關(guān)于復(fù)雜環(huán)境下基坑工程特點與實測研究

劉 鐘

(徐州中國礦大巖土工程新技術(shù)發(fā)展有限公司，江蘇 徐州 221008)

前 言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，城市建設(shè)對地下空間開發(fā)的要求越來越高，我國的基坑工程建設(shè)有了進一步地發(fā)展，與此同時，周邊環(huán)境的保護工作要求施工工程提高自身的基坑設(shè)計水平，做好每一項基坑工程實測工作。只有這樣，才能從整體上保證基坑施工過程的安全，才能使施工企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟利益。

1 復(fù)雜環(huán)境條件下深基坑工程的特點

1.1 深基坑工程具有社會危害性和環(huán)境敏感性

一般情況下，建筑工程會在老城區(qū)或者商業(yè)繁華的地帶進行建筑深基坑作業(yè)，施工地區(qū)一般會緊挨著地鐵、管線、公路或者老舊建筑。在這樣的地區(qū)進行深基坑作業(yè)，會在一定程度上改變施工地區(qū)的地下水水位和徑流路徑，也會破壞原土體的靜力平衡，最終產(chǎn)生各種巖土力學(xué)現(xiàn)象。深基坑工程的環(huán)境敏感性會在一定程度上損害地鐵線，使地下管網(wǎng)斷裂，使道路變形，引起不良的社會反映。

1.2 深基坑工程具有多樣性和差異性

基坑工程應(yīng)用的計算方法不一，采用的工程理論也不一樣，且工程建設(shè)中涉及到的經(jīng)驗系數(shù)和經(jīng)驗公式多，易出現(xiàn)問題，這是深基坑工程的多樣性，每個深基坑工程有其獨特的特點，具體來說，施工地區(qū)的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)是不同的，這使得在施工過程中應(yīng)用的施工方法、施工工序、支撐結(jié)構(gòu)和維護結(jié)構(gòu)也不同。

1.3 深基坑工程具有臨時性和綜合性

為了更好地進行建筑結(jié)構(gòu)的施工服務(wù)工作，應(yīng)該在基坑工程設(shè)臨時購筑物，這種臨時構(gòu)筑物的工期一般占總工期的五分之一左右，造價占工程總造價的六分之一左右。深基坑工程還具有較強的綜合性，總體來看，它涉及五方面施工內(nèi)容，它們分別是降水工程、圍護工程、土方開挖工程、支撐工程和結(jié)構(gòu)工程。

2 復(fù)雜環(huán)境條件下的基坑工程設(shè)計應(yīng)考慮的因素

在進行方案設(shè)計工作時，應(yīng)該注意觀察基坑的幾何特點，施工地區(qū)的水文地質(zhì)條件和地基特征。在方案設(shè)計工作中，還應(yīng)該做好整體的施工部署，明確工期的長短和施工順序，與此同時，設(shè)計人員還應(yīng)該觀察建筑物、道路、地下管線等與施工地區(qū)相關(guān)的周圍環(huán)境情況。除此之外，設(shè)計人員還應(yīng)明確施工的開挖方式和維護條件。優(yōu)化復(fù)雜環(huán)境條件下的基坑工程設(shè)計方案可以從四方面入手，(1)比較優(yōu)化前后的工期;(2)考慮優(yōu)化方案是否可以降低對周邊環(huán)境的影響;(3)考慮優(yōu)化方案的經(jīng)濟效益;(4)分析施工的可行性，分析技術(shù)的先進性和可靠性。

3 復(fù)雜環(huán)境條件下的基坑工程實測研究

3.1 基坑工程的工程概況

我們對某建筑的基坑工程進行視察研究，已知該建筑共有九層，其中地下有2層，地上有7層，建筑平面的形狀為90米*100米的“L”型，該建筑的基坑凈深度為十米，基坑面積約為6500平方米。該建筑的東北側(cè)是兩棟6層的教學(xué)辦公樓，北側(cè)為一商務(wù)酒店;西北側(cè)是新建的地下2層地上24層寫字樓，西南側(cè)和東南側(cè)是兩條公路。場地地基的土質(zhì)結(jié)構(gòu)比較差，土層呈灰色、褐黃色和褐色，土層均屬于不透水或者微透水層，總體來看，場地工程的基坑屬于中高壓縮性土。

3.2 確定該基坑工程的支護方案

設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)工程地質(zhì)的勘察報告，對基坑周邊的環(huán)境情況進行綜合分析，包括基坑周邊的建筑情況、管線情況和道路情況，將周邊環(huán)境作為重點設(shè)計對象，支護方案的確定應(yīng)該遵守方便原則、經(jīng)濟原則和安全原則。

3.3 基坑工程止水帷幕和隔水帷幕的設(shè)計

要想保護好基坑的周邊環(huán)境，就得做好地下水處理工作。上文已經(jīng)提到，施工區(qū)域的土層屬于微透和不透水層，所以說，該建筑區(qū)域的水層為典型的承壓水層。我們都知道，長期降水能夠在一定程度上使坑外的土體固結(jié)，這樣，能夠引起地表沉降，并帶動周邊建筑物一起沉降，針對這種問題，應(yīng)該采用三軸深層水泥攪拌樁，在樁底插入1.5米的不透水層，我們可以將其稱之為土層5，這樣，能夠有效地將質(zhì)粘土層和水路的聯(lián)系阻斷。土層六是承壓水層，因為埋藏的比較深，經(jīng)分析和考慮，確定它不會對基坑產(chǎn)生影響，詳細情況可以用圖表示，如圖1所示。

