復(fù)雜環(huán)境條件下高水位深基坑變形控制設(shè)計(jì)探討

王榮彥

(河南省地勘局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，河南鄭州 450053)

復(fù)雜環(huán)境條件下高水位深基坑變形控制設(shè)計(jì)探討

王榮彥

(河南省地勘局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，河南鄭州 450053)

到目前為止，國(guó)家、行業(yè)和地方規(guī)范尚沒有從理論高度對(duì)基坑工程的變形控制設(shè)計(jì)加以明示。在查閱國(guó)內(nèi)大量文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合多年的工程實(shí)踐對(duì)復(fù)雜環(huán)境條件下高水位深基坑變形控制設(shè)計(jì)的概念、含義及基坑變形控制設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了初步的探討，對(duì)今后開展基坑工程的變形控制設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。

基坑工程;復(fù)雜環(huán)境條件;高水位;深基坑;變形控制設(shè)計(jì)

1 概述

本文所說的復(fù)雜環(huán)境條件是指在小于0.5H(H為基坑深度)內(nèi)有建(構(gòu))筑物、道路、管線等需要采取工程措施加以保護(hù)。所說的高水位地區(qū)是指地下水位在基坑深度以上，需要采取降水或止水措施以確?；油谕?、基礎(chǔ)施工的安全和正常進(jìn)行。龔曉楠教授［1］認(rèn)為，目前對(duì)基坑工程的設(shè)計(jì)方法有2種: (1)基坑工程穩(wěn)定控制設(shè)計(jì):當(dāng)基坑周圍空曠允許基坑周圍土體產(chǎn)生較大變形時(shí)，基坑圍護(hù)體系滿足穩(wěn)定性要求即可;(2)基坑工程變形控制設(shè)計(jì):當(dāng)基坑緊鄰市政道路、管線、周圍建構(gòu)筑物，不允許基坑周圍地基土體產(chǎn)生較大的變形時(shí)，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)按變形控制設(shè)計(jì)。它不僅要求基坑圍護(hù)體系滿足穩(wěn)定性要求，還要求基坑圍護(hù)體系的變形小于某一控制值。按變形控制設(shè)計(jì)不是愈小愈好，也不易統(tǒng)一規(guī)定。龔曉楠教授［1］又提出，現(xiàn)有規(guī)范、規(guī)程、手冊(cè)及設(shè)計(jì)軟件均未能從理論高度加以區(qū)分。我國(guó)已有條件推廣根據(jù)基坑周邊環(huán)境條件采用按穩(wěn)定控制設(shè)計(jì)還是按變形控制設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念。

就筆者目前查閱到的文獻(xiàn)資料，最早提出基坑工程按變形控制設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念見于1996年8月侯學(xué)淵、劉國(guó)彬撰寫的《軟土基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制設(shè)計(jì)》一文［2］。此后，1996年孫家樂［3］，1999年熊巨華［4］，1999年俞建霖［5］，2002年劉興旺［6］，2003年呂三和［7］，2008年王文東［8］分別從不同方面就自己的研究領(lǐng)域針對(duì)“基坑變形控制設(shè)計(jì)”這一設(shè)計(jì)理念進(jìn)行論述。筆者受益匪淺，也深受啟發(fā)，并就該問題發(fā)表自己的一點(diǎn)看法，與同行們共同探討。

2 基坑工程變形控制設(shè)計(jì)的概念和內(nèi)涵

何為基坑工程變形控制設(shè)計(jì)?各相關(guān)文獻(xiàn)解釋不同，筆者試做如下解釋:所謂變形控制設(shè)計(jì)是指在充分了解周邊環(huán)境的前提下，綜合考慮基坑深度、地質(zhì)條件(含地下水條件)和環(huán)境條件、氣象條件、場(chǎng)地紅線條件的基礎(chǔ)上，對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及可能影響的周邊環(huán)境進(jìn)行變形驗(yàn)(估)算，在支護(hù)結(jié)構(gòu)體滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定的前提下，控制位移在環(huán)境允許的范圍內(nèi)，合理確定其變形控制量，并進(jìn)行支護(hù)方案的選擇和優(yōu)化，并選擇合理的變形控制技術(shù)(措施)。在方案實(shí)施過程中實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，以確保基坑變形對(duì)周圍道路、地下管線、建(構(gòu))筑物不會(huì)產(chǎn)生不良影響，不會(huì)影響其正常使用為目的。這一設(shè)計(jì)理念就叫基坑工程變形控制設(shè)計(jì)。

