戚愛(ài)玲(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266061)

0 引言

在項(xiàng)目施工之前都會(huì)對(duì)基坑周邊環(huán)境進(jìn)行認(rèn)真勘查，然后制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。地下的管線工程項(xiàng)目數(shù)量隨著城市的規(guī)劃改造在不斷增多，而大多高層建筑的深基坑位置一般都位于密集的建筑群中，由于所處環(huán)境較為復(fù)雜，所以要想確保土方挖掘的便利性，不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成破壞，相關(guān)單位需要按照科學(xué)合理的設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)項(xiàng)目工程的實(shí)際情況，選取科學(xué)合理的施工技術(shù)，同時(shí)加大基坑施工的監(jiān)測(cè)力度，只有施工與監(jiān)測(cè)兩者相結(jié)合，嚴(yán)格把控，才能保障工程項(xiàng)目的支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。

1 工程案例

1.1 項(xiàng)目基本情況

本案例是155 m×92 m的長(zhǎng)方形高層建筑項(xiàng)目，地處某市區(qū)人口密集、交通便利的中心地段，周邊的建筑環(huán)境比較復(fù)雜。其中，該項(xiàng)目地上建筑高度為，占地面積為10 922～4m2，新建面積為50 636 m2，地上連體高樓建筑面積為34 948 m2，地上高度20層、地下兩層的建筑總面積為15 792 m2。此外，該建筑項(xiàng)目的深度為13.56 m，周長(zhǎng)為315 m，總占地面積達(dá)到4 875 m2。該建筑項(xiàng)目處于市中心地段，所以其周邊環(huán)境較為復(fù)雜，地下室周邊敷設(shè)了各種通訊、污水、燃?xì)獾鹊叵鹿芫€；該項(xiàng)目周邊的交通便利，屬于城市的主要交通干道，該地段的地下管線不容被破壞；工程項(xiàng)目周邊還有各種綜合體商業(yè)大廈、基礎(chǔ)建筑樓、醫(yī)院辦公大樓等建筑。因此，在實(shí)施深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要全面、充分地考慮到這些影響因素。

1.2 項(xiàng)目施工環(huán)境

1.2.1 工程地質(zhì)條件

該建筑工程項(xiàng)目所處的地質(zhì)條件可以分成7個(gè)層次，且各層地基土又包含每個(gè)層不同的亞層結(jié)構(gòu)。而該工程深基坑中涉及的土層結(jié)構(gòu)，則屬于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層。

1.2.2 水文環(huán)境

該建筑工程項(xiàng)目所在位置地下水的類型主要以淺層的孔隙潛水為主，其地下水位會(huì)隨著大氣降水的變化而變化，但是水位能控制在1.00～1.50 m范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)測(cè)定，該工程地形水位穩(wěn)定性處在0.60～1.90 m之間，在進(jìn)行深基坑支護(hù)施工時(shí)，該工程的持力層是淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，因?yàn)槠錆B水系數(shù)高的特性，所以在挖坑時(shí)可加入適量水加快施工進(jìn)度[1]。

2 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)及設(shè)計(jì)原則分析

2.1 施工特點(diǎn)

該工程項(xiàng)目的所屬區(qū)域有7個(gè)層次，相對(duì)其他地方復(fù)雜一些。由于這些土層成分及功能特性等各有不同，為了避免在深基坑支護(hù)施工中不會(huì)因土質(zhì)條件的復(fù)雜性而影響支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，施工單位在施工的過(guò)程中，可能會(huì)遇到一些外界因素而導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題，因此，必須采取切實(shí)有效的施工策略把控施工的各個(gè)細(xì)節(jié)，從而保證工程的順利開(kāi)展。第二，該工程項(xiàng)目的基坑深度13 m，甚至部分電梯井深度更深，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定屬于深基坑結(jié)構(gòu)，再加上周邊各種復(fù)雜建筑物，地下敷設(shè)的管線等因素，增加了基坑的開(kāi)挖難度。施工人員要考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的平衡性，才能進(jìn)一步確保其穩(wěn)定性。第三，該工程的地理位置是城市的中心，其周邊是琳瑯滿目的高樓大廈，而且處于城市的主要交通干道，周邊地下敷設(shè)了很多市政管線，四周有居民樓、綜合商業(yè)樓、醫(yī)院等建筑體，施工的基坑開(kāi)挖，需要綜合考慮到這些因素以及基坑變形問(wèn)題，避免后期出現(xiàn)問(wèn)題。第四，該工程項(xiàng)目因其地理位置的特殊性，重要系數(shù)較高，根據(jù)基準(zhǔn)要求規(guī)劃為一級(jí)基坑工程項(xiàng)目。

