基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工中存在的問(wèn)題及對(duì)策

閆國(guó)平 焦慶旺

(中化二建山西華晉巖土工程勘察有限公司,山西 太原 030021)

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基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工中存在的問(wèn)題及對(duì)策

閆國(guó)平 焦慶旺

(中化二建山西華晉巖土工程勘察有限公司,山西 太原 030021)

針對(duì)建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工中存在的問(wèn)題，從更新設(shè)計(jì)理念、創(chuàng)新支護(hù)結(jié)構(gòu)、控制基坑變形等方面，闡述了相應(yīng)的解決策略，并結(jié)合某工程實(shí)例，分析了基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工方案，以確?；庸こ痰陌踩耘c經(jīng)濟(jì)性。

基坑，支護(hù)設(shè)計(jì)，土方開(kāi)挖，變形控制

0 引言

近幾年來(lái)，隨著城市建設(shè)的不斷進(jìn)行，高層、超高層的建筑越來(lái)越多，基坑也在不斷加深，目前施工的基坑已超過(guò)30 m，受建筑周邊環(huán)境的限制，對(duì)基坑變形的要求也愈加嚴(yán)格，并且基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)作為建筑基礎(chǔ)的一部分也逐漸得到重視。但在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中受到各種因素的影響，基坑支護(hù)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用還存在著一些問(wèn)題。為確?；又ёo(hù)工程的穩(wěn)定性和安全性并兼顧效益，需要針對(duì)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析并采取有效的對(duì)策來(lái)解決存在的問(wèn)題。

1 建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中存在的問(wèn)題

1)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件與設(shè)計(jì)施工條件偏差過(guò)大或不符。

a.在進(jìn)行建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、施工前，需要建設(shè)單位提供基坑周邊的地下建筑、管線(xiàn)、管道等市政工程的分布情況及對(duì)變形的要求。但建設(shè)單位一般不愿或不能提供所需的資料，只能由設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)踏勘和搜集，一般不可能搜集完全，潛在風(fēng)險(xiǎn)大。b.在基坑支護(hù)工程實(shí)際施工過(guò)程中，施工單位的現(xiàn)場(chǎng)管理、施工人員盲目相信、推崇自己已有經(jīng)驗(yàn)，普遍存在不按施工圖紙要求，想當(dāng)然施工，與設(shè)計(jì)脫離的現(xiàn)象。如攪拌樁的水泥不按照設(shè)計(jì)要求的配比進(jìn)行，憑經(jīng)驗(yàn)添加，往往導(dǎo)致水泥的摻量不足，會(huì)造成攪拌樁后期的支護(hù)強(qiáng)度不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，極易使止水、隔水措施失效，造成質(zhì)量事故。分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件與設(shè)計(jì)施工條件偏差過(guò)大或不符的原因主要有：基坑設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)欠妥。由于基坑設(shè)計(jì)是按假定的施工條件設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)方案中存在不符實(shí)際或不妥的地方。如一些設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中沒(méi)有對(duì)基坑開(kāi)挖施工進(jìn)行空間問(wèn)題設(shè)計(jì)，還沿用傳統(tǒng)的平面應(yīng)變模型?；邮┕挝蛔非笫┕に俣群屠麧?rùn)的最大化，在基坑的施工過(guò)程中偷工減料、強(qiáng)行趕進(jìn)度、野蠻施工等，造成在基坑施工過(guò)程中質(zhì)量問(wèn)題、質(zhì)量事故頻頻出現(xiàn)。

2)基坑施工過(guò)程中土方超挖、欠挖現(xiàn)象普遍。

基坑支護(hù)工程在前期的施工過(guò)程中，土方普遍存在著超挖、欠挖現(xiàn)象，這將嚴(yán)重影響下一步基坑支護(hù)工程的施工質(zhì)量。土方施工超挖、欠挖的原因主要是土方現(xiàn)場(chǎng)管理、施工人員管理粗放、不規(guī)范施工，即現(xiàn)場(chǎng)管理、施工人員，尤其是機(jī)械操作人員的技術(shù)水平低、不服從管理、野蠻施工。在土方開(kāi)挖一段時(shí)間后，由于受到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件的限制，施工難度會(huì)逐漸增大，如果現(xiàn)場(chǎng)施工人員的技術(shù)水平低下或責(zé)任心不夠，極易出現(xiàn)超挖、欠挖、基坑四周邊坡面不平整、坡度過(guò)大、順直度不規(guī)則等質(zhì)量缺陷或事故。這些都可能會(huì)加大施工量，影響基坑支護(hù)工程的施工進(jìn)度和施工單位的形象。