基于此，要做好基坑工程的變形控制設(shè)計(jì)應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容:

(1)明確周邊環(huán)境(建、構(gòu)筑物、道路、地下管線)的位移變形量(包括變形速率);

(2)做好基坑工程的概念設(shè)計(jì)，對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行比選，在正確選型的基礎(chǔ)上對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)(如對(duì)支護(hù)樁嵌固深度、剛度的調(diào)整，拉錨采用擴(kuò)大頭錨桿調(diào)整位置，調(diào)整預(yù)應(yīng)力以控制變形等);

(3)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和保護(hù)對(duì)象進(jìn)行變形預(yù)測(cè)分析和估算，必要時(shí)調(diào)整、補(bǔ)充或優(yōu)化設(shè)計(jì);

(4)選擇合理的止水帷幕，并控制施工質(zhì)量，防止基坑發(fā)生大的涌砂事故，以控制基坑變形;

(5)設(shè)計(jì)合理的土方開挖方案以控制基坑的不正常變形;

(6)科學(xué)、全面監(jiān)測(cè)、分析，隨施工過程及反饋信息及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，當(dāng)變形過大時(shí)及時(shí)采取工程措施;

(7)有效的變形控制技術(shù)及應(yīng)急措施。

3 深基坑變形控制設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

3.1 明確基坑工程及周邊環(huán)境的位移變形量(包括變形速率)

2009年3月，隨著《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(GB 50497－2009)［9］的發(fā)布，我國(guó)第一次以國(guó)標(biāo)的形式對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的保護(hù)對(duì)象就監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置、監(jiān)測(cè)方法及精度要求、檢測(cè)頻率、監(jiān)測(cè)報(bào)警、數(shù)據(jù)處理及反饋等進(jìn)行了系統(tǒng)的要求和規(guī)定。按照支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和基坑等級(jí)的不同，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的報(bào)警值分別從累計(jì)值、變化速率和相對(duì)基坑深度控制值三方面取其小值確定;對(duì)基坑周邊保護(hù)對(duì)象從累計(jì)值和變化速率兩方面控制。

3.2 進(jìn)行基坑工程概念設(shè)計(jì)，做好支護(hù)方案比選

(1)根據(jù)文獻(xiàn)［8］，將主體工程與支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，已在上海地區(qū)幾十項(xiàng)深大基坑中得到廣泛應(yīng)用，該方法可以有效控制基坑變形，有效保護(hù)周邊環(huán)境，效果較好。

(2)根據(jù)文獻(xiàn)［10］，在復(fù)雜環(huán)境條件下高水位地區(qū)深基坑支護(hù)方案選型中，鄭州地區(qū)多采用剛度較好的單一的樁錨支護(hù)體系或聯(lián)合支護(hù)體系(即上部土釘下部樁錨支護(hù)體系)，當(dāng)然也有別的支護(hù)體系，這里不一一列舉。在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行細(xì)部的優(yōu)化設(shè)計(jì)。即所謂先進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，進(jìn)行方案比選，再進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如:增大排樁斷面，增大支撐剛度或增大排樁的嵌固深度;改變支撐錨桿的位置及剛度、預(yù)應(yīng)力設(shè)置;采用新工藝，如樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)中的錨桿由普通的預(yù)應(yīng)力錨桿(索)調(diào)整為擴(kuò)大頭錨桿，以增加抗撥力，有效控制基坑變形。

以下試以鄭州東區(qū)某深基坑采用樁錨支護(hù)形式，其中的錨桿采用擴(kuò)大頭錨桿為例，說明優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性及效果。

