某深基坑支護超期服役的質量安全評定及處理措施

楊庭森

Quality Safety Assessment and Treatment Measures for Overdue Service of a Deep Foundation Pit Support

YANG Ting-sen

摘要：現(xiàn)在對地下空間的利用越來越受到重視，而與之施工相關的深基坑工程就顯得尤其重要。由于很多基坑深度大、使用期限長，以及很多不可預見的影響，已經完成的深基坑不能在設計年限內完成地下工程的施工，而需要延長基坑使用年限，因此，需要對既有超期服役的基坑進行質量安全評定，并根據(jù)評定結果確定是否需要加固處理及處理方案。本文以某工程實例，來闡述超期服役基坑的質量安全評定方法和處理措施。

Abstract： The use of underground space is now receiving more and more attention， and the deep foundation pit engineering related to its construction is particularly important. Due to the large depth， long service life and many unforeseen effects of foundation pits， the completed deep foundation pits cannot complete the construction of underground works within the design period， but need to extend the service life of the foundation pits. Therefore， it is necessary to conduct quality safety assessment for foundation pits with extended service， and based on the assessment results， to determine whether reinforcement treatment and treatment schemes are required. This paper uses an engineering example to illustrate the quality safety assessment methods and treatment measures for the overdue service pit.

關鍵詞：深基坑支護;超期服役;質量安全評定;處理措施

Key words： deep foundation pit support;overtime service;quality safety assessment;treatment measures

中圖分類號：TU753? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）32-0117-03

1? 工程概況

1.1 工程簡介

擬建工程位于河北省某市區(qū)內，為一棟綜合體，主樓地上27層，裙樓地上4層，地下均為3層，基礎埋深15.8m。場地平整，地面高程68.20-68.25m，換算后的基坑深度14.50m，平面尺寸為東西長139.0m，南北寬87.0m。

1.2 周邊環(huán)境條件

根據(jù)現(xiàn)場調查，基坑西側臨一層廠房為8.0m，為輕鋼結構，獨立基礎，基礎埋深1.0m?；幽吓R一排一層倉庫，距離6.5m，磚混結構，條形基礎，基礎埋深1.0m?；訓|側局部臨2層板式辦公房，距離為6.0m，為工地辦公用房，北側距離坑邊8.0m為一棟3層辦公樓，磚混結構，條形基礎，基礎埋深約1.5m。

