論基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制與周邊建筑物的保護(hù)

李衛(wèi)華

（廣州市園林建筑工程公司，廣東廣州510095）

0 前言

近年來(lái)，隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，工程建設(shè)性質(zhì)、規(guī)模也不斷向綜合化、復(fù)雜化的方向擴(kuò)展，其中各種地下工程包括大型地下商場(chǎng)、地下停車場(chǎng)、地鐵工程、城市過(guò)江隧道工程、人防工程等建筑基坑建設(shè)也隨之向“寬、深、大”的方向發(fā)展。而與之相伴隨所產(chǎn)生的各種不良地質(zhì)條件問(wèn)題、地下水問(wèn)題、基坑支護(hù)技術(shù)問(wèn)題及城市中心區(qū)鄰近住宅、商鋪、市政管網(wǎng)的基坑變形控制問(wèn)題、周邊建（構(gòu)）筑物的保護(hù)等問(wèn)題日益顯著?；邮┕ぐ踩粌H要保證基坑施工中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、基坑內(nèi)作業(yè)人員的施工安全，而且更要嚴(yán)格控制基坑周邊地層的變形與位移，確保周邊建（構(gòu)）筑物、道路、市政管線的安全。影響深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制及周邊建（構(gòu)）筑物保護(hù)的主要因素是很多的。本文主要就建筑深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)過(guò)程中的變形控制及對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物的保護(hù)等問(wèn)題進(jìn)行探討。

1 合理、可靠的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

合理、可靠的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)是深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制的前提，若支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的任何部位存在設(shè)計(jì)缺陷或考慮不周，則圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形將難以控制在允許值范圍內(nèi)，甚至變形嚴(yán)重超限導(dǎo)致基坑失穩(wěn)或發(fā)生坍塌等事故。支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、可靠性主要體現(xiàn)在：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻、樁的嵌固深度、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度、支撐結(jié)構(gòu)的選型、支撐結(jié)構(gòu)布設(shè)方式及強(qiáng)度、基底處理以及施工監(jiān)測(cè)布置等方面。

1.1 深入了解和掌握工程地質(zhì)水文條件

工程地質(zhì)水文條件是工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是參建各方在工程建設(shè)過(guò)程中需要特別注意的重點(diǎn)。工程參建各方必須深入了解掌握?qǐng)鰠^(qū)的巖土類型、性質(zhì)、參數(shù)，以及水文條件；如某些施工場(chǎng)地的巖土特性在實(shí)驗(yàn)室不能準(zhǔn)確地測(cè)試和揭露，就需要設(shè)計(jì)單位借鑒類似工程的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)提出專業(yè)的設(shè)計(jì)考慮和要求。

1.2 內(nèi)支撐體系設(shè)計(jì)問(wèn)題

（1）支撐節(jié)點(diǎn)承載力既要滿足軸力還應(yīng)滿足支撐和腰梁之間傳遞剪力要求，支撐和腰梁連接部位的翼緣和腹板均應(yīng)焊加勁板?；悠矫嫘螤钣邢騼?nèi)凸出的陽(yáng)角時(shí)，陽(yáng)角兩側(cè)轉(zhuǎn)檁應(yīng)封閉，而且同時(shí)布設(shè)支撐點(diǎn)，該部位如有斜撐，可設(shè)置抗剪鍵或水平方向牛腿，并進(jìn)行抗剪驗(yàn)算。

（2）控制支護(hù)結(jié)構(gòu)位移和周邊地表沉降量，第一道支撐點(diǎn)的位置和支撐的及時(shí)架設(shè)是關(guān)鍵。另外，第一道支撐采用混凝土支撐，可以有效地提高支護(hù)體系的整體穩(wěn)定性。

（3）支撐水平、豎向間距應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、施工方法及結(jié)構(gòu)形式后再予以布置，必須保證土方開(kāi)挖、結(jié)構(gòu)施工作業(yè)有效空間，否則容易造成土方開(kāi)挖與支撐架設(shè)工序銜接不好。另外，要考慮結(jié)構(gòu)柱、側(cè)墻鋼筋不應(yīng)在同一水平面斷開(kāi)。

