侯振峰

（核工業(yè)華東建設(shè)工程集團(tuán)公司，江西 南昌 330000）

近年，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)取得了舉世矚目的成就，隨著城鎮(zhèn)化率的不斷提高，城市中高樓林立，城市空間不斷向上向下雙向發(fā)展，高層、超高層建筑的大量出現(xiàn)，基礎(chǔ)埋置越來越深，地下空間開發(fā)規(guī)模越來越大，深基坑工程被廣泛運(yùn)用，深基坑支護(hù)施工技術(shù)亦顯得越來越重要，雖然我國的深基坑工程建筑施工的質(zhì)量和安全相較以往有了很大程度的進(jìn)步,但是由于深基坑勘察、設(shè)計(jì)、施工涉及的影響因素眾多，開挖事故的發(fā)生影響因素具有不確定性、突發(fā)性、危害大，同時(shí)施工工期較長、難度大、技術(shù)要求高等特點(diǎn)，為了防止基坑施工中出現(xiàn)事故，有必要對深基坑支護(hù)存在的問題及預(yù)防措施進(jìn)行深入、細(xì)致的研究。

1 深基坑支護(hù)研究的重要意義

規(guī)范定義開挖深度超過5m（含5m）或開挖深度雖未超過5m，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜，或影響毗鄰建筑（構(gòu)筑）物安全的基坑（槽）的施工為深基坑施工，為超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程。深基坑工程也是采擋土、支護(hù)、防水、降水、和挖土等緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)構(gòu)成的一個系統(tǒng)工程，其中任何一個環(huán)節(jié)失控，均會造成施工事故，深基坑工程從勘察、設(shè)計(jì)、施工過程中對如何保證基坑施工的安全采取各種類型的支護(hù)體系，一方面是為了充分承受土壓力、水壓力及其他荷載所引起的側(cè)壓力，確?；影踩?，另一方面既保證基坑周圍的地基及基坑底面的地基不受破壞，又保證鄰近建筑物、道路和地下管線等不造成下沉或其他危害[3]。我國深基坑工程發(fā)展理論研究和實(shí)踐施工已取得了巨大成就，但在實(shí)際施工中仍出現(xiàn)不少問題，如在施工中出現(xiàn)的支護(hù)體系變形、垮塌、擋土樁斷裂、錨桿斷裂失效、支撐體系失效、漏水、潛蝕、管涌、地基隆起、鄰近建筑（構(gòu)筑）物變形、損傷及垮塌等事故，故對深基坑支護(hù)存在的問題及控制措施進(jìn)行深入細(xì)致地研究具重大現(xiàn)實(shí)意義。

2 深基坑支護(hù)施工存在的問題

2.1 與支護(hù)體系中擋土結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題

在支護(hù)體系中擋土結(jié)構(gòu)施工不良造成的結(jié)構(gòu)性隱患問題有：擋土墻（樁）深度不到位、地下連續(xù)墻或灌注樁出現(xiàn)嚴(yán)重“蜂窩”“狗洞”、灌注樁縮頸斷裂，鋼筋籠插入深度不夠，鋼板樁咬合不良以及攪拌樁入土深度不夠問題；擋土墻（樁）水密性不好、止水帷幕存在缺損（空洞、蜂窩、開叉等）而造成漏水，引起擋土墻背側(cè)土流失問題；擋土墻（樁）斷面或強(qiáng)度不足，設(shè)計(jì)時(shí)側(cè)壓力值計(jì)算偏小、被動土壓力值計(jì)算偏大，各個階段挖土超挖以及基底隆起、涌沙等引起擋土墻（樁）異常變形的問題。

