梁 軍

（甘肅省長城建設集團有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引 言

濕陷性黃土地區(qū)城市中心區(qū)域復雜環(huán)境下深基坑施工管理，不僅須保證基坑自身的穩(wěn)定性與安全性，同時需考慮周邊一定范圍內的工程地質與水文地質條件、周邊環(huán)境、施工條件等因素，高攀［1］以某毗鄰高層建筑的深基坑工程為例，結合場地勘察、場地地質、水文條件及鄰近建筑物情況，對基坑開挖、支護及降水進行合理的方案設計；安宏科［2］結合某濕陷性黃土場地大型深基坑預應力錨桿與土釘聯(lián)合支護結構的失穩(wěn)案例進行分析，對黃土基坑工程設計和施工中的問題進行了研究；梅源等［3］統(tǒng)計分析了西安地區(qū)濕陷性黃土地鐵車站深基坑開挖引起的地表豎向變形及基坑支護樁側向變形的特性；吳意謙等［4］以蘭州市地鐵 1 號線一期工程世紀大道車站深基坑工程為依托，分析了圍護結構及周圍土體隨著基坑開挖深度和時間變化的位移規(guī)律。面對濕陷性黃土地區(qū)復雜環(huán)境下深基坑施工管理，如何保證深基坑施工的工程質量和鄰近建筑物、市政管線的安全是項目控制的重難點。本文以蘭州市城關區(qū)某深大基坑工程為例，分析濕陷性黃土地區(qū)復雜環(huán)境下深基坑施工管理的重難點控制。

1 工程概況

1.1 工程簡介

長城山海苑二期地下車庫位于蘭州市城關區(qū)，麥積山路南側，定西路北側，長城山海苑小區(qū)院內。地下車庫為地下 2 層，地下 1 層層高 4.0 m，地下 2 層層高 5.0 m，上部覆土厚度 1.7 m，占地面積 5 002 m2，總建筑面積 16 526 m2，開挖深度為自然地面下 11.30 m，屬于一級基坑。

1.2 周邊環(huán)境

工程周邊環(huán)境條件極復雜，基坑 A～B 段：北側為已建高層建筑 3 #、4 # 樓，高 33 層，地下 2 層，距基坑邊緣 6.0～11.70 m，筏板底標高與車庫底面高差約 2 m，與基坑之間存在 2 道埋深 1.0 m 的天然氣管線?；覥～D 段：東側為 2 棟 8 層建筑，樁基礎，建筑距離基坑邊緣 4.0～6.0 m?；?D～E 段：南側為 8 層淺基礎磚混樓房；距離基坑邊緣 9.2 m；樓與基坑之間存在 2 道天然氣管線，埋深約 1.0 m?；?E～F 段：西側為已建 2# 住宅樓，高 33 層，地下 1 層，距基坑邊緣 4.0～6.0 m，筏板底與車庫底面高差 5.1 m?；?G～A 段：西側為天然氣基站，距離基坑邊緣 1.0～2.0 m，基坑邊緣 2.0 m 處存在 2 道天然氣管線，埋深 1.0 m?；又苓叚h(huán)境如圖1 所示。

圖1 基坑周邊環(huán)境示意圖（單位：m）

2 地質條件

2.1 工程地質條件

根據(jù)《長城山海苑二期地下車庫巖土工程勘察報告》場地地層揭示如表1 所示。

表1 場地地層情況

2.2 工程水文條件

地下水屬第四系孔隙潛水，含水層為卵石層，水隨季節(jié)性變化較大，水位變幅約為 0.5～1.5 m，穩(wěn)定水位埋深 8.1～9.3 m，水位標高 1 508.52～1 508.82 m，卵石層滲透系數(shù)為 55 m/d。

3 工程特點與難點

3.1 工程特點

基坑開挖面積 5 522.6 m2，開挖深度 11.3 m，屬大型深基坑工程，周邊環(huán)境復雜，對支護體系的安全性要求高；基坑施工位于居民區(qū)內，施工對環(huán)境影響較大；施工期間處于雨季，防排水工作要求高。

3.2 工程難點

3.2.1 排樁及降水井施工

基坑管井施工工藝：測放井位→埋設護口管→鉆進成孔→清孔換漿→下井管→回填濾料→措施洗井。

排樁施工工藝：測量放線、定樁位→鉆機就位→鉆孔（旋挖成孔）→壓入護筒→鉆孔→棄土外運→質量檢查→終孔測量→下鋼筋籠→下導管→澆筑混凝土→清洗導管→下一樁位。

3.2.2 排樁變更及天然氣管道保護

在排樁打設時發(fā)現(xiàn)，打設區(qū)域內有天燃氣管道橫跨施工現(xiàn)場，排樁打設設備必須停在天燃氣管道上。由于天燃氣管道本身的危險性和排樁成孔機械的重量過重等，不能滿足天燃氣管道的安全性，經過與建設單位協(xié)商，此部位混凝土排樁更改為鋼管樁。由于鋼管樁的打設機械體積小、重量輕、成孔工藝簡單能滿足天燃氣管道的安全性，施工單位還對管道進行了加固，以滿足天燃氣管道的安全。天然氣管道防護如圖2、圖3 所示。

