大同地區(qū)深基坑開(kāi)挖與支護(hù)存在問(wèn)題的探討

高 戰(zhàn) 鎖

(山西大同市勘察測(cè)繪院,山西 大同 037006)

大同地區(qū)深基坑開(kāi)挖與支護(hù)存在問(wèn)題的探討

高 戰(zhàn) 鎖

(山西大同市勘察測(cè)繪院,山西 大同 037006)

分析了大同地區(qū)區(qū)域地貌與地質(zhì)特征，對(duì)侵蝕堆積河谷、剝蝕堆積臺(tái)原、侵蝕堆積傾斜平原三種類型的深基坑開(kāi)挖與支護(hù)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并總結(jié)了深基坑開(kāi)挖與支護(hù)需要注意的事項(xiàng)，以供參考。

深基坑，開(kāi)挖，支護(hù)，地質(zhì)特征

大同市是山西省第二大城市，地處山西省北部，屬中溫帶重半干旱氣候區(qū)，大同市是山西重要的重工業(yè)城市，經(jīng)改革開(kāi)放30年的發(fā)展，工業(yè)構(gòu)成日趨完善，市政建設(shè)飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高。尤其近5年來(lái)，隨著城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，民生經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，就業(yè)人口的增多，農(nóng)村人口及外省市人口的不斷涌入，城市總體人口迅速增加。城市建設(shè)也躍上了一個(gè)新的臺(tái)階：高層建筑鱗次櫛比，多層建筑遍地開(kāi)花，城市和縣域建筑日新月異。樓房越蓋越高，地下空間開(kāi)發(fā)越來(lái)越大，基坑開(kāi)挖越來(lái)越深，由此產(chǎn)生的基坑開(kāi)挖與支護(hù)問(wèn)題也越來(lái)越復(fù)雜。下面我把這些年來(lái)在工作中遇到的一些基坑開(kāi)挖與支護(hù)方面的問(wèn)題做一歸納與整理，以期在以后的工作中得以借鑒和發(fā)展。

1 大同地區(qū)區(qū)域地貌與地質(zhì)特征

大同市地區(qū)四面環(huán)山，西北有采涼山、雷公山、塔山、小石山，東南有恒山、大同縣的火山群，位于群山環(huán)繞的就是大同盆地，總的趨勢(shì)為西北高、東南低，高程1 045.9 m～1 078.2 m之間。場(chǎng)地地貌宏觀上屬?zèng)_洪積平原，大體可細(xì)分為侵蝕堆積河谷、剝蝕堆積臺(tái)原、侵蝕堆積傾斜平原三種類型。

1.1 侵蝕—堆積河谷

河床與河漫灘：沿御河及十里河分布，高程1 000 m～1 050 m，御河寬400 m～800 m，十里河寬50 m～300 m，目前已成為季節(jié)性河流。其第四系地層主要由較密實(shí)的粗砂、礫砂及卵石組成。

Ⅰ級(jí)階地：沿御河及十里河呈條帶狀分布，階面平坦，陡坎明顯，前緣與河漫灘相連，后緣與Ⅱ級(jí)階地及傾斜平原、沖湖積平原相接，寬100 m～800 m，由Q4沖、洪積作用形成較密實(shí)的粗砂、礫砂。

Ⅱ級(jí)階地：主要分布在御河西岸，連續(xù)性及對(duì)稱性較差，是大同市城區(qū)內(nèi)的主要地貌類型之一。其第四系地層主要由沖、洪積粗砂、礫砂組成，頂部分布厚度較小的次生黃土。

1.2 剝蝕—堆積臺(tái)原

崗地主要分布在御河及十里河右岸，也是大同市城區(qū)內(nèi)的主要地貌之一。御河右岸分布連續(xù)性較好，其東邊與山地連接，坡度較緩，寬度約3 000 m，由Q2,Q3沖洪積物組成。

洼地：分布在文瀛湖周圍，四周為崗地，中間為現(xiàn)代湖泊，湖水面積4.2 km2，高程在1 050 m～1 060 m，其第四系地層主要由湖積粉土及粉質(zhì)黏土組成。

