基坑安全分析及防汛應急方案

陳忠?guī)X

摘要：本文介紹了信陽火車站廣場區(qū)域改造建設(shè)項目地塊四（18～21#樓）深基坑支護降水工程。 施工中對基坑開挖的安全性進行監(jiān)測， 反饋信息及時指導施工， 對施工中出現(xiàn)的險情及時處理。

Abstract： This paper introduces the deep foundation pit supporting and precipitation project of the No. 4 （18～21# building） of Xinyang Railway Station Square Regional Reconstruction Project. During the construction， the safety of the foundation pit excavation shall be monitored， and the feedback information shall be promptly guided to guide the construction， and the dangerous situation occurring during the construction shall be dealt in time.

關(guān)鍵詞：基坑安全分析;應急方案;區(qū)域改造

Key words： foundation pit safety analysis;emergency plan;regional transformation

中圖分類號：TV551.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）23-0180-03

1 ?施工現(xiàn)狀及存在問題

我單位施工的信陽火車站廣場區(qū)域改造建設(shè)項目地塊四（18～21#樓）深基坑支護降水工程，支護部分于2009年元月14日全部完成，降水部分正在有序進行，地下水位滿足主體單位施工要求。

因為基坑為臨時性工程，設(shè)計也是本著經(jīng)濟、綜合安全性、主體工程進度等因素考慮的前提下進行的，因此在以后的使用過程中，各方面還應積極配合，才能確保基坑安全。

基坑設(shè)計開挖深度為-12.2m（結(jié)構(gòu)施工圖紙未出時會議確定），實際開挖深度筏板下-12.32m，中部東西方向-13.32m，21#樓西南部由于天然地基不滿足設(shè)計要求加深開挖到-14.0m左右，局部電梯井已達到-16.0m左右。地下水位從地表下2.0m降到地表下12.0m左右，降深達10m?，F(xiàn)對基坑支護施工過程進行概括總結(jié)：

基坑基本上分兩部開挖，從08年10月30日開始開挖，到2009年1月14日已完成整個基坑的開挖。從基坑開挖到現(xiàn)在我們對基坑四周壁進行了系統(tǒng)觀測。

南側(cè)（灌注樁）加預應力錨索支護體系，西部發(fā)生較大位移，截止09年4月8日最大位移40mm，東部發(fā)生較小位移，最大8mm。北側(cè)噴錨支護體系最大位移8mm，東側(cè)最大位移5m。西側(cè)邊坡最大位移已至45mm。

根據(jù)現(xiàn)場施工實際情況分析西側(cè)基坑變形過大的原因：

下部土層開挖時，未按規(guī)定的分層開挖深度作業(yè)，一次性開挖深度過大。

上部坡頂荷載過大。上部西側(cè)離基坑邊約4.0m，有一個下水管道，常年漏水，造成上部土層飽水。

原設(shè)計開挖深度10.7m，現(xiàn)已開挖至13.0m左右，在12月15日開挖至-10.0m左右時，發(fā)現(xiàn)基坑壁位移，造成上部水泥地坪開裂，施工方、監(jiān)理、業(yè)主對此高度重視，開了專項會議，并提出了應急方案，且一直做了系統(tǒng)的變形觀測。根據(jù)觀測結(jié)果，除元月2日在基坑西側(cè)壁用150T吊車安裝塔吊當日位移激增13mm外，位移基本穩(wěn)定，但位移量又趨增大。現(xiàn)累計位移最大已達45mm，已達警戒值。對西側(cè)基坑壁在以后的過程中應高度重視。

土釘支護對水的作用特別敏感，土的含水量增加不但增大土的自重，更為主要的是降低土的抗剪強度和土釘與土體之間的界面粘結(jié)強度，后者是土釘能夠起到加固和錨固作用的基礎(chǔ)。因此基坑周圍管道漏水是影響基坑安全的隱患之一。

