深基坑支护工程施工质量缺陷及加固措施

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摘 要：深基坑支护工程是在深基坑施工过程中的辅助工程，虽然支护工程已取得了许多成功的经验，但某些深基坑支护工程仍存在着质量缺陷，影响着建筑结构的使用性能和安全。本文结合工程实例，分析了支护工程施工出现质量缺陷的原因，并提出了几点加固措施，以望能为类似工程提供参考借鉴。

关键词：深基坑；支护工程；缺陷；原因分析；加固措施

随着城市化进程的加快及城市人口的日益增多，城市用地也日趋紧张。为了节约地上空间，节省土地，深基坑工程也日益增多，并在建筑施工中起着越来越重要的作用。而深基坑支护工程质量的好坏直接关系到深基坑本身的安全和基坑中建筑物的基础施工，如何解决深基坑支护工程施工质量缺陷，保证深基坑支护结构在整个服役过程的安全性已成为当前的一个重要课题。

1 基坑工程概况

1.1 概述

唯美嘉园一期工地，该深基坑总面积为18000多平方米，围护周长约568m，形状为长方形。该基坑大面积区域开挖深度15.0m，主楼区域16.95m，电梯深坑落深3.6m。安全等级为一级。

1.2 工程水文地质条件

根据勘察报告，自上而下场地土层名称及平均层厚为：①表土，1.5m；②粉质黏土，2.0m；③淤泥质粉质黏土，3.5m；④1粉质黏土，4.5m；④2粉质黏土夹粉砂，1.5m；⑤粉土，2.5m；⑥1粉质黏土～淤泥质粉质黏土，2.0m；⑥2粉土夹粉质黏土，4.5m；⑥3粉质黏土～淤泥质粉质黏土，6.5m；⑥4粉质黏土，6.5m；⑦1粉质黏土夹粉土，7.5m；⑦2粉质黏土夹粉土，18.0m。勘察发现北部存在东西向暗浜，宽17～27m，最大深度4.5m。

对本工程建设有影响的地下水为上部的孔隙潜水和下部的微承压水，其中潜水埋藏在13m以上的土层中，勘察期间水位1.33～2.63m；微承压水主要埋藏在⑤层、⑥层粉土层中，水头埋深2.08～2.12m。

1.3 基坑支护型式

根据本工程的开挖深度及周边环境情况，基坑围护结构采用：钻孔灌注桩（φ1100mm和φ1200mm，桩长36m、32m、21m不等）+三轴搅拌桩（φ850mm）止水帷幕，坑内配两道高强度混凝土支撑体系，局部分布有暗浜区域采取了坑内水泥搅拌桩暗墩加固。考虑到基坑四周环境较为宽松，设计将围护桩桩顶及第一道支撑适当落低。在围护体顶部3.75m深度范围内具备放坡空间，则进行放坡处理；不具备放坡空间的西侧采用混凝土挡墙的围护方式。基坑电梯井落深3.6m，落深区四周采用2.65m宽三轴搅拌桩坝体进行加固，并采用压密注浆封底。基坑支护剖面图示意图如图2所示。

降水采用真空深井降水共设降水深井72口，其中裙楼区域共设54口深井，主楼区域共设18口深井。由于坑底以下土质较差，基坑降水深度为坑底以下5.0m，以此促使坑底下土体固结，提高⑥2粉土夹粉质黏土层的土体结构强度。

2 支护桩施工质量缺陷描述

基坑在进行第二层土方开挖时发现围护结构钻孔灌注桩存在严重的质量缺陷：露筋、桩身孔洞、桩面混凝土离析砂眼、表层夹泥、钢筋损坏等，取芯芯样亦印证了围护桩存在混凝土夹杂、松散现象。实测个别桩间距达500mm（设计值200mm），部分钢立柱垂直度及水平位移超出设计要求。这些质量问题降低了围护体抵抗变形的能力，进而影响基坑整体安全性能，造成了基坑工程的安全隐患。

3 原因分析

钻孔灌注桩出现露筋、桩身孔洞、桩面混凝土离析砂眼夹泥等缺陷，施工取芯芯样亦印证了围护桩存在混凝土夹杂、松散现象。典型的钻孔灌注桩在施工过程没有控制好，出现塌孔、钻孔偏移、钢筋笼不能就位、导管堵塞等现象，最终导致钻孔桩的成型质量问题。

4 加固处理方法

钻孔灌注桩为基坑外侧土压力的主要承受者，对防止基坑位移和坍塌具有至关重要的作用，桩身施工质量直接影响基坑工程的安全性。必须对存在质量缺陷的钻孔灌注桩进行加固设计，并对二道支撑以下尚未开挖的钻孔桩质量风险进行评估。设计部门提出如下几方面加固处理意见。

4.1 缺陷桩补强

根据取芯结果，桩身混凝土强度、桩长均满足设计要求；根据表观质量缺陷检查结果，按桩身表观质量问题，根据其缺陷程度分为“最严重”“严重”“一般”和“轻”4种缺陷等级。根据缺陷等级的不同对钻孔灌注桩进行加固补强处理。