圖2 地面天然氣管道防護

圖3 基坑內懸空天然氣管道防護

3.3 重大危險源辨識

對施工中可能出現(xiàn)的坍塌事故、物體打擊事故、機械傷害、觸電事故、環(huán)境污染事件、高空墜落事故、火災、暴雨洪流事故、施工中挖斷水、電、通信光纜、天然氣管道等進行有效的辨識，確定危險等級，制定有針對性的應急預案（見表2）。

表2 重大危險源辨識及等級劃分

4 降水支護方案

4.1 地下水控制

基坑降水依據(jù)設計方案采用管井降水與集水明排相結合的降水措施，對地下水進行疏排，基坑范圍內共設計降水井 22 眼，降水井深度 15.0～16.0 m，降水井間距 18.0～20.0 m，井管直徑為 300～350 mm，管井頂部 5.0 m 為實管，其下為包有濾網(wǎng)的濾水管，底部 2.5 m 為沉砂管，管底以不小于 10 mm 厚度的鋼板焊接封閉。

1）坑內二次降水。在基坑底部設置寬度為 0.3 m，深度為 3.0 m 的明溝或采取溝內填充 30～50 mm 干凈卵石的盲溝排水措施，排水明溝或盲溝排水坡度不小于 3 %，集水井間距 15～20.0 m，根據(jù)抽排情況調整。

2）排水管網(wǎng)。沿基坑周邊布置直徑不小于 200 mm 的鋼管主排水管，經沉淀池三級沉淀后排入城市管網(wǎng)，沉淀池為鋼制品，長 3.0 m，寬 1.2 m，高 2.0 m。

4.2 支護設計

依據(jù)基坑周邊建（構）筑物、基坑的相對關系，同時考慮周邊管線、施工空間、周邊建筑等因素，結合基坑工程地質條件、水文地質條件，支護形式采用“懸臂樁”“樁錨結合”“冠梁上部設擋土墻”等方式進行支護。

基坑 A～B 段采用 1.0 m 直徑支護樁，樁間距 2.0 m，嵌固段長度 8.0 m；基坑 C～D 段采用 0.8 m 直徑支護樁，樁間距 2.0 m，嵌固段長度 5.0 m，樁頂下4.0 m 設置一道 3 束直徑 15.24 mm 的預應力錨索?；?D～E 段采用 0.8 m 直徑支護樁，樁間距 2.0 m。嵌固段長度 5.0 m。樁頂下 3.5 m 處設置一道 3 束直徑 15.24 mm 的預應力錨索?；?E～F 段采用 1.0 m 直徑支護樁，樁間距 2.0 m。嵌固段長度 6.5 m。樁頂下 4.0 m 處設置一道 3 束直徑 15.24 mm 的預應力錨索?；?G～A 段采用 0.8 m 直徑支護樁，樁間距 2.0 m。嵌固段長度 5.0 m。樁頂下 3.5 m 設置一道 3 束直徑15.24 mm 的預應力錨索。

基坑共布置支護樁 173 根，排樁樁身混凝土強度等級為 C 30，鋼筋保護層厚度 50 mm；樁身主筋采用分段均勻配筋，主筋型號為 HRB 400φ22/25 mm；樁身箍筋采用不等間距配筋，箍筋型號為 HPB 300φ10@ 150/200 mm；樁身每隔 2.00 m 設置一道內箍加強箍筋，鋼筋型號為 HRB400φ16，樁頂起吊位置應加強。樁頂設置冠梁，截面尺寸為 1 000（800）mm×600 mm（寬×高），混凝土強度等級為 C 30，鋼筋保護層厚度 50 mm，冠梁主筋均采用 HRB400φ16mm，箍筋采用等間距設置，型號為 HPB300φ8@200/400 mm。冠梁頂部為掛設鋼筋網(wǎng)片預埋 HPB300φ6@250 的鋼筋。樁間掛設φ6@250 mm×250 mm 的鋼筋網(wǎng)片，并噴射 60 mm 厚C 20 混凝土。

4.3 冠梁上護坡磚擋墻施工

為了給周邊管溝留出足夠的設置位置，設計將排樁高度降低 1.2 m，在冠梁上部砌 400 mm 厚擋土墻及200 mm×200 mm 強度等級為 C 20 防滑移擋梁，以滿足在排樁變形過大時防止護坡墻滑移，保證安全施工。