1.3 侵蝕—堆積山前傾斜平原

區(qū)內(nèi)主要為老洪積扇，分布在山前地帶，由河流等堆積形成，與崗地及新洪積扇連接，物質(zhì)組成以粉土為主，夾有粗砂、礫砂層。

2 不同地貌區(qū)域深基坑開(kāi)挖與支護(hù)存在的問(wèn)題

2.1 侵蝕—堆積河谷區(qū)域

在大同這座古老的歷史文化名城中，養(yǎng)育大同人民的兩條母親河就是御河和十里河。目前大同市提出的“一軸雙城，全面發(fā)展”所稱的一軸，就指以御河為軸線，御河西面的古城與御河?xùn)|面的新城全面發(fā)展。目前御河?xùn)|西兩邊的高層建筑有月亮灣小區(qū)、春暉園、春華園、水泉灣龍園、御錦園、太陽(yáng)城、江鴻鉑藍(lán)郡等，最大高度接近100 m，層數(shù)22層～30層，地下室2層～3層，基坑開(kāi)挖深度10 m～12 m為主，也有深度達(dá)到20 m的，這些深基坑如果為土質(zhì)基坑，大多采用放坡開(kāi)挖，或分兩個(gè)臺(tái)階開(kāi)挖，坡比1∶0.5～1∶0.7，明溝排水。如果為土質(zhì)與砂質(zhì)結(jié)合基坑，對(duì)砂質(zhì)采用噴錨或錨桿支護(hù)，有的砂質(zhì)土由于含有大量土，或是砂子較密實(shí)，不會(huì)形成流沙，大多采用堆放沙袋做擋土墻放坡開(kāi)挖，來(lái)保證主體建筑的順利施工。由于御河目前為季節(jié)性河流，地下水位埋深大于80 m，施工期間可以不考慮降水。該地段開(kāi)挖最深的江鴻鉑藍(lán)郡32號(hào)、33號(hào)樓，最大深度接近20 m，地層出露土質(zhì)依次為第①層雜填土，稍密狀，厚度1.5 m～1.7 m，第②層粉質(zhì)黏土層，硬塑，厚度4.5 m～4.8 m，第③層粗礫砂，中密狀，厚度1.4 m～1.7 m，第④層粉質(zhì)黏土層，硬塑，厚度4.2 m～4.5 m，第⑤層粗礫砂，中密狀，出露厚度約8.5 m。該基坑工程于2013年11月3日開(kāi)挖，11月14日開(kāi)挖結(jié)束，坡比1∶0.5～1∶0.7，只有第③,⑤層粗礫砂有少量的坍塌滑落外，粉質(zhì)黏土層相當(dāng)穩(wěn)定。開(kāi)挖后采用堆放沙袋做擋土墻，堆放高度約2.60 m。當(dāng)年即進(jìn)行了灌注樁施工，12月底樁基施工結(jié)束。2014年3月春季開(kāi)工時(shí)監(jiān)理單位要求做鋼筋混凝土擋土墻，建設(shè)單位邀請(qǐng)地勘單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、地基處理相關(guān)單位進(jìn)行論證處理，與會(huì)專家強(qiáng)調(diào)了如果在雨季(6月～10月)到來(lái)前能夠建到±0.00，就可以不做擋土墻，如果在雨季到來(lái)前不能夠建到±0.00，就需要做擋土墻。經(jīng)過(guò)建設(shè)單位綜合測(cè)算工期，不做擋土墻直接進(jìn)行基礎(chǔ)施工，在2014年5月10日建到±0.00，并及時(shí)的做了防水，對(duì)基坑進(jìn)行了回填處理。該方案為建設(shè)單位節(jié)省約80萬(wàn)元資金。施工期間也是考慮了周邊沒(méi)有已建建筑物、管線、道路，如果周邊環(huán)境需要進(jìn)行保護(hù)，至少也要進(jìn)行噴錨支護(hù)。

2.2 剝蝕—堆積臺(tái)原

該地貌主要分布在御河及十里河右岸，是大同市城區(qū)內(nèi)的主要地貌之一。市內(nèi)建筑、管網(wǎng)、道路分布較多，該區(qū)段土地資源稀缺，新建高層住宅小區(qū)及商業(yè)區(qū)考慮到私人轎車的激增，人防設(shè)施的建設(shè)，基坑開(kāi)挖越來(lái)越深。這樣的基坑支護(hù)安全等級(jí)均達(dá)到Ⅱ級(jí)或部分達(dá)到Ⅰ級(jí)。

比如凱德世家廣場(chǎng)基坑開(kāi)挖8 m，上部1.50 m～2.40 m為雜填土，下部全部為粗礫砂，基坑?xùn)|側(cè)為道路，下部有直徑600 mm的混凝土下水管、路燈線、通訊線纜，埋深1.50 m～3.00 m。根據(jù)地質(zhì)勘察資料，結(jié)合周邊地質(zhì)環(huán)境，綜合考慮該基坑?xùn)|側(cè)采用了錨拉式支擋結(jié)構(gòu)。自上而下共設(shè)計(jì)了3道錨索，錨桿腰梁采用雙工字鋼。上面連接鋼筋網(wǎng)片，進(jìn)行了混凝土的面層噴射。支護(hù)施工很順利，支護(hù)效果較好。由于建設(shè)單位的重視，該工程把基坑處理列入了建筑施工的重要一環(huán)，合理安排工期，在開(kāi)挖基坑的過(guò)程中同時(shí)做了支護(hù)工作，使整個(gè)施工程序能有條不紊的推進(jìn)。提前做了基坑外圍回填處理，上部主體結(jié)構(gòu)施工結(jié)束。

