關(guān)于深基坑支護(hù)技術(shù)的一些探討

李曉飛

（北京建工京精大房工程建設(shè)監(jiān)理公司， 北京 100044）

1 工程概述

本工程位于北京，是一個(gè)集會(huì)議展覽中心、酒店、辦公樓、商場(chǎng)及餐飲娛樂設(shè)施等為一體的綜合性多功能會(huì)展中心。擬建建筑物占地面積約 19.82 萬 m2，地下設(shè)計(jì)為 2 層地下室，基坑開挖深度 11.9 m～16.9 m。該基坑工程具有以下特點(diǎn)：開挖深度較深，為一級(jí)基坑工程；工程量非常大，本基坑周長(zhǎng)為 1 549 m；工期短。如何合理協(xié)調(diào)各個(gè)施工環(huán)節(jié)的交叉作業(yè)，是本基坑工程的一大難題。

2 設(shè)計(jì)方案研究

2.1 支護(hù)方案

設(shè)計(jì)方案的選擇主要考慮場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境條件及當(dāng)?shù)氐氖┕そ?jīng)驗(yàn)。正確選擇支護(hù)方案是基坑工程的關(guān)鍵。

目前國(guó)內(nèi)的基坑支護(hù)方案主要有：自然放坡、鋼板樁支護(hù)、深層攪拌支護(hù)、排樁支護(hù)、地下連續(xù)墻、土釘支護(hù)及各種支護(hù)方式的組合等。

根據(jù)場(chǎng)地及周邊環(huán)境，本基坑在東、西、南側(cè)采用放坡加土釘掛網(wǎng)噴混凝土的支護(hù)方式；而在北側(cè)則采用多錨排樁支護(hù)方式。

(1)放坡的支護(hù)方式是一種最為最經(jīng)濟(jì)支護(hù)方式。本基坑的東、西、南側(cè)場(chǎng)地比較開闊，具備放坡條件。經(jīng)過綜合考慮，采用 1∶1.5 二級(jí)放坡加土釘掛網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)方式。

放坡支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了下列驗(yàn)算。

①土釘抗拔力驗(yàn)算：利用公式 驗(yàn)算；經(jīng)驗(yàn)算，符合規(guī)范要求。

②邊坡的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：計(jì)算方法采用圓弧滑動(dòng)條分法；經(jīng)驗(yàn)算，符合規(guī)范要求。

(2)基坑北側(cè) 10 m 處存在防洪堤壩和高層建筑，建筑地面比較有限。根據(jù)地理?xiàng)l件及地質(zhì)條件，采用多錨排樁垂直支護(hù)方式。選用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁作為支護(hù)體；施工方法為先施工鉆孔灌注樁，結(jié)構(gòu)為多錨式排樁的方案。采用樁間間隔 1.2 m 旋挖式 φ800 護(hù)坡樁；樁嵌入深度 5 m，樁頂設(shè)有冠梁。開挖面上平均 4 m 打入 1 排預(yù)應(yīng)力錨索。以基坑開挖最深一剖面為例，此剖面打入 4 排錨索；4 排錨索從上到下的承載設(shè)計(jì)值分別為 249 kN、303 kN、324 kN 和 303 kN，預(yù)應(yīng)力值分別為 170 kN、170 kN、200kN 和 200 kN。

垂直支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了下列驗(yàn)算。

①整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：計(jì)算方法用采用瑞典條分法；計(jì)算結(jié)果，安全穩(wěn)定性系數(shù) Ks=2.4，滿足規(guī)范要求≥1.2 的要求。

②抗傾覆驗(yàn)算：經(jīng)計(jì)算，抗傾覆安全系數(shù)為 3.9，滿足規(guī)范≥1.2 的要求。

除此之外，地下水控制的設(shè)計(jì)和施工，應(yīng)滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地及周邊工程地質(zhì)條件、水紋地質(zhì)條件和環(huán)境條件，結(jié)合基坑支護(hù)承載力驗(yàn)算和錨索計(jì)算，均滿足規(guī)范要求。

