排桩地下连续墙支护质量通病防治

排桩地下连续墙支护质量通病防治

6．1．1 悬壁式排桩、地下连续墙嵌固深度不足

1．现象

基坑挖土分两步挖，当第二步挖到将近坑底时发现桩倾侧，桩后裂缝，坑上地面也产生裂缝，

附近道路下沉，邻近房屋出现竖向裂缝，不久，排桩倒塌，连接圈梁折断，桩后土方滑移入基坑内，

基坑支护破坏。

2，原因分析

悬臂桩的埋深嵌固只有悬臂长的1/3～1/2，嵌固不足，嵌因深度未通过计算确定；其次是水管下水道、

化粪池漏水，使土的物理参数改变，还有的工程，一场大雨造成排桩倒塌，使土的r、φ及c值发生变化，

促使基坑工程坍塌。

3．防治措施

悬臂桩的嵌固深度必须通过计算确定，计算应考虑土的物理参数因素，按本节附录中的公式计算。

不按土的物理参数的具体情况计算确定的嵌固深度，或按经验确定的嵌固深度必将产生重大事故。

6．1．2 锤击式悬臂桩(预制桩、锤击沉管桩)位移太大，有的桩上部折断

1．现象

在软土淤泥质土地区工程桩采用450mm×450mm锤击预制桩或采用∮500锤击沉管桩(配筋8∮18)，

为施工方便，将支护桩采用与工程桩相同的配筋与桩径，用锤击桩为挡土桩。基坑开挖土方时并将

土方堆积在坑旁边，基坑开挖后发现桩位移，最大位移达1．15m，有的桩在地面下3～5m处折断。

2．原因分析

(1)(1) 悬臂式挡土桩的直径按规范规定不得小于

∮600(配筋不得小于∮20)。与工程桩不同，

悬臂式挡土桩主要承受水平力，同时在坑边堆土，促使增大侧壁水平压力，因而有的桩在抗弯不

足情况下折断。

(2)在软土淤泥质土中已经锤击密布工程桩(3～4d)，锤击数

又多，地基土中静孔隙水压力急剧上升，

且无法很快消散，地基中产生强烈挤土作用，工程桩也会产生大的位移，支护挡土桩又系外排桩，

因而位移很大。

3．防治措施

(1)(1) 支护挡土桩应用∮600或大于∮600的灌注

桩，不用锤击450mm×450mm的预制桩，

或∮500的锤击沉管桩，因其抗弯性能不足。

(2)基坑挖土应随挖随运，不得堆在坑旁，以免增加支护桩的水平压力。

6．1．3钢板桩渗漏

钢板桩是由带锁口或钳口的热轧型钢制成，将单块钢板桩互相连接就形成钢板桩墙，

在基坑工程中用以挡水和挡土。

我国常用的拉森式钢板桩，如图6-2所示。

在软土地区基坑深在5m以上时，必须采用拉

结方式，悬臂式桩只能用于5m以下(按规范规定)。

钢板桩施工，先安装围檩，分片将钢板桩打入

土中，筑成封闭式围圈，然后在圈内挖土。围檩及

钢板桩施工立面如图6-3所示。

1．现象

基坑挖土过半时，发现钢板桩渗漏，主要在接

缝处和转角处，有的地方还涌砂。

2．原因分析

(1)钢板桩旧桩较多，使用前禾进行矫正修理

或检修不彻底，锁口处咬合不好，以致接缝

处易漏水。转角处为实现封闭合拢，应有特殊型式的转角桩，这种转角桩要经过切断焊接工序，

可能会产生变形

(2)打设钢板桩时，两块板桩的锁口可能插对不严密，不符合要求。

(3)桩的垂直度不符合要求，导致锁口漏水。

3．预防措施

(1)(1) 旧钢板桩在打设前需进行整修矫正。矫正

要在平台上进行，对弯曲变形的钢板桩可用油压千斤顶顶压或火烘等方法矫正。

(2)作好围擦支架，以保证钢板桩垂直打入和打入后的钢板桩墙面平直。

(3)防止钢板桩锁口中心线位移，可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。

