基坑施工變形與安全風(fēng)險因素的管控路徑思考

李軍華

（江蘇華東工程設(shè)計有限公司，江蘇南京 210007）

基坑施工變形與安全風(fēng)險因素的管控路徑思考

李軍華

（江蘇華東工程設(shè)計有限公司，江蘇南京 210007）

本文結(jié)合某基坑工程施工實例，對基坑施工期間的變形問題進行了全面監(jiān)測，并根據(jù)安全風(fēng)險探討了各類危險因素的管控措施與路徑，對確?；邮┕ぐ踩瓿捎兄匾饬x。

基坑 施工變形 安全風(fēng)險 風(fēng)險管控

在工程項目建設(shè)施工中，基坑部分的施工作業(yè)是非常重要與關(guān)鍵的。但在施工過程當(dāng)中各個環(huán)節(jié)的操作都可能誘發(fā)結(jié)構(gòu)變形，若不對結(jié)構(gòu)變形進行詳細監(jiān)測，制定針對性的風(fēng)險控制措施，則可能導(dǎo)致基坑施工質(zhì)量受到影響。本文即就基坑施工變形以及安全風(fēng)險因素管控方面的內(nèi)容進行分析探討，望引起重視。

1. 工程概況

某地鐵站位于市區(qū)兩條主干道交叉路口，且為兩條地鐵線路的換乘車站。車站主體采用明挖基坑順做法施工，地下2層段基坑開挖設(shè)計深度為19.95m，地下3層段基坑開挖設(shè)計深度為27.15m，均采用鉆孔灌注樁配合土體錨索外支撐體系。

現(xiàn)場勘查數(shù)據(jù)顯示，該場地土層主要分布有雜填土層、粉土層、粉細砂層、卵石層、粉質(zhì)粘土層等。地質(zhì)剖面自上而下以此為粉土填土層→雜填土層→粉質(zhì)粘土層→粉土層→粉細砂層→卵石層→粉質(zhì)粘土層→粉土層→卵石層。如下圖所示（見圖1）。

圖1：施工現(xiàn)場地質(zhì)分布情況示意圖

水文地質(zhì)條件方面，該站點勘察過程當(dāng)共發(fā)現(xiàn)1層地下水，含水層為卵石層，水位埋深在28.50m～31.50m范圍內(nèi)，現(xiàn)場水位標(biāo)高為22.70m～24.20m。

2. 基坑施工變形分析

在基坑施工過程當(dāng)中，對施工變形的相關(guān)因素進行動態(tài)監(jiān)測與分析，能夠及時反應(yīng)基坑施工的進展以及狀態(tài)，通過對反饋信息的應(yīng)用達到對基坑變形進行控制的效果，從而確?；咏Y(jié)構(gòu)的安全性。本工程基坑施工中，本工程變形監(jiān)測的主要內(nèi)容包括：地表沉降監(jiān)測、管線沉降監(jiān)測。具體分析如下：

1）對地面沉降的監(jiān)測。本工程中基坑支護體系將鉆孔灌注樁與預(yù)應(yīng)力錨索支護相互結(jié)合，根據(jù)基坑現(xiàn)場施工過程當(dāng)中所引起的地表沉降最大測值對應(yīng)歷史變形曲線，變形最大值出現(xiàn)在DB27-03點上，累計變形為-39.7m。結(jié)合基坑施工現(xiàn)場的進度安排（如下圖2所示），在基坑施工過程當(dāng)中，地表沉降的空間以及時間規(guī)律可以概括如下：

表1 ：基坑施工階段劃分示意圖

在土方開挖施工期間，累計變形值為-36.9mm，占變形總量的比例的大部分。具體來說，在第一層土方開挖（開挖深度自地表至地下6.0m區(qū)域內(nèi)），所產(chǎn)生的變形量較顯著。分析其原因在于：從地質(zhì)勘查條件上來說，本基坑施工現(xiàn)場第1層土體主要構(gòu)成為粉土以及雜填土，土方開挖后圍護樁外側(cè)土體對樁體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)向推動力，導(dǎo)致樁外側(cè)土體間的孔隙增大，形成松散區(qū)域，誘發(fā)較大規(guī)模的沉降；在結(jié)構(gòu)施工期間，累計變形為-1.5mm，變形總量較小。分析其原因在于：在現(xiàn)場施工中通過應(yīng)用圍護樁聯(lián)合預(yù)應(yīng)力錨索支護的方案，使得基坑在二次結(jié)構(gòu)施工中不存在鋼支撐卸載所致受力轉(zhuǎn)換，故而也不會造成錨索預(yù)應(yīng)力的異常松弛；在后期變形期間內(nèi)，累計變形為-1.3m，占變形總量比例低，表明結(jié)構(gòu)封底后施工區(qū)域地表沉降已經(jīng)基本傾向于穩(wěn)定狀態(tài)。