2.2 施工過程中擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)自立時(shí)存在的問題

由于設(shè)計(jì)中未考慮的荷載不適當(dāng)?shù)丶釉趽跬两Y(jié)構(gòu)頂部，造成側(cè)壓力增大，引起擋土結(jié)構(gòu)變形、斷裂、垮塌等問題，這類問題的引起有施工中挖機(jī)在基坑頂作業(yè)，沒考慮挖機(jī)作業(yè)自重和吊運(yùn)土車等外來擾動引起的外來因素荷載作用；未考慮基坑頂堆放殘土、施工所需材料等外來荷載作用；未詳細(xì)調(diào)研基坑周邊鄰近是否存在淺基礎(chǔ)建筑物荷載作用。

施工過程中各個階段超挖引起土體側(cè)壓力增大造成擋土結(jié)構(gòu)變形、斷裂、垮塌等問題，有內(nèi)支撐體系的基坑施工時(shí)，在設(shè)置第一道或其他各道支撐時(shí)，出現(xiàn)基坑超挖造成支承沒來得及起作用，在開挖過程中集水坑或集水溝開挖過深引起側(cè)壓力增大。

支護(hù)體系解除時(shí)支承力不足，引起擋土結(jié)構(gòu)變形、斷裂、垮塌等問題有：在地下室建成后，因在擋土結(jié)構(gòu)與地下室之間的空隙填土不實(shí)或未設(shè)臨時(shí)支撐，致使擋土結(jié)構(gòu)支承力不足問題；臨時(shí)支撐斷面或強(qiáng)度不夠，引起臨時(shí)支撐壓曲現(xiàn)象問題；具多道支撐的支承結(jié)構(gòu)中，同時(shí)撤去支承結(jié)構(gòu)，造成擋土結(jié)構(gòu)懸臂高度過大，造成側(cè)壓力增大問題。

2.3 錨桿抗拔力不夠或失效問題

2.3.1 因勘察設(shè)計(jì)原因造成錨桿抗拔力不夠問題

錨桿抗拔力不夠，引起失效問題是勘察對地下水位狀況和地層土資料、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，致使設(shè)計(jì)出問題；在設(shè)計(jì)階段有如下問題：設(shè)計(jì)擋土墻（樁）入土深度設(shè)計(jì)不夠，錨桿間距設(shè)計(jì)過大，附屬部件（腰梁、圍檁、冠梁等）設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠，錨固土體未設(shè)置在良好的土層中，設(shè)計(jì)水泥漿配合比及水灰比不適合，未設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力張拉問題，錨桿向下傾角過大造成錨桿水平力過水、豎向力過大，增加了擋土體下沉。

2.3.2 錨桿施工過程中產(chǎn)生的不良問題

錨桿施工過程質(zhì)量問題是引起錨桿失效的主要問題，主要有：干作業(yè)時(shí)，未清理附于孔壁上的土屑、松散泥土，水作業(yè)時(shí)未用清水沖洗孔壁，成孔時(shí)受到鉆具對孔壁土過分?jǐn)_動，引起錨桿抗拔力降低；水作業(yè)時(shí)未采用二重管成孔或未使用止水裝置或未采取降水措施等洗孔過度，造成地下水將擋土體背后的粉粒狀土從孔口流失，使周邊地基下沉；施工中水泥漿水灰比調(diào)制不準(zhǔn)確，注漿時(shí)壓力不足，預(yù)應(yīng)力張拉力不夠等造成錨桿抗拔力不夠。

2.4 與地下水治理不當(dāng)有關(guān)問題

深基坑工程中為了確?；邮┕さ陌踩?，必須對地下水進(jìn)行有效的治理，與深基坑有關(guān)的地下水按埋藏條件分為包氣帶的上層滯水、飽和帶的潛水和承壓水，對地下水治理不當(dāng)會對深基坑工程造成嚴(yán)重危害，可以說地下水是深基坑工程的“天敵”。地下水治理不當(dāng)對擋土結(jié)構(gòu)、基坑底面、基坑周邊會產(chǎn)生重要影響。