另外西側(cè)、東側(cè)污水箱涵通水后，造成基坑壁也漏水，這也是不安全因素。

綜上所述，地塊四基坑時至今日雖然安全性較好，降水基本滿足施工要求，但西側(cè)下水管道等隱患依然存在，超負荷堆載等不安全因素時有發(fā)生，南側(cè)、西側(cè)最大位移平均每月增大10mm，而且仍有發(fā)展趨勢。

2 ?場地地質(zhì)概況及原設(shè)計方案

2.1 地質(zhì)概況

由勘察單位提供的“工程地質(zhì)勘察報告”顯示擬建場區(qū)內(nèi)出露地層為大面積分布的全新統(tǒng)河流相沖洪積物，厚度在10-20m，下伏地層為“白堊系上統(tǒng)周家灣組砂巖”，地貌單元屬獅河Ⅱ級階地，上部平均深度8m以上，以粉質(zhì)粘土為主，下部為粗砂、礫砂和圓礫。其地下水潛水水位為地表以下1m，其砂與礫砂層、水呈飽和狀態(tài)，具有承壓特征，由勘察單位提供的地下水滲透系數(shù)為75m/d?；娱_挖后地層分布與地質(zhì)報告基本相符，但有稍許出入，對基坑安全存在影響，并對基坑支護、降水造成不便。

2.2 原設(shè)計方案

基坑大致為矩形，東西長130m，南北寬100m，深度12.75m，周圍坡度為0.5，原設(shè)計方案考慮到地下水位較大，以及場地周圍河流、污水管道復雜，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告設(shè)計：基坑南部為鉆孔灌注樁，Φ700mm，間距1m，樁長19m，底板以下埋深8m，樁頂設(shè)計80×70的冠梁，兩樁之間的間隙在砂及砂礫石層中采取梯次后壓漿做止水帷幕。

3 ?場地開挖后的復雜地質(zhì)條件與周邊環(huán)境對基坑造成安全影響

3.1 復雜地質(zhì)條件的影響及處理方法

基坑開挖后，實際情況與地質(zhì)勘察報告基本相符。但局部還是有稍微變化的，就是這稍微的變化卻嚴重影響了基坑的降水和開挖工作。地質(zhì)報告東部顯示基坑8m以上為粘土層，8m～12m為中粗砂層，12m～16m依次為砂礫、卵礫石層，風化巖?；娱_挖后至12m時周邊大量涌水導致基坑無法開挖，而基坑內(nèi)所有降水井的水位都在15m以下，經(jīng)分析原因后認為可能存在下臥隔水層，因此，決定用挖集水井（坑）的方法明排水，就在挖集水井時發(fā)現(xiàn)在12～16m之間的砂層與礫石層結(jié)合部有一層沉積完好的粘土層，厚30cm，具體位置約在12.00～12.30m，正好為基底墊層以上50cm處，由于粘土層的存在將基坑周邊的含水分為上下兩層，使得周邊粘土層上砂層的水無法向下滲透進入基坑底下部礫石層由降水井排出，由于地質(zhì)報告未顯示粘土（隔水層），加上基坑周邊條件的限制，基坑外圍沒設(shè)降水井，所以大量基坑外圍上部含水層的地下水沿粘土層上部（砂層下部）通過地下徑流流入基坑致使施工面無法工作。根據(jù)以上地質(zhì)情況，我們果斷采取在基坑底板周圍挖若干個集水池用明溝串聯(lián)進行明排水，如此有效的解決了邊坡周圍砂層水向基坑內(nèi)的涌流。關(guān)鍵點在于粘土層上沿向邊坡內(nèi)打孔并插入外部纏有濾網(wǎng)的2吋PVC管向外排水，PVC管約2m深，外露50cm（插入砂層部制成花管），橫向間距1m一個，水量大的地方加密，切實防止流水帶砂造成坡面坍塌。