該基坑挖深11.5 m，基坑的西側(cè)、南側(cè)緊鄰城市主干道，距離僅7～8 m。基坑影響范圍內(nèi)的土層為:0～7.0 m黃色稍密粉土;7.0～19.0 m為灰色可塑粉質(zhì)粘土夾灰色稍密粉土;19.0～29.0 m為中密～密實(shí)細(xì)砂。地下水位5.5 m。

方案比選及確定:在方案比選專家論證的基礎(chǔ)上，確定在基坑南側(cè)、西側(cè)采用雙排水泥土攪拌樁截水方案，支護(hù)方案采用聯(lián)合支護(hù)法，即上部5.0 m采用土釘墻支護(hù)形式，下部采用樁錨支護(hù)。

對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化:在對(duì)鄭州東區(qū)類似基坑類似支護(hù)形式對(duì)比分析并經(jīng)專家論證對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化，最終確定:其中的樁為CFG后插筋鉆孔灌注樁，非普通的鉆孔灌注樁，采用不均勻配筋;其中的錨桿為非常規(guī)的、普通的預(yù)應(yīng)力錨桿，采用LXK工法提倡的擴(kuò)大頭錨桿。具體參數(shù)見表1～4。計(jì)算的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)見表5。支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1。

表1 上部土釘墻坡度信息

表2 止水帷幕(水泥土攪拌樁)設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)

表3 下部護(hù)坡樁設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)

表4 預(yù)應(yīng)力錨樁設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)

表5 計(jì)算的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)

圖1 鄭州東區(qū)某深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

位移監(jiān)測(cè):在基坑樁頂共布置6個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，路面共布置6個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，樁頂水平位移在5.6～12.0 mm(而預(yù)估的樁頂水平位移為21.5 mm)，樁頂最大水平位移相當(dāng)于基坑深度0.11%H;對(duì)應(yīng)的路面沉降在2.9～6.8 mm。根據(jù)對(duì)鄭州東區(qū)類似地層類似深度類似支護(hù)型式的基坑變形調(diào)查結(jié)果，其樁頂最大水平位移多在18.5～39.0 mm，相當(dāng)于基坑深度的(0.22%～0.38%)H。

根據(jù)文獻(xiàn)［11］，福州市24項(xiàng)基坑工程111根樁身變形測(cè)試成果統(tǒng)計(jì)資料，樁身位移量:樁撐方案2.2～70 mm，平均30.0 mm;鋼管支撐方案27.8～88.7 mm，平均60.2 mm;豎向斜支撐方案31.3～118.8 mm，平均76.0 mm;土錨支護(hù)方案45～110.2 mm，平均79.0 mm。上述工程土質(zhì)接近，基本反映了支護(hù)結(jié)構(gòu)本身對(duì)位移的控制作用。也反映了排樁位移主要受支護(hù)結(jié)構(gòu)本身剛度控制。只是論文沒有給出基坑深度與樁身位移的關(guān)系。當(dāng)然其中也反映了施工質(zhì)量不同對(duì)樁身位移的影響。

根據(jù)徐中華［12］對(duì)上海地區(qū)80個(gè)采用鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，所有基坑的最大側(cè)移隨基坑深度的增加而增大，基本介于0.1%H～1.0%H，平均0.44%H。當(dāng)然鄭州東區(qū)的土質(zhì)與上海、福州相比要好的多，三地采用的支護(hù)方案也有不同程度的差異，且也有施工質(zhì)量的因素影響等等。但從上述三地的大致對(duì)比，可以看出，在總體方案確定后進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案對(duì)控制基坑位移影響顯著。

3.3 對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和保護(hù)對(duì)象進(jìn)行變形預(yù)測(cè)分析和估算

基坑工程是支護(hù)、降水、基坑開挖的系統(tǒng)工程，因此，基坑施工對(duì)周圍環(huán)境的影響可分為如下3個(gè)方面。

3.3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工及結(jié)構(gòu)本身變形對(duì)周圍環(huán)境的影響