2.2 設(shè)計(jì)原則

一個(gè)工程項(xiàng)目的首要任務(wù)是要有堅(jiān)實(shí)的地基基礎(chǔ)，因此，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的堅(jiān)實(shí)與穩(wěn)定尤為重要。在選擇合理的地基處理方案時(shí)，應(yīng)考慮工程項(xiàng)目所在地及相鄰建筑物的地下水位情況；周?chē)薪ㄖ飼r(shí)，還應(yīng)考慮相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深的深度對(duì)該工程基礎(chǔ)埋深的影響；同時(shí)，還應(yīng)選擇科學(xué)合理的基礎(chǔ)連接方法和施工工序。在施工階段，一方面要采取措施確保施工內(nèi)部環(huán)境的安全，另外，要盡最大可能地減少因施工帶給周邊的環(huán)境影響。在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的制定期間，必須確保方案內(nèi)容能夠保證基坑施工的便捷性和效率性，能夠在減少工期的基礎(chǔ)上最大化降低工程成本，實(shí)現(xiàn)利益最大化。

3 支護(hù)方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

結(jié)合該工程項(xiàng)目深基坑的開(kāi)挖深度、周長(zhǎng)及周?chē)h(huán)境等情況，相關(guān)設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)與施工技術(shù)人員、監(jiān)理人員以及項(xiàng)目經(jīng)理的共同協(xié)商后，最終確定基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)應(yīng)按照“二墻合一”設(shè)計(jì)方案要求來(lái)進(jìn)行，具體如下：

將支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成厚度為800 mm。地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)可作為切實(shí)可行的方案。依照基坑結(jié)構(gòu)靈活布設(shè)要求，鋼筋混凝土具備較強(qiáng)的剛度，因此可在地下連續(xù)墻里進(jìn)行布設(shè)，提升整體的剛度。合理選擇連接方式，例如，針對(duì)建筑的主體結(jié)構(gòu)，則可以選擇連接底板邊梁、樓層梁柱、樓板等部件。針對(duì)地下室的特殊性，可以選擇十字鋼板用于地下的連續(xù)墻結(jié)構(gòu)[2]。地下室相對(duì)于地上的空間會(huì)比較濕冷，在地下連續(xù)墻內(nèi)部再增加設(shè)置一道內(nèi)襯墻，保證地下室的干燥性，還可以作為排水和集水的主要處理場(chǎng)所，節(jié)省地下空間面積。地下連續(xù)墻底部所處的位置，其土層特性具備穿透性低、性質(zhì)較好，連續(xù)墻的預(yù)埋件容易遭到腐蝕。鑒于此，為了防止這類問(wèn)題的出現(xiàn)影響到施工質(zhì)量，可采取如下的措施：在連續(xù)墻鋼筋籠內(nèi)敷設(shè)一定數(shù)量的注漿管，并選擇在符合要求的特定壓力的作用下均勻注漿，以避免注漿過(guò)程對(duì)混凝土產(chǎn)生的影響，待注漿完成后，就可以永久密封，不僅解決了預(yù)埋件腐蝕問(wèn)題，還提升了連續(xù)墻體的整體承載能力，承載能力的提高意味著穩(wěn)定性也會(huì)提高[3]。

該工程設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢(shì)：一是該工藝技術(shù)較為成熟，具有較高的防水能力和擋土能力以及剛度；二是施工周期、穩(wěn)定性和可靠性都能得到很大程度的提升；三是該支護(hù)結(jié)構(gòu)的靈活性較為明顯，全面優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形現(xiàn)象；四是該設(shè)計(jì)方案的運(yùn)用可以減少鋼筋使用量，縮短基坑暴露周期，并且能夠?yàn)楹罄m(xù)基坑開(kāi)挖施工提供極大的便利條件，提高空間利用率。因此，采用連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)是目前眾多方案中較為可行的方式。

4 深基坑支護(hù)開(kāi)挖施工的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置方案及相關(guān)數(shù)據(jù)分析

4.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置方案

按照該工程項(xiàng)目中深基坑開(kāi)挖施工技術(shù)要求以及相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)要求，布置施工現(xiàn)場(chǎng)基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)，應(yīng)考慮以下幾方面的問(wèn)題：