2.2 地下水控制和基礎(chǔ)施工方案的綜合分析確定

目前國(guó)內(nèi)地下水控制分析方法可分為集水明排、降水、截水和回灌等形式。本工程場(chǎng)地下水位在 9 m 左右，而開挖深度超過地下水位。所以必須采取地下水控制，保證工程的有效完成。

本場(chǎng)地含水為巨厚的砂、礫石層，滲透系數(shù)大，采用井點(diǎn)降水是最經(jīng)濟(jì)合理的方法。本工程采用管井降水方案。場(chǎng)地水位埋深 9 m，考慮 1.2 的安全系數(shù)，利用大井法估算基坑排水量驗(yàn)算，該場(chǎng)地共布置降水井 63 眼；井間距 24 m～25 m。

3 基坑設(shè)計(jì)與施工中可能引產(chǎn)生的問題

基坑安全可靠性問題一直是每一個(gè)基坑工程的首要問題。特別是在 20 多 m 的超深基坑中，對(duì)基坑穩(wěn)定性的要求更高。這給設(shè)計(jì)人員及施工人員帶來許多有關(guān)基坑穩(wěn)定的問題和挑戰(zhàn)。由于在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上的作用具有許多不確定因素，以及在設(shè)計(jì)理論上存在著不完善現(xiàn)狀，從設(shè)計(jì)到施工，任一細(xì)小環(huán)節(jié)的忽視都可能引起無法挽回的事故。要避免產(chǎn)生重大基坑事故的最好辦法是采取預(yù)防為主的對(duì)策。

3.1 工程勘察方面

在勘察方面引起的問題，主要是勘察人員沒有對(duì)場(chǎng)地實(shí)地勘察，僥幸套用附近建筑物的勘察資料，或是勘察人員對(duì)場(chǎng)地勘察不按規(guī)范進(jìn)行，導(dǎo)致勘察資料不準(zhǔn)確，從而產(chǎn)生事故隱患。場(chǎng)地勘察資料是深基坑工程設(shè)計(jì)施工的重要依據(jù)，必須正確、全面地評(píng)價(jià)場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。特別要重視場(chǎng)地范圍內(nèi)的各土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)試，使該指標(biāo)能準(zhǔn)確、全面反應(yīng)場(chǎng)地的真實(shí)情況，使設(shè)計(jì)方案更經(jīng)濟(jì)合理。

3.2 施工方面

深基坑施工要嚴(yán)格按照專家審定的設(shè)計(jì)圖紙和施工組織方案進(jìn)行，并加強(qiáng)各類監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)異常及時(shí)反應(yīng)。在施工過程中將可能出現(xiàn)如下的問題。

(1)施工隊(duì)的素養(yǎng)缺陷。一支訓(xùn)練有素的施工隊(duì)是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵。如北側(cè)的多錨式排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)所打的樁位是否準(zhǔn)確或者樁的垂直度有一定的要求。如果樁位打偏或樁打斜到一定的程度，將會(huì)影響錨索腰梁的安放和錨索預(yù)應(yīng)力的施加。

(2)邊坡修理達(dá)不到設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。邊坡施工存在超挖、欠挖、放坡陡或緩、坡平整度不夠等問題。土方開挖時(shí)必須得先用機(jī)械開挖形成邊坡，然后經(jīng)人工修整坡面后，才可以開始支護(hù)和初噴的工序。在實(shí)際開挖時(shí)，如果施工人員管理不到位，技術(shù)交底不充分，分層分段開挖高度不一，挖機(jī)操作手的操作水平等因素的影響，都可能造成出現(xiàn)上述問題。

(3)基坑開挖與支護(hù)不配套。支護(hù)施工滯后于土方施工是難以避免的問題，但是如果滯后的時(shí)間太長(zhǎng)，則可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。如支護(hù)結(jié)構(gòu)整體向基坑內(nèi)傾斜、基坑整體坍塌等。北側(cè)的垂直支護(hù)平均每排錨索 3 m～4 m；打錨索前必須卸掉這些土。如果長(zhǎng)時(shí)間不打上錨索等將有排樁向內(nèi)傾斜的趨勢(shì)；如有土方超挖的情況，情況會(huì)更嚴(yán)重。北側(cè)排樁支護(hù)，打第 3 層錨索時(shí)由于天氣及土層復(fù)雜的原因，第 3 層錨索遲遲不能打完，導(dǎo)致排樁后出現(xiàn)了一條很大的裂縫(排樁向基坑內(nèi)傾斜)，出現(xiàn)了險(xiǎn)情。最后在樁后采取了注漿加固及回填的方法，才緩和了險(xiǎn)情。