在大同市火車站附近建設(shè)的神寅大廈，層數(shù)28層，地下室2層，基坑開(kāi)挖深度9.00 m，場(chǎng)地東側(cè)為站前街，西側(cè)為西馬路，北側(cè)為魏都大道，南側(cè)為已拆遷場(chǎng)地。根據(jù)設(shè)計(jì)意圖，站前街邊建3層商鋪，1層地下室，開(kāi)挖深度3.5 m，神寅大廈北臨魏都大道，西鄰西馬路，基坑開(kāi)挖位置距離道路紅線只有4 m。根據(jù)地質(zhì)勘察資料，基坑外圍2倍基坑深度范圍(已經(jīng)到了城市主干道上)缺乏勘察資料，基坑揭露地層上部1.50 m～2.40 m為稍密狀的雜填土，下部6.40 m～7.50 m為中密狀的粗礫砂，中夾粉質(zhì)黏土薄層，基坑底部為硬塑狀的粉質(zhì)黏土層。建設(shè)單位對(duì)基坑支護(hù)沒(méi)有引起足夠的重視，依據(jù)當(dāng)?shù)氐貐^(qū)經(jīng)驗(yàn)，分兩次開(kāi)挖，坡比1∶0.3，開(kāi)挖上部4 m時(shí)，沒(méi)有支護(hù)，局部幾近直立，開(kāi)挖順利。當(dāng)開(kāi)挖下部4 m時(shí)，靠近西馬路及魏都大道方向邊坡失穩(wěn)，不斷滑塌，考慮到該道路下有上下水管線、電力管線，道路需要保證暢通，挖到6.50 m時(shí)終止下挖，此時(shí)坡比1∶0.6～1∶0.7，而東側(cè)站前街由于有商鋪，1層地下室，開(kāi)挖時(shí)分兩步，粗礫砂中夾多層粉質(zhì)黏土薄層，該段開(kāi)挖較順利，坡比1∶0.3，直接挖到基底標(biāo)高。此時(shí)建設(shè)單位才開(kāi)始找基坑支護(hù)單位論證和報(bào)價(jià)，最終選擇了錨拉式支擋結(jié)構(gòu)，外掛網(wǎng)噴漿。由于已經(jīng)挖到6.50 m，基坑支護(hù)單位施工時(shí)還得搭施工腳手架，造成了工程的延時(shí)和費(fèi)用的增加。原計(jì)劃基坑開(kāi)挖10 d，實(shí)際含支護(hù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)50 d，給建設(shè)單位造成很大的損失。

這兩個(gè)實(shí)例證明，深基坑開(kāi)挖一定要引起各部門的絕對(duì)重視。開(kāi)挖前就要做好預(yù)案安排，既要參考地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，又要重視科學(xué)的勘察結(jié)論，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)方案。

2.3 侵蝕—堆積山前傾斜平原

該區(qū)內(nèi)主要為老洪積扇及新洪積扇，物質(zhì)組成以中密的粉土為主，夾有中密～密實(shí)的粗砂、礫砂層。地下水位埋深大于40 m，是較好的建筑場(chǎng)地。該區(qū)域的大部分建筑基坑采用放坡開(kāi)挖，不需支護(hù)。在建筑密集區(qū)，考慮到深基坑周邊環(huán)境，多采用土釘墻支護(hù)。在塔山工礦區(qū)，由于環(huán)保評(píng)價(jià)要求，需建設(shè)污水處理池，占地面積(8×15)m2，開(kāi)挖深度6.20 m，東側(cè)2 m為廠房西墻，獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深2.00 m，其余三側(cè)均為廠區(qū)道路。根據(jù)地質(zhì)勘察資料，上部開(kāi)挖深度6.20 m內(nèi)均為中密狀粉土,無(wú)濕陷性，天然密度1.56 g/cm3～1.65 g/cm3，含水量8%～14%，孔隙比0.685～0.814，粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值6 kPa～8 kPa，內(nèi)摩擦角24°～27°。根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的方案，自基礎(chǔ)底面開(kāi)始，布設(shè)三層土釘，間距1.50 m，上部?jī)蓪娱L(zhǎng)度6 m，傾角10°，下部一層長(zhǎng)度5 m，傾角15°，土釘鋼筋為HRB500鋼筋，鋼筋直徑22 mm。土釘中心間距1.50 m，外掛鋼筋網(wǎng)片，噴射C20混凝土面層80 mm厚，同時(shí)對(duì)廠房及路面進(jìn)行水平及豎向變形觀測(cè)。在整個(gè)水池施工中，支護(hù)效果良好，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何安全隱患。