4.1.1 坑頂水平方向位移情況監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

一般情況下，按照國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，針對(duì)深基坑坑頂水平方向位移情況的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置，還應(yīng)嚴(yán)格控制監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量及其間距制，不得超過(guò)20 m。考慮到該工程項(xiàng)目中基坑周?chē)鷱?fù)雜的環(huán)境因素，所以在布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，就要對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)增加，并合理縮短節(jié)點(diǎn)之間的間距，這樣才能更好地對(duì)基坑頂部所發(fā)生的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。該工程項(xiàng)目中，將13個(gè)間距在8 m左右的水平方向位移的監(jiān)測(cè)點(diǎn)均布置在深基坑冠梁的上部，命名為Wy1-Wy13，其中Wy9-Wy13監(jiān)測(cè)所得的數(shù)據(jù)將作為主要研究對(duì)象。

4.1.2 深基坑樁身變形情況監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

深基坑開(kāi)挖施工過(guò)程中，施工人員要特別注意施工的質(zhì)量，若稍有不慎，極有可能會(huì)出現(xiàn)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)位移問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致基坑周?chē)耐馏w發(fā)生不同程度沉降的現(xiàn)象。為了確保工程的質(zhì)量，全面考慮到樁身變形情況，避免施工過(guò)程中出現(xiàn)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)位移、沉降等問(wèn)題，在做基坑支護(hù)時(shí)通常將測(cè)斜管放置到各支護(hù)樁內(nèi)。在該工程項(xiàng)目中，基于實(shí)際施工情況，施工人員在基坑南邊一側(cè)樁中共設(shè)置了3根型號(hào)為ZB3 -ZBS的測(cè)斜管，且各管間距保持在12.5 m范圍內(nèi)。

4.1.3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中錨索監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

在開(kāi)挖深基坑的過(guò)程中，一旦出現(xiàn)了基坑挖填土體臨空的現(xiàn)象，原有土體特別是基坑外圍土體的作用力就會(huì)隨之大幅度降低，且外圍土體會(huì)逐漸向基坑內(nèi)移動(dòng)，會(huì)對(duì)該工程基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和安全性造成直接影響。在該工程中，尤其是深基坑南邊一側(cè)出現(xiàn)此現(xiàn)象較為明顯。究其原因，主要是因?yàn)樵摬课蛔詭б粋€(gè)高邊坡所致。因此，在布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，要將深基坑南邊一側(cè)錨索的拉力作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)目標(biāo)。為確保所檢測(cè)數(shù)據(jù)的最終效果，將ML3-MLS三個(gè)錨索拉力計(jì)按照12.5 m間距設(shè)計(jì)，分別安裝在基坑南邊一側(cè)高邊坡附近的錨索上。

4.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

4.2.1 深基坑坑頂水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

圖1中的數(shù)據(jù)是坑頂水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)基坑南側(cè)高邊皮監(jiān)測(cè)點(diǎn)一側(cè)監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際數(shù)據(jù)。初期開(kāi)始監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)，深基坑開(kāi)挖施工工作也開(kāi)始實(shí)施開(kāi)展，基坑內(nèi)的土體變化幅度不大，并且由于開(kāi)挖土量小，挖填土出現(xiàn)臨空現(xiàn)象的幾率很少，在這種情況下，坑頂水平位移變化的速度就會(huì)相對(duì)緩慢。但在監(jiān)測(cè)周期達(dá)到10天以上時(shí)，通過(guò)施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)到的實(shí)際數(shù)據(jù)可得出，坑頂?shù)乃轿灰崎_(kāi)始發(fā)生變化，而且支護(hù)樁的結(jié)構(gòu)也開(kāi)始隨之發(fā)生改變。從圖1曲線圖可以看到，Wy9、Wy10、Wy11這3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移速度最快的周期在2016年4月1日至5月18日時(shí)間段內(nèi)。究其原因，主要是因?yàn)樯罨娱_(kāi)挖施工工作的開(kāi)始時(shí)間早于錨索施工所致。而這3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移幅度分別達(dá)到20 mm、13 mm、6 mm。