2.4.1 地下水對擋土結(jié)構(gòu)的危害問題

擋土結(jié)構(gòu)不僅僅起擋土地體作用，也起到擋水作用，在施工中往往不設(shè)置止水帷幕或設(shè)置了止水帷幕但出現(xiàn)止水帷幕缺損（空洞、蜂窩、開叉等），在地下水的作用下，水?dāng)y帶淤泥質(zhì)土、松散粉土、松沙等細(xì)顆粒土從基坑以上的擋土結(jié)構(gòu)的背部流入基坑內(nèi)，出現(xiàn)涌泥、流砂，造成坑周地基土流失、地面開裂及下沉，危及周邊建筑（構(gòu)筑）物，情況嚴(yán)重造成坑壁坍塌等擋土結(jié)構(gòu)變形、位移、斷裂、垮塌等問題[1]。當(dāng)基坑以下止水帷幕存在缺損，易造成潛蝕、管涌等現(xiàn)象。

在軟土地區(qū)，當(dāng)坑內(nèi)工程樁和擋土樁采用打入式或壓入式樁時(shí)，如基坑降水措施不當(dāng)，形成超靜水壓力破壞坑內(nèi)土體應(yīng)力平衡，將促使淤泥質(zhì)土流動造成樁水平位移。

2.4.2 地下水對基坑底面產(chǎn)生破壞的問題

當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)插入深度不夠造成地下水流路長不足或地下水降得不夠時(shí)，在無黏性土基坑開挖后，當(dāng)?shù)叵滤南蛏蠞B流力大于土的浮重力密度時(shí)，在擋土結(jié)構(gòu)近端的基坑底面處，易發(fā)生管涌現(xiàn)象。

當(dāng)基坑內(nèi)外側(cè)的地下水水位差較大時(shí)，且基坑下部有承壓水層時(shí)，易發(fā)生突涌現(xiàn)象。

2.4.3 地下水對周邊建筑（構(gòu)筑）物影響問題

深基坑降水時(shí)常會帶走很多土粒，同時(shí)會使軟弱土層產(chǎn)生固結(jié)下沉，加上基坑挖土，將引起基坑周邊一定范圍和不同程度的工程環(huán)境變化，易形成漏斗效應(yīng)，若處理不當(dāng)，嚴(yán)重者將對基坑附近的建筑物產(chǎn)生位移、沉降和破壞。最普遍的是地面建筑和地下建筑（地下室、地下管線等）沉降、變形、位移、傾斜，道路及各種地下管線沉降、斷裂、錯位等。

2.4.4 勘察工作水文地質(zhì)特征不詳實(shí)引起的問題

在工程勘察中，部分編錄人員對粉土、粉質(zhì)夾層未作詳細(xì)獨(dú)立劃分，而地下水位下的粉土、粉質(zhì)夾層往往是引起潛蝕、管涌或流沙的主要物質(zhì)，設(shè)計(jì)施工時(shí)未引起足夠重視，往往未采取止水措施，坑壁支護(hù)措施過于簡陋，在開挖過程中，坑內(nèi)產(chǎn)生較大水位差，形成較大水壓力差，地下水的水動壓力劇增，易出現(xiàn)側(cè)壁滲水、涌水、冒沙，使粉土、粉砂大量流失，造成邊坡坍塌，地面下沉，引發(fā)相鄰近建筑物破壞。

3 深基坑工程支護(hù)體系控制措施

3.1 深基坑工程巖土勘察控制措施

深基坑巖土工程應(yīng)與主體建筑的地基勘察同時(shí)進(jìn)行，在制訂方案時(shí)，除滿足主體主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求外，應(yīng)同時(shí)滿足基坑工程設(shè)計(jì)和施工要求，要對基坑周邊建筑物、構(gòu)筑物、道路、江河湖泊、水文地質(zhì)工程地質(zhì)、地下管線等進(jìn)行全面詳細(xì)調(diào)查，準(zhǔn)確提供場地土層的成因類型、土層性質(zhì)及對粉土、粉質(zhì)夾層情況，準(zhǔn)確提供基坑及周圍護(hù)墻邊界附近，場地填土、暗洪、古河道及地下障礙物等不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布范圍及深度，表明其對基坑的影響；提供場地淺層潛水和坑底深部承壓水的埋藏情況、滲流特點(diǎn)及產(chǎn)生管涌、流砂的可能性；準(zhǔn)確提供支護(hù)設(shè)計(jì)和施工中所需要的各類土、水等參數(shù)。對特殊的不良土層，需要查明其膨脹性、濕陷性、觸變性、凍脹性、液化性勢參數(shù)。