(4)为保证钢板桩垂直用2台经纬仪从两个方向控制锤击人土。

(5)由于钢板桩打入时倾斜，且锁口接合部有空隙，封闭合拢比较困难。解决的办法一是用异

形板桩(此法较困难)；二是采用轴线封闭法，此法较为方便。

4．治理方法

采用水玻璃水泥浆以阀管双液灌浆系统施工堵漏。

6．1．4 钢板桩倾侧，墓坑底土隆起，地面裂缝

l—现象

采用拉森钢板桩，开挖土方的挖土机及运土车设在地面钢板

桩侧，开挖不久即发现钢板桩顶侧倾，

坑底土隆起，地面裂缝并下沉。其中有1例整排桩呈弧形推向坑内方向，中间最大偏移3m，

地面呈弧形，裂缝宽20cm，地面下沉约1m。

2．原因分析

(1)这些钢板桩施工都在软土地区，设计的嵌固深度不够，因而桩后地面下沉，坑底土隆起是管涌现象。

(2)挖土作业时挖土机及运土车在钢板桩侧，增加土的地面荷载，导致桩顶侧移。

(3)从上述1例作实测分析认为：土体已形成两个圆弧滑裂面，一个是深约5～6m的圆弧滑裂面，

使地面形成直径为18m的弧形滑裂圈；另一个是圆心向坑外移，深约10m的圆弧形滑裂面，

在地面上形成直径为30m的弧形滑裂圈，随着两次圆弧滑动，使钢板桩同时位移和倾斜，

当钢板桩拔出观察时，桩未弯曲，桩尖最大推移量约52．5cm。实测说明钢板桩没有满足以

圆弧形滑动的嵌固深度，而且整体稳定性不合格。

3．防治措施

(1)钢板桩嵌固深度必须由计算确定，详见本节附录。

(2)挖土机、运土车不得在基坑边作业，如必须施工，则应将该项荷载增加计算入设计小，

以增加桩的嵌固深度。

(3)钢板桩设计时尚须考虑地基整体稳定。

6．1．5 连拱式灌注桩大桩倒塌、折断

连拱式灌注桩是排桩支护的一种发展，它是由大桩和小桩共同组成一个组合拱截面的

组合截面桩，如图6-4所示。

图中大桩间距L为3000～5000mm，拱矢高f为1/4～1/2L，大桩直径大于∮1000，小桩直径

约300mm左右。连拱式灌注桩支护结构的工作原理是将垂直于拱截面的水、土压力产生的弯拉力，

转化为沿拱轴截面方向的轴压力，因而沿拱轴的小桩可做成素混凝土，让其受压，而作为拱脚的大

桩仍应是钢筋混凝土桩承受弯拉力，如此可以承受较大的悬臂并节约较多(约47％)的资金。

1．1．现象

在基坑挖土将到设计标高时，支护拱圈突然倒塌，拱脚大桩折断。 2．原因分析

设计方案错误地认为大小桩组成拱截面，可以个加钢筋全部让素混凝土来承受。但该技术仅系小桩

承受拱轴方向传末的压力，大桩仍需用钢筋混凝土承受拉、弯力。该工程的桩折断、支护倒塌完全

由于大桩中没有钢筋，承受不了弯矩所致。

3，防治措施

(1)采用连拱式灌注桩支护结构，月

仍应看作竖向为一悬臂式结构，其竖向

长度、嵌固深度、最大弯矩、整体稳定、

位移等的计算与一般悬臂支护结构相同。

水平向则取一构造单元，如图6-4中的

一个L间距为计算单元，并将小圆桩组

成不规则截面换算成相同截面积的等厚

度连续板拱截面来计算。因大桩承受弯

矩、位移、稳定性的需要，故必须配置

钢筋。

(2)为了避免质量事故再发生，建议

采用连拱式灌注桩设计时可参考南京民

用建筑设计院陈德文《连拱式基坑支护

结构设计》一文中的计算方法，该文刊

于宇航出版社1994年出版的《高层建

筑地下结构及基坑支护》一书中。

6．1．6 地下连续墙接头漏水涌砂