對(duì)支護(hù)樁的施工對(duì)周圍環(huán)境的影響應(yīng)從采取合適的工程措施上解決。如鄭州東區(qū)護(hù)坡樁采用鉆孔灌注樁時(shí)，多采取套打、優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁、提高成孔質(zhì)量，防止孔壁坍塌，盡量減少對(duì)基坑周邊土體的影響。

顧沛從南開大學(xué)數(shù)學(xué)文化課程開設(shè)實(shí)踐中，總結(jié)出大學(xué)數(shù)學(xué)文化課程開設(shè)的目標(biāo)：從內(nèi)容上應(yīng)以數(shù)學(xué)思想、精神為中心，從宗旨上應(yīng)以提高學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)、文化素養(yǎng)、思想素養(yǎng)為中心[3]。蔡文俊提出地方大學(xué)應(yīng)以講座形式開設(shè)數(shù)學(xué)文化課程。周明儒等認(rèn)為高校應(yīng)當(dāng)針對(duì)所有專業(yè)的學(xué)生分層次開設(shè)數(shù)學(xué)文化類課程，適宜采用專題系列講座，通過必修課、必選課、公共選修課或?qū)ｎ}報(bào)告等多種形式開設(shè)[4]。

目前的國(guó)家規(guī)范及有關(guān)基坑支護(hù)軟件可近似計(jì)算或估算出支護(hù)體本身的變形，這里不再贅述。但對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形引起基坑邊緣地面沉降和是否引起坑底隆起，在不同的文獻(xiàn)中往往仁者見仁［13］。有的學(xué)者主張將支護(hù)結(jié)構(gòu)變形與地面沉降和坑底隆起結(jié)合起來綜合考慮，認(rèn)為支護(hù)結(jié)構(gòu)變形對(duì)坑底隆起有明顯影響;有的學(xué)者主張應(yīng)該將坑底隆起與支護(hù)結(jié)構(gòu)變形分開考慮。一般認(rèn)為，將坑底隆起單獨(dú)考慮，而把支護(hù)結(jié)構(gòu)變形與地面沉降結(jié)合起來考慮，至少可以簡(jiǎn)化計(jì)算模式，更便于計(jì)算(估算)?，F(xiàn)在一般認(rèn)為，典型的地表沉降曲線有三角形曲線和正態(tài)分布曲線。在工程實(shí)踐中，地面沉降以正態(tài)分布曲線出現(xiàn)較多，具體計(jì)算可參考文獻(xiàn)［13］或其它文獻(xiàn)。

3.3.2 長(zhǎng)時(shí)間大幅度基坑敞開降水對(duì)周圍環(huán)境的影響

長(zhǎng)時(shí)間大幅度基坑敞開降水形成以基坑為中心輻射一定范圍的漏斗狀的彎曲水面，即所謂降水漏斗曲線。理論、經(jīng)驗(yàn)和監(jiān)測(cè)結(jié)果反分析歷來是巖土工程得以發(fā)展的必經(jīng)之路。要準(zhǔn)確評(píng)估降水引起的地面沉降難度很大。從理論上說，對(duì)基坑敞開降水對(duì)周圍環(huán)境的影響通常按照分層總和法對(duì)欠固結(jié)的粉土層、粘土層進(jìn)行沉降量估算，公式為:

式中:S——計(jì)算的粉土層、粘土層沉降量，mm; α——壓縮系數(shù);e0——土層原始孔隙比;h——計(jì)算土層厚度，m;ΔP——由于地下水位下降施加于土層上的平均荷載，kPa。

根據(jù)多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，要準(zhǔn)確分析敞開降水對(duì)基坑周圍地面及建構(gòu)筑物的影響，一般應(yīng)注意以下問題。

(1)地面沉降與場(chǎng)地及附近地段的降水歷史有關(guān)，如該地段的降水幅度不超過場(chǎng)地及其附近歷史降水的幅度，引起的地面沉降會(huì)很小。

(2)考慮受影響地段的地質(zhì)條件，若該地段軟土很厚，則其沉降一般會(huì)很大。

(3)受影響范圍內(nèi)建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)選型不同，抗變形的能力不同，在同一場(chǎng)地，受降水影響也不同，如同樣采用天然地基，筏板基礎(chǔ)就比獨(dú)立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)的剛度大。