2）對管線沉降的監(jiān)測。本工程中基坑開挖施工作業(yè)期間累計變形最大值出現(xiàn)在基坑北側(cè)，管線為污水管，與基坑外側(cè)距離為7.1m，施工過程中累計變形值為-14.39mm，低于控制值-20.0mm的要求。根據(jù)基坑現(xiàn)場施工過程當(dāng)中所引起的管線沉降最大測值對應(yīng)歷史變形曲線，從時間分布上來說，管線沉降集中出現(xiàn)在基坑土方開挖階段中，因土方開挖作業(yè)對圍護結(jié)構(gòu)造成影響，使其向基坑內(nèi)部傾斜，造成圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)土體發(fā)生松散，誘發(fā)管線變形。

3. 安全風(fēng)險因素管控路徑

結(jié)合已有的研究與實踐來看，明挖基坑順做法施工流程已經(jīng)比較規(guī)范，工藝技術(shù)成熟，只要能夠把握各個環(huán)節(jié)操作的關(guān)鍵，就能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)險的科學(xué)管控。從對基坑施工變形的認識入手，認為安全風(fēng)險因素的管控措施有以下幾個方面：

1）對樁體成孔垂直度進行科學(xué)控制。若對樁體成孔垂直度的控制效果不佳則容易造成樁體侵限，輕則導(dǎo)致噴砼厚度減少，重則必須對侵限樁體加以剔除，直接影響樁體強度，導(dǎo)致圍護結(jié)構(gòu)安全性受損。因此，對垂直度進行科學(xué)控制是非常關(guān)鍵的。

2）對鋼（腰梁）圍檁安裝進行科學(xué)規(guī)范。對鋼腰梁（鋼圍檁）結(jié)果作為錨索或鋼管支撐部分向圍護樁傳遞荷載，實現(xiàn)錨固功能的基本載體，其與圍護樁之間必須貼合緊密，若部分位置難以緊密連接，則可選用強度C20細石混凝土進行填充，若填充不及時造成腰梁后不密實形成空洞，則可能導(dǎo)致錨固力/預(yù)應(yīng)力大量損失的問題，無法滿足設(shè)計要求。針對該情況，需要采取的應(yīng)對策略是：確保鋼腰梁的設(shè)計承載力與錨索的最大荷載相匹配，并滿足應(yīng)力集中的要求。結(jié)合本工程中要求，鋼腰梁段與段之間的連接不僅要進行等強度的三向連接，更要求鋼腰梁的平直，以滿足受力要求。

3）完善對錨索或鋼支撐結(jié)構(gòu)的架設(shè)。及時進行錨索或鋼支撐結(jié)構(gòu)的架設(shè)能夠有效減少土體側(cè)向位移以及地面沉降，在圍護結(jié)構(gòu)變形控制方面的效果確切。在鋼支撐結(jié)構(gòu)的架設(shè)中，必須確保支撐軸線與支撐斷面的垂直。

4）鋼管支撐拆除作業(yè)。對明挖基坑順做法采用鋼支撐施工的，結(jié)構(gòu)施工作業(yè)應(yīng)當(dāng)遵循縱向分段、豎向分層、自下至上的基本原則。因此，必須在結(jié)構(gòu)強度達到一定標(biāo)準(zhǔn)后方可進行對鋼管支撐的拆除作業(yè)。拆除過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合監(jiān)控量測的結(jié)果進行分段、分層、自下而上的逐步拆除，杜絕一次性長距離的拆除多層鋼管支撐。

4. 結(jié)束語

本文詳細探討了基坑施工中的變形問題以及對安全風(fēng)險因素的管控路徑，認為明挖基坑順做法施工是一項多因素并存的風(fēng)險體系，各種風(fēng)險管控措施缺一不可，必須齊頭并進。根據(jù)施工現(xiàn)場變形監(jiān)測數(shù)據(jù)與規(guī)律，制定針對性的風(fēng)險管控措施是確?；邮┕ぷ鳂I(yè)安全目標(biāo)順利實現(xiàn)的重要手段，值得引起重視。

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1007-6344（2015）12-0028-01