3.4 內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)和擋土的設(shè)計

坑底標高在質(zhì)粘土層當中，該土層呈軟塑狀態(tài)，顏色呈灰色，具有較差的土性，為了最大限度的降低圍護結(jié)構(gòu)對周邊環(huán)境的影響，設(shè)計時采用兩道鋼筋混凝土桿式內(nèi)的支撐和直徑為800mm@1000mm的鉆孔灌注樁，為了防止飯店的陽角處變形，應(yīng)該在酒店那一側(cè)的坑外設(shè)置拉桿，坑內(nèi)設(shè)置支桿。

3.5 基坑工程中的支護設(shè)計和計算

圖1 基坑支護

在進行計算工作時，可以采用同濟啟明星深基坑的計算軟件，并采用直剪固結(jié)快剪指標進行基坑圍護結(jié)構(gòu)的計算工作。除此之外，對矩形的荷載進行分土計算，相關(guān)計算結(jié)果我們可以用圖表示，如圖2和圖3所示。

圖2 飯店側(cè)圍護樁內(nèi)力計算結(jié)果

圖3 其他側(cè)圍護樁內(nèi)力計算結(jié)果

3.6 基坑工程中的土方開挖工作和效果分析

在進行基坑工程中的土方開挖工作時，應(yīng)該遵循“嚴格控制一側(cè)”“分層”“均勻”的原則，施工人員應(yīng)該在西南側(cè)和東南側(cè)的兩條公路處各自設(shè)置一個出土口。土方開挖工作可以分三步進行，將土方挖到第一道支撐底，然后進行第一道支撐施工工作，接著將土方開挖到第二道支撐底，進行第二道支撐施工工作，第三步將土方開挖工作進行到坑底。為了保護距施工地最近的飯店，應(yīng)該在北側(cè)的出口處加固部分混凝土，這樣，能夠為挖土挑臺作支撐，能夠在一定程度上防止施工北側(cè)的基坑變形，除此之外，還能縮短施工工期。土方開挖工作共進行了四十天，據(jù)統(tǒng)計，施工地區(qū)北側(cè)的累積沉降為12mm，累積變形最大值為17mm，其他側(cè)基坑中，最大的累計變形值為21.5mm，地表累積沉降為15mm。

本次基坑工程中，重點保護了已有建筑物的深基坑陽角位置，采用，外部拉梁、內(nèi)部支頂?shù)脑O(shè)計方案能夠在一定程度上防止基坑變形。施工過程中采用三軸深層水泥攪拌樁套接的施工方法，有效的保證了隔水和止水帷幕的成樁質(zhì)量，減小了降水對坑外地表的影響，控制了已有建筑物的沉降。土方開挖中堅持后開挖的原則對保護已有建筑物起到了關(guān)鍵性的作用。施工作業(yè)完成之后，已有建筑物的變形情況比計算的小6.1mm，其它實測地的變形情況和計算相差4mm。一般情況下，應(yīng)該采用反復(fù)填墊運土道路退挖方法進行土方開挖工作，根據(jù)實際情況，本工程在土方開挖中挖土挑臺是利用部分混凝土作支撐的，這在一定程度上縮短了工期。本工程通過對挖土工序的調(diào)整，成功降低了酒店側(cè)基坑的變形情況，為已有建筑物提供了安全上的保證。

4 結(jié)束語

隨著城市化水平的不斷提高，城市對地下空間開發(fā)的要求越來越高，在工程建設(shè)中，基坑工程已經(jīng)成了十分重要的施工環(huán)節(jié)?；庸こ叹哂休^強的綜合性，進行這類施工涉及到的理論知識復(fù)雜，具有較大的風(fēng)險性。很多基坑工程處于繁華的市區(qū)，這些地區(qū)的地層條件復(fù)雜、交通網(wǎng)線縱橫、地下管線眾多、建筑物密集、對環(huán)境保護的要求較高，要想保證基坑工程的質(zhì)量，就得做好施工方案的設(shè)計工作。

［1］王浩然，徐中華.復(fù)雜環(huán)境條件下的基坑工程設(shè)計與實測分析［J］.地下空間與工程學(xué)報，2011(05).

［2］甄鳳鳳.復(fù)雜環(huán)境下軌道交通車站基坑工程設(shè)計［J］.中國市政工程，2012(6).

［3］顧開云，許磊.復(fù)雜條件下基坑變形控制——亞龍總部大樓基坑工程設(shè)計研究［J］.巖土工程學(xué)報，2010(11).

［4］張洪新.復(fù)雜環(huán)境下深基坑工程設(shè)計與施工管理［J］.住宅科技，2012(06).

［5］熊巨華，樓曉明.利用原有圍護樁的基坑工程設(shè)計實例與分析［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2010(04).