3.2 基坑周邊環(huán)境的影響及處理方法

沿基坑東部、北部5m距離有一條污水河且常年有水流量約在2m3/s，沿基坑南部、西部距基坑大約5m，路基埋深3m為污水管道，因年久失修，有滲水現(xiàn)象，且向邊坡滲透，從邊坡可以看出多處滲水。在無法排除滲水源（即河流）的情況下，我們大量采取了插管法排水，并用導水管排入集水池，從而有效的解決了周邊的滲水問題。切記我們的方針是“大禹治水：堵不如疏，堵疏結(jié)合，以疏為主”，千萬不要一味的堵漏，這樣才能有效減少邊坡的側(cè)壓力，確?；影踩?。

4 ?基坑開挖后存在的安全隱患及處理措施

4.1 流砂管涌現(xiàn)象造成的隱患及處理方法

在基坑的西南部地質(zhì)情況與東北部基本相似，但粘土層的深度為12.50m，也就是說整個上部砂層含水層呈東高西底的趨勢。致使整個基坑西南處溢水量最大，由于西南部基坑周邊是鉆孔灌注護坡樁，樁與樁之間的空隙為30cm，所以基坑開挖后，在粘土層上部樁與樁之間的空隙中大量涌砂，給基坑邊坡的穩(wěn)定造成很大隱患。

處理措施：首先用預先準備好的沙袋，堵住管涌流砂，然后在管涌底部插入外部纏有濾網(wǎng)的2吋PVC花管排水，再在沙袋外用打入地下的Φ20鋼筋支撐住沙袋，再用砂礫填滿孔洞后，編網(wǎng)噴漿，此處的關(guān)鍵在于支護完畢后，必須在管涌部位的上部約30～50cm處鑿開一個Φ10cm的檢查孔，檢查是否因管涌流砂而造成空洞，如有應再次用砂石填充，最后無論有無空洞都要掏孔置入注漿管加壓注漿充實可能因涌沙造成的孔隙，從而確保邊坡不留有隱患。因為流沙層中的孔洞如果不填實有可能形成坍塌的連續(xù)效應，一旦雨季來臨，地下水位迅速升高，邊坡后的孔洞就會給基坑安全造成嚴重隱患。

4.2 基坑周邊發(fā)現(xiàn)沉降和位移的安全隱患及預防措施

基坑西部距上口邊線9m處發(fā)現(xiàn)一條與基坑邊線平行延伸的裂縫，寬度32mm，長度約等長于基坑邊長，裂縫至基坑邊緣的沉降量為36mm。從裂隙發(fā)現(xiàn)之初，我們決定對基坑西側(cè)上部邊緣進行卸載處理（詳見圖1）。

實際證明效果很好，位移在30～32mm處穩(wěn)定，沉降也隨之停止。因為是整體位移和沉降，如果在邊坡上進行加固處理是行不通的，所以遇此情況，卸載應是最好的處理方法。

4.3 基坑開挖出土通道處加強邊坡穩(wěn)定性的處理方法

西北側(cè)運土坡道口處，基坑邊坡下部土體受土方運輸車輛長時間碾壓，上部土層物理力學性質(zhì)已改變，因土體內(nèi)部應力的變化，其穩(wěn)定性已降低，容易對邊坡穩(wěn)定造成安全隱患，所以為確?；影踩覀儗Τǖ捞庍M行局部卸載的同時，對局部坡度由原來的0.5調(diào)整為0.6（詳見圖2）。

5 ?防汛應急處理

雨季即將來臨，更大的考驗還在后面，我們必須提前預警，做好充分的準備，不能麻痹大意。為了避免基坑支護降水在以后特別是雨季使用階段出現(xiàn)重大問題，我方特提出以下幾點建議，請領(lǐng)導協(xié)調(diào)并監(jiān)督實施。

5.1 西側(cè)下水管道要盡快從源頭封堵

2009年3月16日，西側(cè)下水管道被堵，管溝內(nèi)水量馬上升高，僅僅一小時后，相臨邊坡坡面大面積浸水，原來已經(jīng)不流水的預埋管又開始流水。說明該管道對西邊坡影響十分明顯，滲漏也很嚴重。管道不處理隱患未除，無法保證基坑安全。