而在5月18日以后，這種水平位移情況開(kāi)始逐漸下降。由此表明，錨索對(duì)深基坑南邊一側(cè)高邊坡頂水平位移變化有著良好的控制作用。隨著施工進(jìn)度的逐步開(kāi)展，坡頂?shù)乃轿灰谱兓诔掷m(xù)增加，尤其在7月9日至17日期間，增加幅度十分明顯。相關(guān)工作人員通過(guò)將Wy10、Wy11監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與WY9數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，這種情況的誘因主要是深基坑周?chē)h(huán)境過(guò)于復(fù)雜，從而使得周邊土體荷載過(guò)重，此外基坑在開(kāi)挖程的中，未能及時(shí)對(duì)錨索進(jìn)行支護(hù)，也是導(dǎo)致Wy9的位移高于Wy10監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化的重要原因。

圖1 Wy9-Wy13坑頂水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

4.2.2 深基坑附近樁身變形數(shù)據(jù)分析

在該工程深基坑開(kāi)挖工作持續(xù)1個(gè)月后，其樁身位移變化的速度始終處于平穩(wěn)狀態(tài)，這種情況下，基坑外圍土體對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用力不大，且開(kāi)挖施工的速度始終處于可控范圍之內(nèi)。當(dāng)連續(xù)開(kāi)挖2個(gè)月后發(fā)現(xiàn)，ZBS監(jiān)測(cè)點(diǎn)開(kāi)始和最初的位置發(fā)生的偏差高達(dá)到24 mm的位移，且隨著后續(xù)工作的進(jìn)行，其偏差也在不斷增大，同時(shí)又出現(xiàn)了樁身位移速度以及深基坑周?chē)馏w對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用力也越來(lái)越明顯[4]。由于當(dāng)?shù)貧夂虿环€(wěn)定，在這時(shí)間段內(nèi)，有幾次較大的強(qiáng)降雨天氣，使得深基坑南側(cè)一邊高邊坡的抗剪能力大大降低，這在某種程度上就會(huì)促進(jìn)整個(gè)坡體變形情況越來(lái)越突出。由于基坑南邊一側(cè)高邊坡附近的錨索上安裝有錨索拉力計(jì)，所以即便錨索的張拉力未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，也會(huì)對(duì)樁身變形的現(xiàn)象產(chǎn)生一定的約束作用。

4.2.3 深基坑錨索附近監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

在該工程深基坑開(kāi)挖工作實(shí)施開(kāi)展階段，深基坑南邊一側(cè)高邊坡附近的錨索拉力也會(huì)出現(xiàn)不同程度的變化。根據(jù)監(jiān)測(cè)得到的實(shí)際數(shù)據(jù)，在首次測(cè)得ML3-ML5數(shù)據(jù)時(shí)，即2016年6月30日至31日，錨索張拉力并未到相應(yīng)的規(guī)定強(qiáng)度。而在二次獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，即7月份，錨索張拉力值才出現(xiàn)逐步上升的趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，在監(jiān)測(cè)初期，深基坑開(kāi)挖速度始終處于平緩狀態(tài)，并且基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也與相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求相吻合。在7月以后，由于基坑開(kāi)挖速度逐步加快，再加上基坑周?chē)演d的材料下降，使得深基坑南側(cè)一邊高邊坡的坡體出現(xiàn)較為明顯的偏移現(xiàn)象。當(dāng)深基坑開(kāi)挖工作持續(xù)到8月21日時(shí)，ML3-ML5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)已清晰地顯示錨索張拉已無(wú)任何約束作用。監(jiān)測(cè)人員通過(guò)對(duì)ML5、ML3以及ML4的拉力測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比后發(fā)現(xiàn)：深基坑開(kāi)挖速度和錨索使用壽命的影響成正比；深基坑周?chē)呢?fù)載、臨空面暴露時(shí)間，均為錨索拉力增加的原因。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)實(shí)際工程案例的分析和平時(shí)經(jīng)驗(yàn)可以證明，在地下連續(xù)墻做支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有很大提高，能夠確保整個(gè)工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行。通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)到的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析對(duì)比可得出如下結(jié)論：在開(kāi)挖深基坑過(guò)程中，基坑周?chē)馏w的載重、臨空面暴露時(shí)間以及基坑開(kāi)挖速度等都會(huì)對(duì)錨索張拉力起到一定的約束作用。因此，只有在施工過(guò)程中對(duì)該工程深基坑地基進(jìn)行科學(xué)合理的加固處理，在基坑周?chē)鈧?cè)相應(yīng)位置處設(shè)置排水溝，這樣才能便于基坑開(kāi)挖，工程項(xiàng)目的整體穩(wěn)定性和安全性才能得到保證。