（4）支撐布置盡量避免采用換撐設(shè)計(jì)，換撐不但施工作業(yè)困難，而且會(huì)導(dǎo)致基坑暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不利于基坑變形控制。

（5）混凝土支撐與鋼結(jié)構(gòu)體系相比，整體剛度大、穩(wěn)定性好，但施工周期長(zhǎng)，往往在混凝土支撐體系施工完成達(dá)到齡期后，該時(shí)段支護(hù)結(jié)構(gòu)變形已完成，變形量難以滿足該設(shè)計(jì)工況下的變形值，設(shè)計(jì)工況驗(yàn)算時(shí)應(yīng)考慮該問(wèn)題。

（6）鋼支撐內(nèi)力設(shè)計(jì)應(yīng)考慮構(gòu)件安裝誤差產(chǎn)生的偏心影響及溫度附加應(yīng)力引起的不利影響。

2 支護(hù)結(jié)構(gòu)體系施工質(zhì)量

支護(hù)結(jié)構(gòu)體系變形過(guò)大導(dǎo)致基坑失穩(wěn)的一個(gè)主要問(wèn)題是支護(hù)結(jié)構(gòu)體系構(gòu)件施工質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致構(gòu)件作用減小或失效。常見(jiàn)的施工質(zhì)量問(wèn)題有以下幾個(gè)方面。

2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量問(wèn)題

墻（樁）體垂直度不夠甚至嚴(yán)重傾斜、墻（樁）體混凝土灌注不密實(shí)出現(xiàn)孔洞甚至斷墻（樁）、墻體接縫處施工不規(guī)范等，這些問(wèn)題造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)常滲水、涌水涌砂甚至墻體強(qiáng)度不足而開(kāi)裂，導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過(guò)大甚至失穩(wěn)。

2.2 支撐體系質(zhì)量問(wèn)題

支撐體系包括鋼支撐、圍檁結(jié)構(gòu)年久失修剛度下降，鋼支撐安裝后偏心率過(guò)大，支撐與圍檁、圍檁與墻體間焊接質(zhì)量差或支座安裝不規(guī)范，圍檁與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間填充不密實(shí)，鋼支撐預(yù)應(yīng)力施加不足或損失過(guò)大。

2.3 止水帷幕質(zhì)量問(wèn)題

（1）止水帷幕樁體垂直度偏差太大，使搭接失敗，出現(xiàn)“開(kāi)襠口”。

（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁本身垂直度偏差與旋噴樁垂直度偏差的疊加效應(yīng)，出現(xiàn)“開(kāi)襠口”。

（3）不良地層樁體成樁效果差，形成較多的縫隙、空洞。

（4）止水帷幕由于施工后期基坑口開(kāi)挖產(chǎn)生的變形而未能緊貼支護(hù)結(jié)構(gòu)，一旦止水帷幕與密排樁之間的土顆粒流失，止水帷幕變成支擋結(jié)構(gòu)，不堪負(fù)荷，必然導(dǎo)致破壞止水帷幕。

（5）樁體施工中遇到地下障礙物，止水帷幕未能有效形成。

3 土方開(kāi)挖與支撐體系架設(shè)工序銜接

控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的核心是保證基坑內(nèi)外的水壓力平衡與嚴(yán)格控制水土的流失。不少基坑出現(xiàn)失穩(wěn)、倒塌實(shí)質(zhì)上都是上述這兩方面出現(xiàn)的問(wèn)題。例如基坑超挖、不及時(shí)支撐，導(dǎo)致基坑外水土壓力大于基坑內(nèi)的支撐力，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過(guò)大甚至失穩(wěn)。造成基坑超挖、不及時(shí)加撐的主要原因有：（1）施工過(guò)程中為搶進(jìn)度主觀忽視加撐的必要性；（2）支撐設(shè)置不合理導(dǎo)致機(jī)械開(kāi)挖空間不足，難以實(shí)現(xiàn)隨挖隨撐；（3）土方開(kāi)挖與支撐體系架設(shè)工序間安排不合理，沒(méi)有有效銜接。