目前在管道未處理的情況下要注意加強觀測，一旦位移進一步快速加大，應按我方提出的應急方案實施。

5.2 坡頂不得堆載

為了消除西側(cè)安全隱患，業(yè)主、監(jiān)理及施工單位曾召開專項會議，一致要求對西側(cè)實行卸載，后因多方原因未實施。我方一直將此作為最大的隱患重點觀測?，F(xiàn)在西部不但沒卸載，而且大量堆載，數(shù)百噸的鋼筋、砂石等緊鄰邊坡堆放，對邊坡造成巨大危害。

2009年元月2日，主體單位安裝西部塔吊，由于受場地施工條件實際情況限制，在不得已情況下在基坑西側(cè)壁，用150T吊車在西側(cè)基坑邊緣吊塔吊，估計吊車加航量壁自重在80T以上，當日西部位移增加至21mm，位移量達13mm多，元月4日-元月8日，位移量增長至28mm后才又趨減小。說明西側(cè)對上部荷載比較敏感，現(xiàn)西側(cè)累計位移最大已達45mm，已達警戒值，應高度重視。

西部堆載問題我方多次提出，但如今反而越堆越多。安全隱患排除尚且不及，如人為造成嚴重后果更是不值，應及早制止！

5.3 盡快回填

基坑支護是臨時性設(shè)施，設(shè)計也是按一般建筑正常施工期而定的，一般基礎(chǔ)工程到回填在6個月之內(nèi)。目前工程筏板早已施工完畢，主體接近+0.000，已具備回填的基本條件。筏板混凝土面積大，結(jié)構(gòu)設(shè)計明確要求：基礎(chǔ)施工完成后，及時回填土，減少混凝土的外露時間及溫差變化。

盡量趕到雨季來臨之前對整個基坑進行回填，有以下好處：

①）滿足設(shè)計要求，保證了混凝土質(zhì)量。②可確保基坑絕對安全，減少不必要的風險責任。③基坑避過雨季，減輕了防汛壓力，節(jié)省人力物力資源。④增大施工作業(yè)面，為下一步更好更快施工創(chuàng)造有利條件。

5.4 西北角坡道處河道設(shè)一道擋水墻

西北角河道現(xiàn)已經(jīng)挖開準備對接，由于天然氣管道暫未移走，可能短期內(nèi)無法施工。河道遇大雨必然上漲，地塊四基坑西北角及15#樓西部如不提前處理，極有可能被洪水沖塌，整個河水涌入基坑時我們將無計可施，后果相當嚴重。建議河道與基坑間針對河水設(shè)一道堅固擋水墻，具體做法應組織有關(guān)部門共同討論。

5.5 成立強有力的防汛應急小組

信陽地區(qū)多雨，尤其是汛期雨更大。如果基坑及時回填，一切就簡單了，如不回填，整個大基坑必然暴露在狂風暴雨中。我公司雖然承包了基坑支護降水工程，但工作整體上是為主體施工服務，離不開主體單位的統(tǒng)一領(lǐng)導，僅靠一方之力對抗洪水暴雨顯然不夠。根據(jù)常規(guī)，支護降水僅負責坡頂一米內(nèi)范圍排水，地下水我方責無旁貸，但天降大雨外界水涌入基坑時靠水泵快速抽水是有困難的，基坑水過深難免會對基坑護坡甚至是筏板結(jié)構(gòu)造成危害。防汛工程還需要主體單位提前作防范措施：如基坑周邊砌擋水墻、基坑底集水坑的疏通以及統(tǒng)一的領(lǐng)導小組。我方建議成立以主體單位或業(yè)主為領(lǐng)導的防汛小組，統(tǒng)一指揮，應對汛期到來。我方將利用我方優(yōu)勢，對基坑外圍大量布置應急水泵，利用環(huán)境和線路熟悉全力配合，減少基坑內(nèi)明水危害。

6 ?結(jié)束語

綜上所述，本基坑后期使用安全必須引起各方面重視，提前排除隱患，一方面安全使用基坑，另一方面汛期來臨時能夠提前部署，統(tǒng)一協(xié)作，合理調(diào)配，減少損失。

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