要準(zhǔn)確開展水文條件調(diào)查，查明地下各含水層的視見水位、靜水位；地下水補(bǔ)給情況、動態(tài)變化及連通情況；查明基坑底以下承壓水的水頭高度和含水層的界面，地下水是否有腐蝕性。

準(zhǔn)確提供基坑周圍環(huán)境情況，對建筑（構(gòu)筑）物位置、結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及埋深、是否屬于歷史文物；準(zhǔn)確提供地下管線與基坑的相當(dāng)位置、埋深、管徑、管內(nèi)壓力、接頭構(gòu)造、管材、每個管節(jié)長度、埋設(shè)年代等情況；準(zhǔn)確提供周圍道路的性質(zhì)、類型、位置、交通狀況、路基路面結(jié)構(gòu)；準(zhǔn)確提供周邊江河湖泊的位置、水位等。

3.2 設(shè)計(jì)單位提供合理的支護(hù)方案控制措施

設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)勘察提供的資料將理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、建筑結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)、水力學(xué)、土力學(xué)、地基與基礎(chǔ)、地基處理及原位測試知識綜合運(yùn)用，結(jié)合深基坑開挖、降水、支護(hù)、監(jiān)測監(jiān)控等相關(guān)內(nèi)容為深基坑提供技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)保的支護(hù)設(shè)計(jì)方案，做到設(shè)計(jì)技術(shù)措施得當(dāng)、經(jīng)濟(jì)合理、結(jié)構(gòu)安全和對環(huán)境無害。

3.3 深層攪拌樁、排樁、地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)主體施工控制措施

要根據(jù)現(xiàn)場情況嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范科學(xué)編制施工組織設(shè)計(jì)，并按方案認(rèn)真執(zhí)行。支護(hù)主體一般為層攪拌樁、排樁、地下連續(xù)墻支護(hù)[2]。

深層水泥攪拌樁施工嚴(yán)格控制水灰比（1.5～2.0）及摻入量，水泥摻入比，一般不少于12%，嚴(yán)格控制攪拌樁下沉速度和攪拌提升速度，并保持勻速下沉（提升），下沉速度為1m/min，提升速度為2m/min。攪拌提升時(shí)不應(yīng)使孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓造成堤壩周邊地基沉降，在樁機(jī)筒身上做好明顯標(biāo)志，嚴(yán)格控制隔水帷幕樁頂和樁底標(biāo)高。

為提高圍護(hù)樁的隔水質(zhì)量，采用全斷面重復(fù)套打搭接工序,攪拌樁垂直度允許偏差為0.5%，樁位允許偏差為50mm，樁徑允許偏差為4%，相鄰樁施工間隔時(shí)間不宜超過2h，樁排與樁排搭接時(shí)間不宜超過24h，施工過程中一旦出現(xiàn)冷縫則采取在冷縫處采用三軸外包一幅進(jìn)行處理。

為了防止出現(xiàn)排樁、地下連續(xù)墻或灌注樁出現(xiàn)嚴(yán)重“蜂窩”“狗洞”、灌注樁縮頸斷裂，鋼筋籠插入深度不夠、擋土墻（樁）水密性不良問題出現(xiàn)，在擋土結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁（墻）施工各個階段控制成孔深度，根據(jù)勘察資料嚴(yán)格控制成孔進(jìn)尺，清孔控制好泥漿比、含砂率不宜大于4%～8%和孔底沉渣不宜超過200mm，鋼筋籠安放前要用探孔器試驗(yàn)成孔效果，準(zhǔn)確安放鋼筋籠，在混凝土灌注前檢查灌注導(dǎo)管密封性，嚴(yán)格把控混凝土配合比和坍落度，坍落度控制在180mm～220mm為宜，灌注時(shí)初灌量要達(dá)到埋管深度1.5m以上，拔管時(shí)，要準(zhǔn)確測量砼灌注深度和計(jì)算導(dǎo)管埋深后，方可拔管。導(dǎo)管埋深不得大于6m，也不得小于2m，確保樁頂質(zhì)量,在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上加灌一定高度,一般在0.5m～0.8m。混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后方可開挖土方。