(4)宋榜慈等［14］認(rèn)為，降水引起的地面沉降主要與降水幅度有關(guān)，建議將降水幅度分為:微小影響帶，指水位降幅3～4 m，一般屬于水位常年變動(dòng)帶，位于該地段的建筑物，其受降水影響就比較小;敏感影響帶，指水位降幅6～10 m;劇烈影響帶:指水位降幅＞10 m的范圍。筆者認(rèn)為如此區(qū)分可以定性的分析降水對(duì)環(huán)境的影響，不失為一種參考方法。

(5)采用理論計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果綜合分析，往往可互相印證。

筆者曾經(jīng)在鄭州東區(qū)某深基坑降水方案選擇中采用理論公式計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析［15］，得到初步印證。在鄭州東區(qū)深基坑敞開降水時(shí)，當(dāng)基坑周圍地下水位下降1 m，會(huì)使上部軟土產(chǎn)生固結(jié)沉降1.5～2.5 mm(因每個(gè)地段所經(jīng)歷的降水歷史不同，所在場(chǎng)地的地質(zhì)條件的差異，因此即使實(shí)測(cè)，所觀測(cè)到的地面沉降數(shù)據(jù)也有很大差別)。

3.3.3 基坑開挖或超挖對(duì)周圍環(huán)境的影響

基坑開挖或超挖對(duì)周圍環(huán)境的影響無法進(jìn)行理論計(jì)算，可從采取工程措施上盡量避免因基坑開挖或超挖可能對(duì)周圍環(huán)境造成的影響。

3.4 選擇合理的止水帷幕，防止基坑發(fā)生大的涌砂事故，以控制基坑變形

對(duì)基坑工程中可能遇到的各類水包括地表水、地下水、管線回水、上層滯水的控制(止水和降水)，如采用帷幕樁止水，除應(yīng)選擇合理的止水帷幕外，還應(yīng)注意施工工藝的選擇，防止基坑涌砂。因基坑一旦涌砂，將造成基坑支護(hù)體及鄰近建(構(gòu))筑物發(fā)生大的變形。據(jù)對(duì)鄭州東區(qū)深基坑統(tǒng)計(jì)資料，在復(fù)雜環(huán)境條件下高水位地區(qū)深基坑有60%～70%發(fā)生基坑管涌或涌砂事故，從某種程度上說，基坑發(fā)生管涌或涌砂幾乎是不可避免的，因此造成的對(duì)基坑支護(hù)體及鄰近建(構(gòu))筑物大的變形也無法預(yù)測(cè)。根據(jù)文獻(xiàn)［16］，基坑發(fā)生涌砂對(duì)支護(hù)體變形影響較大。采用單排水泥土攪拌樁作止水帷幕，一旦止水帷幕搭接不好或攪拌質(zhì)量不均勻，極易出現(xiàn)涌砂事故，即使時(shí)間較短，支護(hù)體位移將有較大突變，一般數(shù)小時(shí)內(nèi)可增加10～20 mm。在本工程中，涌砂部位的支護(hù)體變形量比沒有發(fā)生涌砂部位的支護(hù)體變形量多20 mm，占支護(hù)體正常位移量(約30 mm)的70%。因此，在軟土地區(qū)設(shè)置單排水泥土攪拌樁應(yīng)慎重分析后確定，特別是離建筑物較近時(shí)。否則，若基坑發(fā)生涌砂極易導(dǎo)致建筑物發(fā)生過大的不均勻沉降甚至拉裂。

3.5 設(shè)計(jì)合理的土方開挖方案并認(rèn)真實(shí)施，避免基坑的不正常變形

國(guó)家、行業(yè)的有關(guān)規(guī)范對(duì)土方開挖的要求許多以強(qiáng)制性條文出現(xiàn)［17～20］。大量的工程經(jīng)驗(yàn)也表明，設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工質(zhì)量低下及超挖、水的因素造成基坑事故的比例占到70%～80%。可見，設(shè)計(jì)合理的土方開挖方案的必要性，尤其對(duì)土釘墻結(jié)構(gòu)及高水位軟土地區(qū)，顯得特別重要。