地下连续墙具有抗渗、挡土和承重功能，它是基坑工程中最佳支护结构之一。由于施

工工艺按槽段施工的要求，必须有接头节点，各种形式的接头在实践中产生，最重要的是

要求接头节点抗渗性能好，地下连续墙整体性能好。最初施工采用的接头是圆管接头，如

图6-5所示，后改用钢板接头，如图6-6所示。现将这两种接头发生的质量问题、原因及改进措施述

之如后。地下连续墙的一般质量通病详见本手册第10章《地下连续墙工程》。

1，现象

基坑开挖过程发现不同槽段接头、不同高度处渗水，光是浑浊泥浆水，然后大量中砂、细砂涌进坑内，

接头地面(墙顶面)下陷，逐渐向深度及广度扩展，坑内堆积泥砂和积水。

2．原因分析

圆形接头管接头在圆管抽出后，形成半圆接头，如65(e)所示，接头管以钢管作成，拔山后形成光滑

圆弧面，易与边槽段混凝土接触面形成缝通道，导致漏水，在基坑挖土后，地下连续墙的墙背受土压力、

水压力的作用，管接头易形成活铰，而位墙体位移，整体性能差，还易使接头缝漏水。因此接头管接

头虽施工简易，但整体性能和防渗性能差的缺点不易克服。经改为钢板接头如图6-6(g)，拔出U形

接头管后的封头钢板4的面层必须将泥砂清理干净，否则在邻槽段施工后，两槽段之间有夹泥，

随着基坑开挖，在墙背水、土压力作用下，泥被冲散而形成水流通道，这就是钢板接头漏水涌砂的主要原因。

其次由于这种钢板接头要求严格，钢筋笼长度、槽深(一般20m 左右)的偏差，当混凝土浇完拔出接头箱、

U形接头(图6-6f、g)时，会将夹泥带砂包留在槽边，当第二槽段用冲击钻头施工时，很难消除槽边的

泥和砂包，这就造成了槽段间夹泥及砂包。在基坑开挖时造成槽段间的泥砂通道，因而漏水、涌砂。

3．预防措施

(1)封头钢板上的泥砂必须清理干净。

(2)槽段挖深及钢筋笼前作长度的垂直误差须在规定以内，注意起吊接头箱及U形接头，避免泥砂留在

槽段缝处。

4．治理办法

(1)(1) 已经出现的渗水涌砂部分可采取快速堵漏

方法用水玻璃水泥堵漏。在渗水涌砂较严重部分，应在墙后用高压注浆方法在一定宽、深部范围内注浆。

(2)改进接头管、接头箱方法。上海金

茂大厦地上88层地下3层，地下连续墙深、

36m，槽段接头采用凹凸形楔形接头，该接

头使平面外抗剪能力有较大提高，渗流途径

长，折点多，抗渗性能好，施工难度较小，

操作较易保证质量。但必须保证接头清洗效

果，设计制作楔形刷反复洗刷楔形接头，不

让泥土砂粒留在楔形接头上，如图6-7所示。

接头箱用油压千斤顶及油泵，在混凝土初凝

后逐渐顶拔出。改进的槽段接头，成功地提

高了抗渗能力，加强了墙的抗剪强度。

附录Ⅰ排桩支护质量标准

排桩支护施工质量标难参见第9章附录“钢筋混凝土预制桩与钢桩施工质量标准”。

附录Ⅱ地下连续墒质量检验标准

参见第10章附录“地下连续墙质量标准及检验方法”。

附录Ⅲ关于排桩、地下连续境的水平荷载、

水平抗力及桩、墙嵌固深度的计算

(摘自《建筑基坑支护技术规程》JGJ120--99)

1．支护结构水平荷载标准值e ajk可按下列规

定计算(参照附图6-1)。

(1)对于碎石土及砂土

1)当计算点在地下水位以上时：

e ajk=σajk K ai-2c ik√K a

2)当计算点位于地下水位以下时：

e ajk=σajk K ai-2c ik√K a+[(z j-h wa)-(m j-h wa)

