閆國平 焦慶旺

(中化二建山西華晉巖土工程勘察有限公司,山西 太原 030021)

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基坑支護設(shè)計和施工中存在的問題及對策

閆國平 焦慶旺

(中化二建山西華晉巖土工程勘察有限公司,山西 太原 030021)

針對建筑基坑支護設(shè)計與施工中存在的問題，從更新設(shè)計理念、創(chuàng)新支護結(jié)構(gòu)、控制基坑變形等方面，闡述了相應的解決策略，并結(jié)合某工程實例，分析了基坑支護設(shè)計及施工方案，以確?；庸こ痰陌踩耘c經(jīng)濟性。

基坑，支護設(shè)計，土方開挖，變形控制

0 引言

近幾年來，隨著城市建設(shè)的不斷進行，高層、超高層的建筑越來越多，基坑也在不斷加深，目前施工的基坑已超過30 m，受建筑周邊環(huán)境的限制，對基坑變形的要求也愈加嚴格，并且基坑支護結(jié)構(gòu)作為建筑基礎(chǔ)的一部分也逐漸得到重視。但在基坑支護設(shè)計、施工過程中受到各種因素的影響，基坑支護技術(shù)的實際應用還存在著一些問題。為確?；又ёo工程的穩(wěn)定性和安全性并兼顧效益，需要針對基坑支護設(shè)計、施工過程中存在的問題進行分析并采取有效的對策來解決存在的問題。

1 建筑基坑支護設(shè)計、施工過程中存在的問題

1)現(xiàn)場實際施工條件與設(shè)計施工條件偏差過大或不符。

a.在進行建筑基坑支護設(shè)計、施工前，需要建設(shè)單位提供基坑周邊的地下建筑、管線、管道等市政工程的分布情況及對變形的要求。但建設(shè)單位一般不愿或不能提供所需的資料，只能由設(shè)計人員現(xiàn)場踏勘和搜集，一般不可能搜集完全，潛在風險大。b.在基坑支護工程實際施工過程中，施工單位的現(xiàn)場管理、施工人員盲目相信、推崇自己已有經(jīng)驗，普遍存在不按施工圖紙要求，想當然施工，與設(shè)計脫離的現(xiàn)象。如攪拌樁的水泥不按照設(shè)計要求的配比進行，憑經(jīng)驗添加，往往導致水泥的摻量不足，會造成攪拌樁后期的支護強度不能滿足設(shè)計要求，極易使止水、隔水措施失效，造成質(zhì)量事故。分析現(xiàn)場實際施工條件與設(shè)計施工條件偏差過大或不符的原因主要有：基坑設(shè)計人員的設(shè)計欠妥。由于基坑設(shè)計是按假定的施工條件設(shè)計的，在設(shè)計方案中存在不符實際或不妥的地方。如一些設(shè)計人員在設(shè)計中沒有對基坑開挖施工進行空間問題設(shè)計，還沿用傳統(tǒng)的平面應變模型。基坑施工單位追求施工速度和利潤的最大化，在基坑的施工過程中偷工減料、強行趕進度、野蠻施工等，造成在基坑施工過程中質(zhì)量問題、質(zhì)量事故頻頻出現(xiàn)。

2)基坑施工過程中土方超挖、欠挖現(xiàn)象普遍。

基坑支護工程在前期的施工過程中，土方普遍存在著超挖、欠挖現(xiàn)象，這將嚴重影響下一步基坑支護工程的施工質(zhì)量。土方施工超挖、欠挖的原因主要是土方現(xiàn)場管理、施工人員管理粗放、不規(guī)范施工，即現(xiàn)場管理、施工人員，尤其是機械操作人員的技術(shù)水平低、不服從管理、野蠻施工。在土方開挖一段時間后，由于受到現(xiàn)場實際施工條件的限制，施工難度會逐漸增大，如果現(xiàn)場施工人員的技術(shù)水平低下或責任心不夠，極易出現(xiàn)超挖、欠挖、基坑四周邊坡面不平整、坡度過大、順直度不規(guī)則等質(zhì)量缺陷或事故。這些都可能會加大施工量，影響基坑支護工程的施工進度和施工單位的形象。