3.6 科學(xué)、全面監(jiān)測(cè)，隨施工過程及反饋信息及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

在監(jiān)測(cè)過程中，發(fā)現(xiàn)臨近建筑物發(fā)生過大的不均勻沉降時(shí)，需適時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)，實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

以鄭州東區(qū)某深基坑的北側(cè)壁為例。基坑深度為自然地坪向下約5.70 m。擬建工程基坑周邊環(huán)境較差，北側(cè)已建5層辦公樓距基坑開挖線為3.20 m筏板基礎(chǔ)。西北側(cè)食堂距基坑開挖線為3.20 m。

基坑影響范圍內(nèi)的土層為:0～6.5 m為黃色稍密粉土;6.5～18.0 m為灰色可塑粉質(zhì)粘土夾灰色稍密粉土;18.0～29.0 m為中密、密實(shí)細(xì)砂。擬建場(chǎng)地潛水地下水位埋深1.30 m。

支護(hù)降水方案選擇:采用樁錨支護(hù)+水泥土攪拌樁止水帷幕。

(1)單排水泥土攪拌樁墻止水帷幕直徑500 mm，咬合150 mm，樁長(zhǎng)13 m;

(2)北側(cè)5層辦公樓地段設(shè)置預(yù)應(yīng)力管樁一排，樁頂標(biāo)高－1.0 m，樁徑0.50 m，樁間距1.60 m，長(zhǎng)度20.0 m，管樁型號(hào)PHC－AB500(100);

(3)設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨桿一排，樁頂標(biāo)高－2.60 m，水平間距為1.60 m，自由段長(zhǎng)度為5.00 m，錨固段長(zhǎng)度為13.00 m，施加80.0 kN的預(yù)應(yīng)力;

(4)采用12號(hào)槽鋼梁將錨頭聯(lián)接;樁頂做700 mm×500 mm的鋼筋砼壓頂梁一道。

基坑項(xiàng)目開始于2005年9月20日，至10月9日，基坑開挖到地面下4.5 m，此時(shí)，北側(cè)辦公樓內(nèi)側(cè)角點(diǎn)沉降僅10 mm，10月12日基坑發(fā)生涌砂，此后辦公樓內(nèi)側(cè)角點(diǎn)沉降發(fā)生巨變，到10月20日，已達(dá)33 mm。為此，需要變更設(shè)計(jì)。自10月21日開始采用雙液注漿，持續(xù)7天，慢慢遏制了辦公樓內(nèi)側(cè)角點(diǎn)的快速沉降，到10月28日辦公樓內(nèi)側(cè)角點(diǎn)的沉降達(dá)40.2 mm，但已基本穩(wěn)定。隨后不再沉降而是緩慢逐步抬升，到12月10日，抬升至24.6 mm后保持穩(wěn)定。詳見圖2。

圖2 鄭州東區(qū)某深基坑沉降監(jiān)測(cè)曲線

3.7 有效的變形控制技術(shù)及措施

(1)在選定的支護(hù)方案基礎(chǔ)上對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(2)采用鋼管注漿、深層攪拌樁、旋噴等工藝加固基坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)。

(3)制定合理的土方開挖方案，如:盡量縮短基坑無支撐的暴露時(shí)間，削掉基坑陽角等;間隔抽條開挖，預(yù)留土墩等;采用土釘墻支護(hù)時(shí)分層分段開挖，如在砂層或軟土層中盡量減少豎向開挖深度，在噴護(hù)前及時(shí)打入木樁或鋼管防止土體局部坍塌。

(4)超前注漿及跟蹤注漿。超前注漿是指在支護(hù)設(shè)計(jì)方案實(shí)施時(shí)提前對(duì)周邊建筑物可能發(fā)生過的不均勻沉降提前預(yù)防，實(shí)施超前注漿。跟蹤注漿是指在施工過程中如發(fā)現(xiàn)基坑涌砂或基坑及周邊建筑物發(fā)生過大變形可采用跟蹤注漿措施，以控制變形。