(4)同時(shí)還有噴射混凝土厚度不夠、強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、成孔注漿不到位、土釘或錨桿受力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、邊坡頂面未按要求處理等問題，都是需要在施工過程中要注意的問題。

3.3 降水方面

水是導(dǎo)致基坑特別是深基坑事故的重大因素。許多深基坑工程事故都是由于水的原因造成的，深基坑工程的降水是一項(xiàng)事關(guān)大局的工作。地下水處理不當(dāng)往往會(huì)造成基坑坍塌事故，同時(shí)還會(huì)給周邊環(huán)境造成不良的影響。降水施工過程中將會(huì)出現(xiàn)如下問題。

(1)確保降水不間斷。在開始降水后，必須確保降水的連續(xù)性。不能因?yàn)殡娂八玫仍驅(qū)е峦Ｖ菇邓?/p>

(2)在抽水過程中嚴(yán)防出現(xiàn)管涌現(xiàn)象。降水井不滿足規(guī)范要求，很容易導(dǎo)致管涌現(xiàn)象，必須做好防管涌的工作。在抽水過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)某井抽出的水渾濁時(shí)，必須停止該井降水并找出渾濁的原因。

(3)降水引起地面沉降。降水水位下降將會(huì)引起土中有效應(yīng)力的增加，導(dǎo)致地面沉降。地面沉降過大時(shí)，會(huì)造成相鄰建筑物的傾斜與破壞及地下管線的破壞。因此，在降水設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮此問題。由于本場(chǎng)地底層以礫砂、圓礫為主，變形模量較大，產(chǎn)生的地面沉降量很小，因此可忽略此問題。

3.4 工程監(jiān)測(cè)方面

深基坑監(jiān)測(cè)是指導(dǎo)正確施工、避免事故發(fā)生的必要措施，是一種信息施工技術(shù)。不重視信息施工，必然是盲目施工，不能防患于未然。有的工程為了節(jié)約，基坑施工沒有安排施工監(jiān)測(cè)，或不合理地削減監(jiān)測(cè)內(nèi)容，從而使監(jiān)測(cè)工作不力，無法及時(shí)判斷與處理險(xiǎn)情，從而造成事故。在本次基坑工程中，正是因?yàn)樵诠こ瘫O(jiān)測(cè)方面做得很到位，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，才得以有效地處理問題。本工程能很好地按時(shí)完成，工程監(jiān)測(cè)在其中起了很大的作用。

4 結(jié) 語

通過對(duì)本工程實(shí)例的剖析可以看出，要成功完成一項(xiàng)基坑工程，至少須具備三個(gè)條件：安全合理的支護(hù)方案、先進(jìn)的支護(hù)設(shè)計(jì)和一支訓(xùn)練有素的施工隊(duì)伍。支護(hù)方案正確，是指基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇要在因地制宜的基礎(chǔ)上，綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)境等各方面的因素，做到措施得當(dāng)、安全合理,并且對(duì)環(huán)境無害。設(shè)計(jì)先進(jìn)是要求基坑支護(hù)設(shè)計(jì)運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，解決好安全和經(jīng)濟(jì)這一矛盾。一支優(yōu)秀的施工隊(duì)伍,不僅能正確領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范進(jìn)行施工，并且具有信息化施工的手段和能力，為檢驗(yàn)和發(fā)展設(shè)計(jì)理論、正確指導(dǎo)施工反饋大量的寶貴數(shù)據(jù)，并能及時(shí)地采取得力措施，將基坑工程隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

[1]JGJ 120—1999,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB 50007—2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB 50010—2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] JGJ 94—1994,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[5] GB 50086—2001,錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[6]余志成,施文華.深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)與施工程[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

[7]馮清晉.某高層住宅深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工[J].山西建筑,2005(14).