4 支護(hù)結(jié)構(gòu)體系監(jiān)測(cè)工作

及時(shí)、準(zhǔn)確的基坑變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化和變形控制的依據(jù)，是深基坑施工中參建各方安全管理的眼睛。一旦不重視施工監(jiān)測(cè)工作、監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)不規(guī)范、監(jiān)測(cè)頻率過(guò)低、監(jiān)測(cè)點(diǎn)不注意保護(hù)，往往會(huì)導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)掌握基坑變形情況，貽誤處理險(xiǎn)情的最佳時(shí)機(jī)。

5 周邊建（構(gòu)）筑物鑒定和保護(hù)

做好基坑周邊建（構(gòu)）筑物保護(hù)工作的關(guān)鍵是掌握建筑物的現(xiàn)狀，控制基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，嚴(yán)格控制水土的流失。

（1）做好基坑周邊建（構(gòu)）筑物的調(diào)查和鑒定工作。設(shè)計(jì)單位應(yīng)在工程招標(biāo)前的各設(shè)計(jì)階段會(huì)同建設(shè)單位逐步摸查并掌握周邊建（構(gòu)）筑物的類別、重要性、基礎(chǔ),以及結(jié)構(gòu)形式等資料。盡量避免受各種因素影響，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還沒(méi)有掌握相關(guān)必須資料，導(dǎo)致設(shè)計(jì)階段對(duì)部分建（構(gòu)）筑物保護(hù)認(rèn)識(shí)不充分和考慮不周全。另外，避免施工單位基于成本考慮或重視不夠，施工前對(duì)基坑周邊建（構(gòu)）筑物鑒定范圍和深度不夠，現(xiàn)狀鑒定資料不翔實(shí)，導(dǎo)致后期施工出現(xiàn)投訴時(shí)維權(quán)證據(jù)不足和相互扯皮現(xiàn)象，甚至升級(jí)為上訪事件和法律案件。

（2）針對(duì)基坑周邊重要或危舊的建（構(gòu)）筑物，設(shè)計(jì)單位應(yīng)在設(shè)計(jì)圖中提出有針對(duì)性的保護(hù)方案和要求，在招標(biāo)設(shè)計(jì)中單獨(dú)開(kāi)項(xiàng)由承包商投標(biāo)報(bào)價(jià)。

6 總結(jié)

綜上所述，做好基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制及周邊建（構(gòu)）筑物的保護(hù)工作，應(yīng)該做到以下幾個(gè)方面的工作：

（1）合理可靠的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)是做好深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制的前提。設(shè)計(jì)單位應(yīng)深入了解認(rèn)識(shí)工程地質(zhì)水文條件，盡可能收集并掌握基坑周邊建（構(gòu)）筑物情況，充分借鑒類似工作經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷。

（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)體系中的構(gòu)件施工質(zhì)量是深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制的根本。工程建設(shè)單位必須充分重視并按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求做好支護(hù)體系施工質(zhì)量過(guò)程控制。

（3）控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的核心是保證基坑內(nèi)外的水土壓力的平衡，嚴(yán)格控制水土的流失。工程建設(shè)單位應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文條件特點(diǎn)，按設(shè)計(jì)工況研制科學(xué)合理的基坑開(kāi)挖方案，保證基坑開(kāi)挖和支撐體系施作工序間有效銜接。

（4）基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是基坑變形控制的依據(jù)，工程建設(shè)單位必須重視施工監(jiān)測(cè)工作，嚴(yán)格實(shí)施監(jiān)測(cè)方案，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使工程建設(shè)參建各方都能準(zhǔn)確掌握基坑變形動(dòng)態(tài)，及時(shí)調(diào)整、改進(jìn)設(shè)計(jì)、施工方案，做到信息化施工。

（5）工程建設(shè)單位應(yīng)做好基坑開(kāi)挖常見(jiàn)險(xiǎn)情應(yīng)急預(yù)案的編制、演練工作，各項(xiàng)應(yīng)急設(shè)備和物資要落實(shí)到位，出現(xiàn)險(xiǎn)情后能夠迅速啟動(dòng)預(yù)案。