3)基坑施工過(guò)程中土方開(kāi)挖與基坑支護(hù)不能協(xié)調(diào)施工。

通常由于土方工程技術(shù)含量低，管理較簡(jiǎn)單，一般由附近村民組織的非專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍完成。與之相反，基坑支護(hù)的施工由于技術(shù)含量和管理水平要求比較高，一般由專(zhuān)業(yè)的施工單位完成。在實(shí)際施工過(guò)程中，這兩項(xiàng)工程是會(huì)簽訂2個(gè)平行的施工合同，由不同的隊(duì)伍施工，但這給具體施工帶來(lái)一定難度。例如土方工程開(kāi)挖方為趕進(jìn)度，在管理上比較混亂、土方施工單位不顧及擋土支護(hù)施工所需要的工作面，尤其是雨期，留下的操作界面難以進(jìn)行接下來(lái)的基坑支護(hù)施工的操作，致使基坑支護(hù)施工工期不能按時(shí)、按進(jìn)度進(jìn)行、影響基坑支護(hù)的施工進(jìn)度。

2 建筑基坑支護(hù)存在問(wèn)題的解決對(duì)策及改進(jìn)措施

2.1 建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)人員要不斷更新設(shè)計(jì)理念

目前我國(guó)并沒(méi)有形成先進(jìn)、統(tǒng)一的基坑設(shè)計(jì)規(guī)范，主要還是采用傳統(tǒng)的庫(kù)侖理論或朗肯理論進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算、設(shè)計(jì)，基于這些理論計(jì)算出來(lái)的結(jié)果與實(shí)際的情況往往相差比較大，不利于施工質(zhì)量、安全的控制。因此，在今后的建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要形成以施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為主導(dǎo)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)反饋的新設(shè)計(jì)理念。

2.2 積極創(chuàng)新新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)、科學(xué)的計(jì)算方法

隨著高層、超高層建筑的不斷出現(xiàn)，一些新型支護(hù)結(jié)構(gòu)也不斷涌現(xiàn)，并應(yīng)用到實(shí)際基坑支護(hù)工程中。比如型鋼內(nèi)支撐體系、地下連續(xù)墻兼做地下結(jié)構(gòu)外墻等，促進(jìn)了地下連續(xù)墻、連續(xù)排樁止水、支護(hù)等基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。但是對(duì)于這些新型基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)并沒(méi)有形成統(tǒng)一的設(shè)計(jì)理論，加強(qiáng)其計(jì)算和設(shè)計(jì)理論的研究，還是一個(gè)需要迫切解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

2.3 通過(guò)采用新的設(shè)計(jì)理念來(lái)控制基坑的變形

在進(jìn)行建筑基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)時(shí)，通常我們采用的是極限平衡原理，這是一種傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單、實(shí)用的計(jì)算方法?；谶@種方法所設(shè)計(jì)出來(lái)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)雖然可以符合支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上的要求，但不能有效體現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度上的要求即變形要求。所以，為避免由于支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度失穩(wěn)而造成基坑事故，應(yīng)該采用新的設(shè)計(jì)理念來(lái)控制基坑變形、失穩(wěn)?；又ёo(hù)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)基坑變形控制的標(biāo)準(zhǔn)、空間效應(yīng)的變化造成的荷載變化等問(wèn)題做進(jìn)一步的詳細(xì)研究。

2.4 加強(qiáng)基坑支護(hù)技術(shù)的總結(jié)、歸納

加強(qiáng)對(duì)基坑支護(hù)技術(shù)的總結(jié)、歸納，對(duì)提高基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、施工具有重要作用。眾所周知，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性對(duì)科研質(zhì)量的優(yōu)劣有直接影響。所以要加強(qiáng)對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力的監(jiān)測(cè)，積累相關(guān)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)歸納、總結(jié)不同工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件下的施工經(jīng)驗(yàn)，形成不同條件、不同區(qū)域內(nèi)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的地方標(biāo)準(zhǔn)，并把現(xiàn)有的一些定性施工經(jīng)驗(yàn)形成相應(yīng)的定量計(jì)算方法，提高基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)和施工的質(zhì)量。

3 工程實(shí)例

以太原的某基坑為例對(duì)建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、施工中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析。某基坑位于太原市晉源區(qū)城中村內(nèi)，基坑深7.6 m～8.5 m，東西兩邊臨市區(qū)干道，其中西側(cè)還有市政管道通過(guò)，南距現(xiàn)有住宅樓約不足5.0 m，周?chē)h(huán)境復(fù)雜，對(duì)基坑變形要求嚴(yán)格。該工程包括高層商住樓三棟，2層地下室，地上32層、剪力墻結(jié)構(gòu)，基坑使用期預(yù)估半年，基坑安全等級(jí)為一級(jí)。