1.3 工程地質情況

1.3.1 地層情況

①層雜填土：雜色，稍濕，松散狀態(tài)。主要為建筑垃圾。層厚：0.50-0.70m，層底深度0.50-0.70m。

②層黃土狀粉土：黃褐色，稍濕-濕，稍密狀態(tài)，土質不均勻。層厚：4.20-5.20m，層底深度4.80-5.90m。

③層細砂：灰黃色，稍濕，中密狀態(tài)，砂質純凈，分選性一般。層厚：0.90-2.30m，層底深度6.60-7.30m。

④層粉質粘土：褐黃色，可塑狀態(tài)。土質不均勻。層厚：1.70-3.90m。層底深度：8.60-10.80m。

⑤層粉土：黃褐色，稍濕-濕，稍密-中密狀態(tài)，土質不均勻，偶見小姜石。層厚：3.20-5.30m。層底深度：13.50-14.60m。

⑥層細砂：灰黃色，稍濕，中密狀態(tài)。砂質不純凈，分選性一般。層厚：1.90-4.40m，層底深度16.50-18.40m。

⑦層中砂：灰白色，稍濕，稍密-中密。局部鈣質膠結。層厚：0.70-3.10m。層底深度：17.70-20.10m。

⑧層細砂：灰白色，稍濕，密實狀態(tài)。砂質純凈。層厚：0.80-5.70m。層底深度：22.50-25.30m。

⑨層中砂：灰白色，稍濕，密實。砂質純凈，見少量小礫石。層厚：3.10-5.00m。層底深度：27.50-28.70m。

⑩層粉質粘土：褐黃色，可塑狀態(tài)。土質均勻。厚度：1.60-4.30m。層底深度：29.60-31.80m。

1.3.2 地表水和地下水

本區(qū)附近沒有河流直接通過。地下水埋深超過45m，對本工程基礎施工無影響。

1.3.3 基坑支護設計參數(shù)表

1.4 基坑支護設計方案

本工程基坑安全等級為一級，設計使用年限為一年。采用土釘墻+排樁+錨索聯(lián)合支護方式。具體主要設計參數(shù)如下：

0.00～5.50m段：采用土釘墻支護，放坡為1：0.30，設置三排土釘，土釘孔徑100mm，傾角15度，水平間距和排距均為1.5m，梅花型布置，土釘長度均為5.80m，內置1E18鋼筋，全長灌注純水泥漿。坡面鋪設？準8@200×200mm鋼筋網，噴C20的厚80mm的細石混凝土，土釘端部采用1E16鋼筋水平連接。坡面按3.0*3.0m間距設置泄水孔，坡項設置擋水墻和安全護欄。

5.50～14.55m段：采用樁錨支護。樁徑600mm，水平間距1200mm，樁長15.00m，嵌固長度為6.0m。冠梁尺寸為600*800mm。鋼筋籠配筋主筋為13E25，螺旋箍筋為？準8@150，加強筋為？準16@2000。樁和冠梁混凝土均為C25。共設置三道錨索，第一道錨索設置在冠梁的中部，從其向下每隔2.80m設置一道。錨索孔徑150mm，傾角15度，長度均為22.0m，錨固段長度自上而下分別為15.0m、16.0m、16.0m，分別內置3束S15.2、4束S15.2、4束S15.2的鋼絞線，鎖定值分別為120kN、150kN、150kN。灌注純水泥漿液。錨索端部采用二根22A工字鋼連接。

樁間土采用掛鋼筋網并與護坡樁有效連接，然后噴C20厚60mm細石混凝土。

1.5 基坑支護施工情況

本工程于2016年12月開始施工，到2017年3月完成整個支護工程的施工。由于多種原因，項目停建。在施工期間，按相應規(guī)定進行了材料、過程質量報驗，全程由監(jiān)理人員控制，在施工期間由第三方進行了基坑變形監(jiān)測，未發(fā)現(xiàn)異常變形的情況。

在停工期間，現(xiàn)場全封閉，除了有門衛(wèi)，未再對工程進行管理、維護和變形監(jiān)測。

根據(jù)建設方要求，本工程要求復工，在復工前，由于基坑已經超出設計使用年限近1.5年時間，根據(jù)有關要求，要求對現(xiàn)有基坑進行安全質量評定，若仍能滿足規(guī)范和設計的使用條件，經原設計單位同意在履行有關程序后繼續(xù)使用，或達不到規(guī)范或設計的使用條件，則應委托設計單位進行加固方案的設計，加固后方可使用。

2? 超期服役的深基坑現(xiàn)狀的安全質量檢查

根據(jù)當?shù)匾螅趶凸で皩ΜF(xiàn)有基坑進行安全質量評定。先進行質量評定，根據(jù)評定結果再確定是否需要加固等后續(xù)工作。

2.1 深基坑現(xiàn)狀的安全質量評定內容

①復查基坑的設計資料、施工資料、檢測報告以及基坑變形監(jiān)測資料：

主要查驗與上述內容相關的原始資料是否齊全，基坑變形監(jiān)測是否連續(xù)有效，是否仍在進行檢測等。

②對周邊環(huán)境條件進行復查。

主要內容包括：周邊建筑物、管線等有無破壞、裂縫、塌陷、變形等，有無滲水漏水處，排水導水設施是否完好等。

③對支護體本身現(xiàn)狀進行復查。

主要內容包括外觀檢查及實體質量檢測等內容。

土釘墻外觀檢查包括：坡面有沒有損壞、有無裂縫、空鼓及損壞程度。有無局部坍塌，錨桿（或土釘）有無拔出等。

樁錨支護區(qū)外觀檢查包括：護坡樁和冠梁有無發(fā)生明顯位移、折斷、裂縫等;錨索有無拔出、失效等;腰梁是否完整、扭曲、斷裂、脫落等。樁間土支護是否有松動、脫落、坍塌等。坡底土體是否有隆起，變形等其他情況。