μwa K ai]γw

式中K a——第i层的主动土压力系数，按

K a=tan2(45o-φik/2)计算i层土压

力系数；

σajk——作用于深度z j处的竖向应力标准

值(kPa)；

c ik——三轴试验确定的第i层土因结不排

水(快)剪粘聚力标准值(kPa)；

z j——计算点深度(m)；

m j——计算参数，当z j＜h时，取z j，当z j≥h时，取h；

h wa——基坑外侧水位深度(m)；

μwa——计算系数，当h wa≤h时取l，当h wa＞h时，取零；

γw——水的重度(kN/m3。

(2)对于粉土及粘性土

e ajk =σajk K ai-2c ik√K

当按以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载标淮值小于零时，

应取零。

2．基坑外侧竖向应力标准值σajk计算：

σajk =σrk+σ0k+σ1k

(1)计算点深度z j处自重应力σrk

1)计算点位于基坑开挖面以上时：

σrk =γmj z j

式中γmj——深度z j以上土的加权平均天然重度(kN/m3)。

2)计算点位于基坑开挖面以下时：

σrk =γmin h

式中γmin——开挖面以下土的加权平均天然重度(kN/m3)。

(2)当支护结构外侧地面满布附加荷载q0 时(见附图6-2)，基坑外侧任意深度附加

竖向应力标准值σ0k可按下式确定：

σ0k = q0

式中 q0——地面均布荷载(kN /m2)。

(3)当距支护结构b1外侧，地表作用有宽度b0的条形附加荷载q1时，见附图6-3，

基坑外侧深度CD范围内的附加竖向应力标准值σ1k按下列式确定：

σ1k= q1 b0 / b0 +2b

见附图6-3所示。

(4)上述基坑外侧附加荷载作用于地表以下一定深度时，将计算点深度相应下移，其

竖向应力也可按上述规定确定。

3．水平抗力标准值计算：

参照附图6-4水平抗力标准值计算图。

(1)对砂土及碎石土，基坑内侧抗力标准值：

e pjk=σpjk K pi+2c ik√K pi+(z j-h wp)(1-K pi)γw

式中σpjk——作用于基坑底面以下深度z j处的竖向应力标准值(kPa)；

K pi——第i层土的被动土压力系数。

(2)对粉土及粘性土，基坑内侧水平抗力标准值：

e pjk =σpjk K pi+2cjk√K pi

(3)作用于基坑底面以下深度z j处的竖向应力标准值

σpjk=γmj z j

式中γmj——深度z j以上土的加权平均天

然重度(Kn/m3)。

(4)第i层土的被动土压力系数：

K pi=tan2(45o+φik/2)

4．悬臂式排桩、地下连续墙嵌固深度计

算参照附图6-5所示。

嵌因深度设计值hd按下列规定确定：

h p∑E pj-1.2γ0h a∑E ai≥0

式中∑E pj——桩、墙底以上根据本附录3∑

确定的基坑内侧各土层水平

抗力标准值e pjk的合力之和；

h p——合力量E pj作用点至桩、墙底的距离；

∑E ai——桩、墙底以上根据本附录1．2确定的基坑外侧各土层水平荷载标准值e pjk

的合力之和；

h a——合力E ai作用点至桩、墙底距离；

γ0——建筑基坑侧壁重要性系数，按安全等级，一级γ0=1．1，二级γ0=1．0，

三级γ0=0．9。

6．2 预应力土层锚杆与支护

预应力土层锚杆是一种新型受拉杆件，它的一端与挡土桩、墙联结，另一端锚固在地基的土层中，

以承受桩、墙的土压力、水压力等水平荷载，利用地层的锚固力维持桩、墙的稳定。为不致使桩、

墙的位移太大，锚杆在安装后即在锚杆顶部预加应力以使减少变形。

锚杆与桩、墙的联结支护如图6—8所示，多层锚杆如图6-9。

锚杆的有效锚固长度先由计算得出，然后在工程场地作实地试验得出极限摩阻力后最后确定。

多层锚杆的施工程序为：挖土至第一层锚杆位置下0．5m，制作第一层锚杆并预加应力，然后再挖土

到第二层锚杆位置下0．5m，作第二层锚杆，如此类推。所有用多层锚杆或多层支撑的基坑支护工

程都不能一次挖土到基坑底面。