基坑支護(hù)方案：基坑支護(hù)采用一排混凝土灌注樁加兩道預(yù)應(yīng)力錨索，樁長(zhǎng)為14 m～15.0 m，樁距1.40 m，樁徑0.80 m，錨索7φ15.2的鋼絞線(xiàn)，錨索長(zhǎng)17.0 m～22.0 m，孔徑130 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。

該基坑從設(shè)計(jì)理論上看，樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的安全性是很高的，但實(shí)際出現(xiàn)的一些情況應(yīng)該引起基坑設(shè)計(jì)、施工者的思考，應(yīng)提高施工現(xiàn)場(chǎng)的各種因素對(duì)基坑支護(hù)的影響的重視。

1)基坑施工時(shí)恰逢罕見(jiàn)多雨天氣、使得已施工支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移不斷增大，當(dāng)水平位移達(dá)到11.8 mm時(shí)，基坑?xùn)|西兩邊的市政道路已出現(xiàn)裂縫。分析原因應(yīng)該是混凝土灌注樁后土體中有雨水不斷滲入，逐步增大的主動(dòng)土壓力使支護(hù)結(jié)構(gòu)變形不斷加大，造成基坑周邊地面變形、下沉，路面裂縫產(chǎn)生。由于路面出現(xiàn)裂縫，從裂縫滲入的雨水匯集到樁后的土體里，僅僅一周時(shí)間基坑?xùn)|西兩邊水平變形量累計(jì)已經(jīng)達(dá)到19 mm，水平位移速率已接近預(yù)警速率，對(duì)基坑的安全來(lái)說(shuō)是個(gè)非常大的威脅，因此可以看出對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，地表水的影響必須引起足夠重視。不論是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還是后續(xù)的土方回填后以及在期間的過(guò)程都必須重視水的管理與預(yù)控，可考慮注漿止水、水泥攪拌樁等。

2)基坑設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)理論計(jì)算出的較高的安全系數(shù)，但實(shí)際東西兩側(cè)市政道路邊的支護(hù)段大量的動(dòng)荷載作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上，又適逢多雨天氣，大量雨水滲入，以致該段基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)存在較大安全隱患，并不存在理論計(jì)算上較高的安全系數(shù)。所以在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中必須考慮天氣情況、臨近基坑周邊實(shí)際的荷載情況。

3)由于原有樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算(只計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、強(qiáng)度)與支護(hù)工程實(shí)際情況存在較大的差異，所以下一步的計(jì)算方法應(yīng)考慮變形控制理論。

4)工程實(shí)際中樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)的工程要超越理論研究，目前指導(dǎo)實(shí)踐的設(shè)計(jì)理論越來(lái)越凸顯它的脆弱，用傳統(tǒng)理論的方法分析基坑支護(hù)工程事故又十分困難，就提出了對(duì)傳統(tǒng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)加大研究的要求，以期望理論的研究能指導(dǎo)工程實(shí)踐。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑基坑的設(shè)計(jì)、施工存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，工程地質(zhì)條件又變化多樣，工程建設(shè)的管理者應(yīng)當(dāng)在結(jié)合工程所在地建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按照一定的要求和理念進(jìn)行基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)、施工，根據(jù)特定條件下的工程條件和要求進(jìn)行綜合考慮，做出既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理的包括支護(hù)結(jié)構(gòu)及支護(hù)體系內(nèi)的土方開(kāi)挖、降水、被動(dòng)區(qū)地基土的加固、監(jiān)測(cè)和環(huán)保的整體施工方案。

[1] JGJ 120—2012,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] GB 50010—2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 林宗元.巖土工程治理手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

design and construction problems and countermeasures

Yan Guoping Jiao Qingwang

(Zhonghua2ndConstructionShanxiHuajinGeotechnicalEngineeringSurveyCo.,Ltd,Taiyuan030021,China)

In light of building foundation support design and construction problems, starting from aspects of renovating design concept, creating support structure and controlling foundation deformation, the paper describes corresponding solving strategies. Combining with engineering examples, it analyzes the foundation support design and construction scheme, with a view to guarantee the foundation engineering safety and economy.

foundation, support design, earthwork excavation, deformation control

1009-6825(2017)09-0072-03

2017-01-16

閆國(guó)平(1985- )，男，工程師； 焦慶旺(1981- )，男，高級(jí)工程師

TU463

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