“最严重缺陷”桩，在缺陷桩外侧补2根φ900mm钻孔灌注桩，缺陷桩与补桩顶部设置800mm厚钢筋混凝土冠梁，增加补桩与缺陷桩的整体刚度，从而保证缺陷桩桩身如果发生失效的情况，新增桩能发挥挡土作用。“严重缺陷”桩，在缺陷桩外侧补1根φ900mm钻孔灌注桩，缺陷桩与补桩顶部设置800mm厚混凝土冠梁，以此来提高补桩与缺陷桩的整体性，保证补桩充分受力，发挥补强作用。“一般缺陷”桩，在缺陷桩露筋位置加设400mm厚钢筋混凝土墙体补强，墙体内配双层双向16mm@100钢筋网，补强高度保证露筋处外扩不少于100mm，补强宽度为缺陷桩两侧外扩1根桩。补强钢筋混凝土与原围护桩间通过20@300mm×300mm化学植筋连接。“轻缺陷”桩，在缺陷桩露筋位置加设400mm厚钢筋混凝土墙体补强，墙体内配双层双向16@100钢筋网，补强高度保证露筋处外扩不少于100mm，补强宽度为缺陷桩两侧外扩一根桩。其他较轻缺陷桩，围护桩露筋及混凝土蜂窝麻面不密实，首先对露筋蜂窝麻面不密实处进行混凝土面层凿除，刷洗干净后采用高一级配混凝土浇筑；灌注桩内钢筋损坏，应采取恢复措施；灌注桩表层夹泥，采取清洗、补修措施。

在处理“最严重缺陷”桩和“严重缺陷”桩时，曾有专家建议除采取补桩外，还需在增补桩与缺陷桩之间增设锚杆的处理方法。设计院经过反复咨询论证，认为在新旧桩之间增设锚杆对增加补桩与缺陷桩的整体性、充分发挥补桩的受力性能的帮助并不明显。同时，设锚杆有如下缺点：①锚杆须穿透止水帷幕进入微承压水层；②在坑外设降压井影响范围较广；③施工质量难以控制，施工操作难度大。对提高基坑安全性能效果不明显。所以加固方案中采取了在缺陷桩外侧补桩并在新旧桩桩顶设置钢筋混凝土冠梁的处理方法，通过冠梁将增补桩与原缺陷桩形成一个整体，使增补桩与原缺陷桩共同受力，充分发挥增补桩的强度，提高基坑整体稳定性和抵御变形的能力。

4.2 水平支撑及换撑加强

考虑到缺陷桩可能对围护体整体结构造成不利影响，对水平支撑及换撑进行加固。

4.2.1 增加斜撑换撑

第2道撑与第1道撑之间间隔较大，为防止2道撑拆除时因围护体桩身缺陷造成变形过大，在第2道支撑上方增设一道H型钢斜抛撑，增加一次换撑可有效控制围护体施工过程中的变形和侧移。

4.2.2 基础底板垫层加强

通过底板垫层厚度的增加，并在垫层内部配筋，将底板作为一道补强支撑，提高基坑整体抗变形能力。

4.3 优化开挖方案

1）为控制基坑围护结构变形，第3层土方分区开挖，严格按照盆式开挖、留土护壁、分区分块、时空效应、放坡、对称开挖，限时完成有效控制整个基坑变形，每个区靠近围护桩边先预留10～14m留土再抽条开挖。

2）第3层土方开挖应严格按照平面分区图顺序开挖，先开挖裙楼中间部分底板，待裙楼底板全部顶到围护桩后，塔楼深坑开挖。

3）深坑集水井土方开挖：本工程围护桩存在质量缺陷，大底板以下坑中坑、集水井土方采取放坡开挖。

塔楼深坑及裙楼基础边，塔楼深坑四周旋喷桩已施工完成，塔楼深坑边300mm垫层，采用支模浇筑C40早强混凝土，侧壁配筋。裙楼集水井四周土方开挖放坡按照1∶0.5放坡开挖，放坡处支模浇筑C40混凝土。

4.4 加强监测

监测对于及时发现险情、控制险情意义重大，增加监测单位与监测频率，增加监测测点，由两家监测单位平行监测，同时提供实时监测数据给各方，每次提供速报必须对变形较大的点进行标示及说明，以便各方分析检查，及早发现采取措施。

5 基坑现状

此深基坑按上述设计方案加固全部实施完成，现整个地下室顶板已浇筑完成，支撑已拆除，监测数据显示各项变形稳定。

6 结语

综上所述，深基坑支护工程施工质量关系到整个深基坑的安全及深基坑的使用性能，因此，必须处理好施工质量缺陷，做好加固措施。在施工时要认真勘测，进行精心的设计，合理施工，并仔细监测，预防险情，严格遵守相关的规范和施工原则；同时还要建立完善的施工质量管理体系，加强质量安全管理，保证深基坑支护工程的施工质量。

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作者简介

区国梁（1979年11月份）男；籍贯：广东顺德；民族：汉；