5 施工管理

5.1 施工部署及控制要素

5.1.1 施工準備

審核、批準施工方案并進行專家論證，進行有效的技術、安全技術交底，嚴格按設計測放樁位。

5.1.2 施工段的劃分

項目部將施工現(xiàn)場劃分為 5 個施工段進行施工，對土方開挖和基坑施工方案進行了優(yōu)化，先進行一、二施工段施工；在一、二施工段二層封頂后，施工結構對 2# 樓東側土體側壓力有一定的抵消；再大量挖除三、四、五施工段的土方。

5.1.3 施工計劃安排

施工前以工程計劃投入的人力、物力、機械設備等為依據(jù)，運用網(wǎng)絡計劃技術，統(tǒng)籌兼顧，在確保工期、質量、安全的前提下，優(yōu)化資源配置，挖掘機械、設備的潛力。

5.2 其他遇到的問題及解決方案

5.2.1 排樁、降水井施工時遇到局部塌孔

在排樁和降水井打設時，局部出現(xiàn)了塌孔和空洞，經檢查是由于原有 2# 樓施工時基坑周邊回填采用了素土和砂夾石。由于濕陷性黃土本身的性質導致了塌孔，局部地下有防空洞，經過研究采用了排樁樁口和樁身加設永久性套筒和臨時性套筒的辦法解決排樁、降水井的施工。

5.2.2 降水井抽水含砂率過高的處理

在土方開挖前 20 天左右開始降水，在降水期間，發(fā)現(xiàn) 3#、4# 降水井含砂率過大，不滿足規(guī)范要求，與監(jiān)理、建設和設計單位及時溝通，停止對 3#、4# 降水井的降水，在土方開挖至基坑底后該部位采用集水明排的方法降水。

5.2.3 基礎強風化砂巖層換填

土方開挖深度已接近筏板底標高時局部出現(xiàn)強風化砂巖層，由于紅砂巖遇水強風化的特性致使此部位基坑基層承載力不滿足設計要求，與設計院聯(lián)系用 C20 素混凝土換填，滿足地基承載力設計要求；強風化砂巖挖除如圖4 所示。

圖4 強風化砂巖層挖除

5.2.4 與原有車庫連接處防水處理

在施工至 5# 樓地下車庫相接的部位時，與原有車庫相接部位，從施工質量和永久性考慮，與建設單位、設計院共同研究決定采用兩道防水，地下 2 層接口在水位線以下和接縫后期處理困難，勢必形成冷縫，在接口坡道處做一集水井，定期抽水。

5.3 基坑及周邊環(huán)境變形監(jiān)測

本工程基坑為一級基坑，按規(guī)范要求及現(xiàn)場實際情況由建設單位委托第三方監(jiān)測機構制定監(jiān)測方案并審批。監(jiān)測主要內容為支護結構水平位移及周邊既有建（構）筑物沉降變形及周圍道路的沉降變形、周邊地表裂縫的變形觀測。采用精密水準測量水平和垂直位移（對傾斜、開裂等跡象進行監(jiān)測、記錄、攝影），經緯儀測量傾斜。以經緯儀監(jiān)測為主，監(jiān)測精度應符合要求。

現(xiàn)場監(jiān)測周期為從基坑降水開始至地下基礎結構施工至±0.000 結束。以現(xiàn)場 2# 樓監(jiān)測點 S29 和基坑邊監(jiān)測點 A2 為例，2#樓點 S29 累計沉降量 10 mm；通過對邊坡位移監(jiān)測點的監(jiān)測，其中監(jiān)測點 A2 最大水平位移為 12 mm，最大豎向位移為 12 mm。S29 累計沉降量如圖5 所示，A2（X、Y 軸）累計位移量如圖6 所示。

根據(jù) GB 50497－2009《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》中 8.0.4 要求，一級基坑及支護結構水平位移監(jiān)測報警值為 10～20 mm，豎向位移監(jiān)測報警值為 10～20 mm；對比監(jiān)測結果，基坑周邊建筑物累計沉降量、基坑邊監(jiān)測點水平位移和豎向位移均在監(jiān)測報警值范圍內，基坑處于受控狀態(tài)。

圖5 S 29 累計沉降量

圖6 A2（X、Y 軸）累計沉降量

6 結 語

根據(jù)周邊復雜環(huán)境條件，本工程分別采用了懸臂樁、樁錨結合、冠梁上部設擋土墻、鋼管樁等支護形式的聯(lián)合支護措施，有效地解決了濕陷性黃土地區(qū)周邊高層建筑物基礎與結構外墻距離過小造成的結構施工與深基坑支護的矛盾。實踐證明，這種綜合支護措施能在確保安全的前提下，有效地降低工程造價，達到了設計要求，保證了結構工程的順利實施，取得了較好的經濟和社會效益。但此方法在施工中對不同的施工環(huán)境、場地和地層的復雜多變，具體的支護形式選用仍需進一步研究。由本工程實例，采用多種支護形式的聯(lián)合支護方案，可以充分發(fā)揮各種支護形式的優(yōu)勢，達到方案可靠、經濟合理、施工安全的目的，可為類似工程提供參考。