3)基坑施工過程中土方開挖與基坑支護不能協(xié)調(diào)施工。

通常由于土方工程技術(shù)含量低，管理較簡單，一般由附近村民組織的非專業(yè)隊伍完成。與之相反，基坑支護的施工由于技術(shù)含量和管理水平要求比較高，一般由專業(yè)的施工單位完成。在實際施工過程中，這兩項工程是會簽訂2個平行的施工合同，由不同的隊伍施工，但這給具體施工帶來一定難度。例如土方工程開挖方為趕進度，在管理上比較混亂、土方施工單位不顧及擋土支護施工所需要的工作面，尤其是雨期，留下的操作界面難以進行接下來的基坑支護施工的操作，致使基坑支護施工工期不能按時、按進度進行、影響基坑支護的施工進度。

2 建筑基坑支護存在問題的解決對策及改進措施

2.1 建筑基坑支護設(shè)計人員要不斷更新設(shè)計理念

目前我國并沒有形成先進、統(tǒng)一的基坑設(shè)計規(guī)范，主要還是采用傳統(tǒng)的庫侖理論或朗肯理論進行相應的計算、設(shè)計，基于這些理論計算出來的結(jié)果與實際的情況往往相差比較大，不利于施工質(zhì)量、安全的控制。因此，在今后的建筑基坑支護設(shè)計過程中，要形成以施工監(jiān)測數(shù)據(jù)為主導，進行動態(tài)數(shù)據(jù)反饋的新設(shè)計理念。

2.2 積極創(chuàng)新新型的支護結(jié)構(gòu)、科學的計算方法

隨著高層、超高層建筑的不斷出現(xiàn)，一些新型支護結(jié)構(gòu)也不斷涌現(xiàn)，并應用到實際基坑支護工程中。比如型鋼內(nèi)支撐體系、地下連續(xù)墻兼做地下結(jié)構(gòu)外墻等，促進了地下連續(xù)墻、連續(xù)排樁止水、支護等基坑支護結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。但是對于這些新型基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計并沒有形成統(tǒng)一的設(shè)計理論，加強其計算和設(shè)計理論的研究，還是一個需要迫切解決的現(xiàn)實問題。

2.3 通過采用新的設(shè)計理念來控制基坑的變形

在進行建筑基坑支護工程設(shè)計時，通常我們采用的是極限平衡原理，這是一種傳統(tǒng)的簡單、實用的計算方法?；谶@種方法所設(shè)計出來的基坑支護結(jié)構(gòu)雖然可以符合支護結(jié)構(gòu)強度上的要求，但不能有效體現(xiàn)支護結(jié)構(gòu)剛度上的要求即變形要求。所以，為避免由于支護結(jié)構(gòu)的剛度失穩(wěn)而造成基坑事故，應該采用新的設(shè)計理念來控制基坑變形、失穩(wěn)?；又ёo的設(shè)計人員應當對基坑變形控制的標準、空間效應的變化造成的荷載變化等問題做進一步的詳細研究。

2.4 加強基坑支護技術(shù)的總結(jié)、歸納

加強對基坑支護技術(shù)的總結(jié)、歸納，對提高基坑支護設(shè)計、施工具有重要作用。眾所周知，試驗數(shù)據(jù)的準確性、有效性對科研質(zhì)量的優(yōu)劣有直接影響。所以要加強對基坑支護結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力的監(jiān)測，積累相關(guān)的實測數(shù)據(jù)。同時歸納、總結(jié)不同工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件下的施工經(jīng)驗，形成不同條件、不同區(qū)域內(nèi)基坑支護設(shè)計的地方標準，并把現(xiàn)有的一些定性施工經(jīng)驗形成相應的定量計算方法，提高基坑工程支護設(shè)計和施工的質(zhì)量。

3 工程實例

以太原的某基坑為例對建筑基坑支護設(shè)計、施工中存在的問題進行分析。某基坑位于太原市晉源區(qū)城中村內(nèi)，基坑深7.6 m～8.5 m，東西兩邊臨市區(qū)干道，其中西側(cè)還有市政管道通過，南距現(xiàn)有住宅樓約不足5.0 m，周圍環(huán)境復雜，對基坑變形要求嚴格。該工程包括高層商住樓三棟，2層地下室，地上32層、剪力墻結(jié)構(gòu)，基坑使用期預估半年，基坑安全等級為一級。

