集中在东侧和西侧,平均沉降约10mm。
(3)建筑物最大沉降2.13mm。
(4)水位最大降深1.70m。
2019年基坑复工后,该项目基坑第三方监测工作从2019年12月18日测初始值开始,至2021年 4月29日最后一次监测,累计监测301次,测得各项监最大值如下。
(1)水平位移累计变化量最大值为16.30mm。
(2)坑顶沉降累计变化量最大值为–7.35mm。
(3)道路沉降监测累计变化量最大值–15.09mm。
(4)周边建筑物沉降监测累计变化量最大值为–4.53mm。
(5)立柱沉降监测累计变化量最大值为 –4.64mm。
(6)支撑梁轴力监测最大受力值为2773.9kN。
(7)地下水水位监测累计变化量最大值为 –2.57m。
(8)锚索应力监测最大受力值为166kN。
从监测数据可以看出,至2021年4月29日最后一次监测,各项监测数据累计值均在设计允许范围内,且各监测数据及变形速率已趋于稳定。
2020年12月基坑开挖到底,并于次年3月回填,以上各项指标局均未超过预警值,未对周边道路及建筑物造成不良影响。
6 结论
(1)基坑支护的锚索为临时支护结构,未采取防腐措施,超过使用期限后锚索锚固力损失较大,不适合继续作为支护措施使用。
(2)钢筋混凝土支护桩作为基坑的竖向支护结构可以不做加固长期使用。
(3)基坑加深后,基坑原有竖向支护结构可能不满足基坑稳定的要求,可以采取比常规基坑更多层数的内支撑或锚索的方式,解决基坑稳定性要求。
(4)采用袖阀管注浆可以解决基坑加深但止水帷幕深度不够的问题。
(5)通过对受损支撑、立柱进行补强可以解决内支撑强度和稳定性问题。
(本文已完结。)
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