地下連續(xù)墻加強(qiáng)導(dǎo)墻質(zhì)量管理，成槽施工時(shí)，選用粘度大、失水量小，在槽壁上能形成韌性強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)化學(xué)泥漿，確保槽段在成槽機(jī)械反復(fù)上下運(yùn)動過程中土壁的穩(wěn)定，施工過程中嚴(yán)格控制地面重載，不使槽壁在施工荷載作用產(chǎn)生變形而造成塌方。鋼筋籠制作時(shí)，預(yù)埋鋼筋及鋼筋接駁器要精確定位，其牢固程度、標(biāo)高、位置須準(zhǔn)確無誤，嚴(yán)格控制接頭管垂直度及接頭管背后封墻質(zhì)量，確保混凝土灌注時(shí)接頭管不變形和混凝土漿液下流入下一槽段。

槽段挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用特制的刷壁器清刷先行幅接頭面上的沉碴或泥皮，上下刷壁的次數(shù)應(yīng)不少於10次，直到刷壁器的毛刷面上無泥為止，確保接頭面的新老砼接合緊密。槽段接頭處不允許有夾泥，采用免刷壁復(fù)合接頭管對十字金剛板接頭進(jìn)行保護(hù)。嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋入混凝土中的深度，嚴(yán)禁導(dǎo)管拔空，采用混凝土數(shù)量及實(shí)測數(shù)據(jù)確定混凝土導(dǎo)管的埋入深度。開始灌注混凝土前在現(xiàn)場貯備足夠的混凝土，確保剪球后導(dǎo)管埋置深度在0.8m以上，混凝土保證連續(xù)灌注。在施工后行幅時(shí)，對接頭作特別處理外，還應(yīng)增加刷壁的次數(shù)，保證接頭質(zhì)量。

3.4 擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)自立時(shí)控制措施

設(shè)計(jì)時(shí)要考慮施工現(xiàn)場設(shè)備、材料堆放及挖土吊運(yùn)、周圍運(yùn)輸車輛等外在荷載的作用，科學(xué)驗(yàn)算臨時(shí)支撐斷面或強(qiáng)度，設(shè)計(jì)更科學(xué)合理。同時(shí)嚴(yán)禁超挖，集水坑或集水溝設(shè)計(jì)深度要科學(xué)合理，開挖后及時(shí)安放內(nèi)支撐體系，解除支撐體系時(shí)要回填密實(shí)后至下而上依次解除。地下室建成后，應(yīng)及時(shí)在擋土結(jié)構(gòu)與地下室之間的空隙填土密實(shí)或設(shè)臨時(shí)支撐體系。

3.5 錨桿施工控制措施

勘察時(shí)要準(zhǔn)確提供地下水位狀況和地層土資料，針對不同的地質(zhì)條件選擇科學(xué)的錨桿體系。錨桿在成孔嚴(yán)格按規(guī)范操作，擋土墻（樁）入土深度要達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高，錨桿間距科學(xué)設(shè)置，附屬部件（腰梁、圍檁、冠梁等）設(shè)計(jì)強(qiáng)度要經(jīng)驗(yàn)算，錨固土體要設(shè)置在良好的土層中，控制好孔徑、鉆進(jìn)速度控制在0.5m/min，水泥漿水灰比控制在0.45～0.5、壓漿壓力0.3Mpa～0.5Mpa，采用張拉控制好預(yù)應(yīng)力張拉力和伸長量，錨桿向下傾角不超45°。