3 深基坑開(kāi)挖與支護(hù)還需要注意的問(wèn)題

總之，大同市深基坑開(kāi)挖與支護(hù)還處于一個(gè)不斷發(fā)展和探索的過(guò)程，大同市地下水位埋藏深，地基土強(qiáng)度較高，很多處于新開(kāi)發(fā)地段，周邊施工環(huán)境較好，采用放坡開(kāi)挖的占到60%多。但是，由于對(duì)土地的深度開(kāi)發(fā)，深基坑開(kāi)挖與支護(hù)遇到的問(wèn)題也與日俱增，需要我們?cè)谝韵路矫嫣岣哒J(rèn)識(shí)，因地制宜，精心勘察、設(shè)計(jì)，合理施工、監(jiān)測(cè)，確?；舆吰碌姆€(wěn)定和周邊環(huán)境的安全。

1)細(xì)化巖土工程勘察成果：在前期場(chǎng)地勘察中，切實(shí)掌握相關(guān)設(shè)計(jì)意圖，尤其在基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)的土質(zhì)要做好支護(hù)設(shè)計(jì)所需參數(shù)的提供，同時(shí)盡可能把基坑外邊線2倍基坑深度范圍的勘察資料提供準(zhǔn)確。當(dāng)基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)存在地下水時(shí)，一定要提供初見(jiàn)水位和靜止水位，便于確定承壓水頭。由于大同地區(qū)地下水位埋深較深，一般基坑不存在降水問(wèn)題，如果需要降水，可提供相關(guān)含水層滲透系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值，或者根據(jù)工程的重要性，建議進(jìn)行抽水試驗(yàn)。

2)重視基坑開(kāi)挖和支護(hù)的合理性：在基坑開(kāi)挖及支護(hù)中，要對(duì)擬建場(chǎng)地、擬建建筑、周邊環(huán)境情況吃透，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)精心設(shè)計(jì)。否則，可能只需放坡開(kāi)挖的基坑采用了錨噴支護(hù)、樁錨支護(hù)，簡(jiǎn)單問(wèn)題復(fù)雜化，既費(fèi)時(shí)，又費(fèi)工增加了工程造價(jià)。但是也不可為了省時(shí)省事，節(jié)約費(fèi)用，該支護(hù)的不支護(hù)，盲目開(kāi)挖造成地面開(kāi)裂、管道破壞、坑壁滑塌等事故。

3)掌握基坑監(jiān)測(cè)的科學(xué)性：基坑監(jiān)測(cè)不是一項(xiàng)可有可無(wú)的工作，必須高度重視，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，及時(shí)預(yù)報(bào)。它是基坑動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和信息化施工的基礎(chǔ)。要求變形觀測(cè)時(shí)，既要進(jìn)行地面的沉降變形監(jiān)測(cè)，又要做水平位移監(jiān)測(cè)，更要做支護(hù)結(jié)構(gòu)頂端水平位移監(jiān)測(cè)。因?yàn)檫@是基坑變形最直接的表現(xiàn)。同時(shí)及時(shí)準(zhǔn)確的提供變形數(shù)據(jù)，以便于基坑出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)能及時(shí)作出搶救性的工作，避免造成更大的損失。

[1] 劉建航，侯學(xué)淵.基坑工程手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

[2] 陳希哲.土力學(xué)地基基礎(chǔ)[M].第3版.北京：清華大學(xué)出版社，1998.

[3] 龔曉南，高有潮.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.

[4] 《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[5] 華北市政設(shè)計(jì)院.山西省萬(wàn)家寨引黃入晉工程北干線大同黃河原水直供—配水支線工程可行性研究報(bào)告[R].2010.

[6] 山西省第三地質(zhì)工程勘察院.山西省大同市黃河給水工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告[R].2009.

Discussion on deep foundation pit excavation and supporting problems in Datong

GAO Zhan-suo

(ShanxiDatongSurveyingandMappingInstitute,Datong037006,China)

This paper analyzed the area landform and geological characteristics in Datong, analyzed the existing problems of erosion and deposition valley, denudation and accumulation stage, erosion and deposition inclined plain three types deep foundation pit excavation and supporting, and summarizes the matters need attention in deep foundation pit excavation and supporting, for reference.

deep foundation pit, excavation, support, geological characteristic

2014-07-18

高戰(zhàn)鎖(1972- )，男，工程師

1009-6825(2014)27-0078-02

TU463

A