(5)限制堆載，控制動(dòng)載。設(shè)計(jì)文件中應(yīng)明確在基坑周邊多寬范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆載或明確堆載限制。動(dòng)載如不可避免，應(yīng)有加強(qiáng)措施。

4 建議

到目前為止，國(guó)家、行業(yè)和地方規(guī)范尚沒有從理論高度對(duì)基坑工程的變形控制設(shè)計(jì)加以明示。經(jīng)過近20年的工程實(shí)踐和理論探索，筆者認(rèn)為，條件已基本具備。正如龔曉楠教授指出，我國(guó)已有條件推廣根據(jù)基坑周邊環(huán)境條件采用按穩(wěn)定控制設(shè)計(jì)還是按變形控制設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念。建議行內(nèi)專家給予關(guān)注。

［1］龔曉楠.基坑工程實(shí)例(2)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.4－11.

［2］侯學(xué)淵，楊敏.軟土地基變形控制設(shè)計(jì)理論和工程實(shí)踐［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，1996.

［3］孫家樂，等.深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系變形控制設(shè)計(jì)［A］.見:侯學(xué)淵，楊敏.軟土地基變形控制設(shè)計(jì)理論和工程實(shí)踐［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，1996.138－145.

［4］熊巨華.軟土地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制設(shè)計(jì)［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)，1999.

［5］俞建霖，龔曉楠.基坑工程變形形狀研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，1999，(4).

［6］劉興旺，吳世明.軟土地區(qū)基坑開挖變形形狀研究［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2002，35(4).

［7］呂三和.深基坑支護(hù)變形控制設(shè)計(jì)與研究［D］.山東青島:中國(guó)海洋大學(xué)，2003.

［8］王文東，李進(jìn)軍，徐中華.敏感環(huán)境條件下深基坑工程的設(shè)計(jì)方法［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2008，(S1):349－354.

［9］GB 50497－2009，建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

［10］王榮彥.鄭州東區(qū)基坑支護(hù)型式探討［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2006，33(12).

［11］吳銘炳.軟土基坑排樁支護(hù)研究［J］.工程勘察，2001，(4):15－17.

［12］徐中華，王建華，王衛(wèi)東.軟土地區(qū)采用灌注樁圍護(hù)的深基坑變形形狀研究［J］.巖土力學(xué)，2009，30(5).

［13］馬秉務(wù)，姚愛國(guó).基坑邊緣地面沉降計(jì)算方法分析［J］.西部探礦工程，2004，(1).

［14］宋榜慈，李受祉.武漢地區(qū)工程中的地下水問題及其處理對(duì)策［J］.工程勘察，2004，(5).

［15］王榮彥.鄭州東區(qū)某軟土基坑降水排水方案的比較與選擇［A］.第七屆全國(guó)工程排水與加固技術(shù)研討會(huì)論文集［C］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2008.

［16］王榮彥，孫芳.某復(fù)合土釘墻支護(hù)體變形原因分析［J］.土工基礎(chǔ)，2007，(8).

［17］GB 50202－2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［18］GB 50007－2001，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［19］YB 9258－97，建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［20］CECS 96:97，土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

Study on Deformation Control Design of Deep Foundation Pit in High Water Level District under Complex Environment Conditions

WANG Rong-yan(No.2 Team of Hydrology and Engineering Geology，Henan Bureau of Investigation and Development of Geology and Mineral Resources，Zhengzhou Henan 450053，China)

Based on the reviewing of large amount of literature data of China and according to the engineering practice for years，study was made on the concept and the meaning as well as the content of deformation control design of foundation pit.

foundation pit engineering;complex environment condition;high water level;deep foundation pit;deformation control design

TU473.2

A

1672－7428(2012)04－0039－05

2011－09－07

王榮彥(1965－)，男(漢族)，河南澠池人，河南省地勘局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)副總工程師、注冊(cè)巖土工程師、高級(jí)工程師，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)專業(yè)，從事巖土工程的勘察、設(shè)計(jì)與治理工作，河南省鄭州市南陽路56號(hào)，wangrongyan168@126.com。