嚴(yán)格按規(guī)范和施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行錨桿施工，干作業(yè)時(shí)，清理好附于孔壁上的土屑、松散泥土，水作業(yè)時(shí)用清水沖洗孔壁，水作業(yè)時(shí)采用二重管成孔并使用止水裝置，采取降水措施等方式進(jìn)行洗孔，施工中按配合比調(diào)制水泥漿水灰比，嚴(yán)格控制注漿時(shí)壓力，等水泥漿強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)要求時(shí)再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，張拉力按設(shè)計(jì)計(jì)算書控制張拉力和伸長量。

3.6 地下水治理控制措施

勘察時(shí)準(zhǔn)確提供水文地質(zhì)及工程地質(zhì)資料，特別是對粉土、粉質(zhì)夾層的編錄應(yīng)詳細(xì)，調(diào)查清場地及周邊地下水分布情況，地下水類型、水位、流量、流速、滲透系數(shù)、補(bǔ)充來源和排泄方向，以及含水層滲水性和含水量，場地是否有淺層潛水和坑底深部承壓水的埋藏情況、滲流特點(diǎn)及產(chǎn)生管涌、流砂的可能性，科學(xué)合理布置降排水施工措施，規(guī)范施工止水帷幕，施工過程中不定期監(jiān)測地下水在基坑內(nèi)外壓力差及水位高度，合理布置降水井點(diǎn)，對地下水位變化及擋土結(jié)構(gòu)內(nèi)外孔隙水壓力差、抽水量、基坑滲、漏水狀況、自然環(huán)境（雨水、洪水及氣溫等）的監(jiān)測。

當(dāng)出現(xiàn)基坑隆起變形情況，及時(shí)按需要抽取承壓水，防止基坑隆起；出現(xiàn)輕微的流砂現(xiàn)象，及時(shí)堵涌并采取加快墊層澆筑或加厚墊層的方法“壓住”流砂；較嚴(yán)重的流砂應(yīng)及時(shí)回土，同時(shí)增加坑內(nèi)降水措施，常規(guī)封堵效果不理想時(shí)，應(yīng)立即回土，再在地墻背后采取注聚氨酯方式迅速封堵，坑內(nèi)采取降水，雙液注漿加固方式改善下部土體。

3.7 監(jiān)控監(jiān)測管理控制措施

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，合理制定監(jiān)控方案，布置監(jiān)控點(diǎn)、基坑外移監(jiān)控點(diǎn)、基坑周邊建筑（構(gòu)筑）物的監(jiān)控點(diǎn)及水文地質(zhì)監(jiān)控點(diǎn)，監(jiān)測項(xiàng)目以位移為主，同時(shí)輔以應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測。在代表性地段布設(shè)監(jiān)測主斷面，綜合測定地表沉降、地面建筑（構(gòu)）物變化、管線變化、墻體水平位移、錨索預(yù)應(yīng)力，地下水位變化等，通過各種監(jiān)測數(shù)據(jù)分析并相互驗(yàn)證，確保監(jiān)測結(jié)果的可靠性。

發(fā)現(xiàn)測值有明顯異常時(shí)，應(yīng)迅速通知設(shè)計(jì)、發(fā)包人和監(jiān)理單位，以便采取相應(yīng)措施。要提高監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息觀測的時(shí)效性、可靠性以及準(zhǔn)確性，有利于防止支護(hù)出現(xiàn)變形情況，提高施工的安全性。

4 結(jié)語

目前深基坑支護(hù)施工工藝在建筑領(lǐng)域廣泛運(yùn)用，但我們在施工中還存在諸多問題需要解決，由于深基坑支護(hù)施工具有不確定性、變化性、動態(tài)性以及復(fù)雜性等特征，需要加強(qiáng)理論研究與實(shí)踐總結(jié)，提高基坑設(shè)計(jì)、施工的科學(xué)性、合理性、經(jīng)濟(jì)性、安全性，為整個建筑施工使用提供可靠的保障。