④實體質量檢測。

主要包括的內容有：土釘墻面層和樁間面層厚度和強度檢測、土釘抗拔力檢測、錨索抗拔力檢測等，在條件允許的情況下，可進行樁完整性檢測等。

檢測數(shù)量按相應規(guī)范中有關條款執(zhí)行。

2.2 深基坑現(xiàn)狀的安全質量檢測方法

對于外觀檢測，一般是根據(jù)眼觀、尺量，以及必要時的儀器測量。

對于實體質量檢測，則采用設備和儀器進行。如面層厚度檢測是用抽芯法取芯測量厚度后，做抗壓強度試驗等。

錨桿（土釘）抗拔力檢測則是在原位進行試驗等。

2.3 深基坑現(xiàn)狀的安全質量評定結果

一般情況下檢測單位只根據(jù)檢查和檢測的結果給出具體數(shù)據(jù)及分布范圍，不需要給出處理意見，如何處理由專業(yè)設計單位根據(jù)評定結果再另行給出處理意見。

本工程根據(jù)檢查和檢測結果如下：

復工前現(xiàn)場檢查情況：

①設計和施工原始資料情況：經檢查，原設計資料和施工資料齊全，未發(fā)現(xiàn)丟失和損壞情況。

②基坑變形資料：停工前基坑變形監(jiān)測資料齊全，停工后無資料。經過了解，由于停工封閉，監(jiān)測單位停止了監(jiān)測，期間技術人員過來人工巡查過，發(fā)現(xiàn)三個測量基準點全部損壞，不能使用，監(jiān)測單位向甲方發(fā)出過停止監(jiān)測通知。三個測量基準點損壞原因經查為停工時大型機械撤場時未注意而壓壞。

③基坑周邊情況：基坑西側廠房與基坑之間的室外地面有一沖溝，經調查為雨水沖刷而成，該區(qū)未設置統(tǒng)一排水系統(tǒng)，雨水從沖溝內滲入地面以下。該區(qū)在基坑影響范圍以內?；悠渌齻€區(qū)域地面未發(fā)現(xiàn)有裂縫，也未發(fā)現(xiàn)建筑物有裂縫和明顯變形。

坑邊擋水墻完好，安全護欄完好。

④支護體外觀情況：經現(xiàn)場檢查，總體上支護體完整，未發(fā)現(xiàn)有大的坍塌情況，主要情況如下：

1）土釘墻部分：出現(xiàn)局部坡面損壞、空鼓和裂縫現(xiàn)象，未出現(xiàn)大面積成片損壞情況，未發(fā)現(xiàn)局部坍塌現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

2）護坡樁+錨索部分：主要問題有：

（a）樁間土護面脫落嚴重，樁間土部分地段坍落形成較深的凹面。

（b）部分地段腰梁脫落，錨頭脫落和錨索失效。檢查發(fā)現(xiàn)腰梁整體性不強，較多的地段由于樁的偏位造成斷開。

（c）坑底未發(fā)現(xiàn)有隆起現(xiàn)象。

⑤實體質量檢測情況：

1）土釘墻面層厚度和強度：根據(jù)抽查結果，面層厚度80%達到設計要求，平均厚度滿足規(guī)范要求，面層砼強度達到了設計要求。

2）護坡樁間面層厚度和強度：現(xiàn)場有超過30%的面層已脫落，根據(jù)對未脫落區(qū)的抽查結果，面層厚度40%達到設計要求，僅達到設計要求的50%，平均厚度也不滿足規(guī)范要求，面層砼強度也未達到設計要求。

3）土釘抗拔強度：根據(jù)試驗結果，所抽取的試驗土釘抗拔強度全部達到設計要求。

4）錨索抗拔強度：根據(jù)隨機選取的錨索進行的抗拔試驗，100%未達到設計強度，根據(jù)統(tǒng)計結果，錨索的抗拔強度僅達到了設計強度的55～80%，平均值達到設計強度的65%。

3? 對超期服役基坑的安全質量評定和處理措施

3.1 安全質量評定

安全質量評定的目的是為了確定風險程度，承受風險的能力，以及確定對社會影響及損失大小。

根據(jù)現(xiàn)場對基坑質量的檢查結果，由建設單位、設計單位、施工單位，監(jiān)理單位等幾方綜合形成以下意見：

①本工程基坑深度大，一旦破壞，造成的損失及影響巨大，是建設單位不能承受的風險;