基坑支護方案：基坑支護采用一排混凝土灌注樁加兩道預應力錨索，樁長為14 m～15.0 m，樁距1.40 m，樁徑0.80 m，錨索7φ15.2的鋼絞線，錨索長17.0 m～22.0 m，孔徑130 mm，混凝土強度等級為C30。

該基坑從設(shè)計理論上看，樁錨支護結(jié)構(gòu)形式的安全性是很高的，但實際出現(xiàn)的一些情況應該引起基坑設(shè)計、施工者的思考，應提高施工現(xiàn)場的各種因素對基坑支護的影響的重視。

1)基坑施工時恰逢罕見多雨天氣、使得已施工支護結(jié)構(gòu)的水平位移不斷增大，當水平位移達到11.8 mm時，基坑東西兩邊的市政道路已出現(xiàn)裂縫。分析原因應該是混凝土灌注樁后土體中有雨水不斷滲入，逐步增大的主動土壓力使支護結(jié)構(gòu)變形不斷加大，造成基坑周邊地面變形、下沉，路面裂縫產(chǎn)生。由于路面出現(xiàn)裂縫，從裂縫滲入的雨水匯集到樁后的土體里，僅僅一周時間基坑東西兩邊水平變形量累計已經(jīng)達到19 mm，水平位移速率已接近預警速率，對基坑的安全來說是個非常大的威脅，因此可以看出對基坑支護結(jié)構(gòu)來說，地表水的影響必須引起足夠重視。不論是支護結(jié)構(gòu)設(shè)計時還是后續(xù)的土方回填后以及在期間的過程都必須重視水的管理與預控，可考慮注漿止水、水泥攪拌樁等。

2)基坑設(shè)計時通過理論計算出的較高的安全系數(shù)，但實際東西兩側(cè)市政道路邊的支護段大量的動荷載作用在支護結(jié)構(gòu)上，又適逢多雨天氣，大量雨水滲入，以致該段基坑支護結(jié)構(gòu)存在較大安全隱患，并不存在理論計算上較高的安全系數(shù)。所以在基坑支護設(shè)計中必須考慮天氣情況、臨近基坑周邊實際的荷載情況。

3)由于原有樁錨支護結(jié)構(gòu)的理論計算(只計算支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、強度)與支護工程實際情況存在較大的差異，所以下一步的計算方法應考慮變形控制理論。

4)工程實際中樁錨支護結(jié)構(gòu)的工程要超越理論研究，目前指導實踐的設(shè)計理論越來越凸顯它的脆弱，用傳統(tǒng)理論的方法分析基坑支護工程事故又十分困難，就提出了對傳統(tǒng)的支護結(jié)構(gòu)加大研究的要求，以期望理論的研究能指導工程實踐。

4 結(jié)語

建筑基坑的設(shè)計、施工存在一定的風險，工程地質(zhì)條件又變化多樣，工程建設(shè)的管理者應當在結(jié)合工程所在地建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，按照一定的要求和理念進行基坑支護工程的設(shè)計、施工，根據(jù)特定條件下的工程條件和要求進行綜合考慮，做出既安全可靠又經(jīng)濟合理的包括支護結(jié)構(gòu)及支護體系內(nèi)的土方開挖、降水、被動區(qū)地基土的加固、監(jiān)測和環(huán)保的整體施工方案。

[1] JGJ 120—2012,建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程[S].

[2] GB 50010—2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 林宗元.巖土工程治理手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

design and construction problems and countermeasures

Yan Guoping Jiao Qingwang

(Zhonghua2ndConstructionShanxiHuajinGeotechnicalEngineeringSurveyCo.,Ltd,Taiyuan030021,China)

In light of building foundation support design and construction problems, starting from aspects of renovating design concept, creating support structure and controlling foundation deformation, the paper describes corresponding solving strategies. Combining with engineering examples, it analyzes the foundation support design and construction scheme, with a view to guarantee the foundation engineering safety and economy.

foundation, support design, earthwork excavation, deformation control

1009-6825(2017)09-0072-03

2017-01-16

閆國平(1985- )，男，工程師； 焦慶旺(1981- )，男，高級工程師

TU463

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