②未來不能保證能短期內施工并完成回填，現(xiàn)有基坑長期暴露，增大了破壞的風險;并且近期雨水大，對基坑工程尤其不利;風險具有不可控性;

③部分支護面已經破壞，已經起不到應有的作用，并且監(jiān)測數(shù)據(jù)的缺失，不能保證現(xiàn)有基坑變形在可控范圍以內（雖然沒有出現(xiàn)塌坍），處于失控狀態(tài);

④近幾年對質量安全的大力度管理，也是各方不可承受的風險所在。

綜上所述，一致認為基坑雖然目前表觀上為穩(wěn)定狀態(tài)，但實際上為不可控狀態(tài)，一旦有不可控因素影響，存在發(fā)生坍塌的可能性，且風險和影響巨大。因此綜合確定本基坑工程存在安全隱患，有可能坍塌的風險。應該進行加固處理。

3.2 處理方案措施

由于加固期恰逢雨季，因此本超期服役基坑的處理分為前期應急處置和加固處理二部分。

3.2.1 前期應急處置措施

處理方案如下：先采取有效措施，防止不可預見的事故發(fā)生，然后盡快恢復變形監(jiān)測。之后，根據(jù)建設方總體進度計劃，以檢測結果為依據(jù)進行邊坡加固設計，之后再付之實施。

先期的處置措施就是：由于下面二排錨索有一半已經失效，為防止意外發(fā)生，先沿坑底堆土反壓，采用素土反壓，寬度底邊為8.0m，上邊為4.0m，高度為6.0m，分層碾壓密實。施工順序從每邊的中間向二側對稱施工，在施工時嚴禁機械撞擊邊坡及支護體。

同時，對周邊安全防護和圍檔檢查和修改，并修復周邊排水措施及堵漏洞，防止雨水滲漏浸泡邊坡土體。

3.2.2 基坑的加固方案

①土釘墻段加固：對于破壞地段，采用加掛鋼筋網并固定后噴C20細石混凝土加固的方法。對于空鼓地段，采用鑿孔墻后注漿的方法加固。

②護坡樁段加固。

1）錨索加固：分別在第二排、第三排錨索上部1.5m位置各增加一道錨索，一樁一錨，錨索孔徑150mm，傾角15度，為減小空間效應，在每邊的中部按邊長1/3的區(qū)域一樁一錨，錨桿長度均為20.0m，錨固段長度15.0m，在其二側各1/3的區(qū)域錨索桿長度均為18.0m，錨固段長度13.0m，均內置2束S15.2的鋼絞線，鎖定值均為100kN。錨桿灌注純水泥漿液。錨索端部采用二根20A工字鋼連接。對于樁不平直地段，采用槽鋼或其它方法使腰梁與樁體有效接觸。

2）原錨桿區(qū)的處理：對于第一排錨索（位于冠梁處），由于未破壞，不再單獨處理。對于第二排和第三排錨索，分別在完成上部加固錨索后，逐層均勻下挖到相應位置，將原腰梁拆除，采用完整的20槽鋼重新安裝腰梁后，施加80kN的預應力。

3）樁間土加固：由于大部分已經脫落，故在施工時，將原施工網片清理，重新鋪掛鋼筋網，采有螺栓緊固在樁上，并增加橫向連接筋加固，然后噴C20細石混凝土60mm厚。

③加固后的基坑質量驗收。在整個加固完成后，仍應該按規(guī)范要求對支護質量進行檢測和驗收，檢測內容和數(shù)量按相關規(guī)范要求進行。

④基坑變形監(jiān)測。在恢復監(jiān)測后，按規(guī)范要求和設計要求對全過程進行變形監(jiān)測，監(jiān)測內容包括支護體變形，周邊建筑物、管線變形，以及地面裂縫、建筑物裂縫等。期間應做好監(jiān)測點及基準點的保護工作。

4? 基坑加固的施工及效果

目前本工程加固已經完成，效果良好，根據(jù)當前變形監(jiān)測記錄，均在可控范圍以內。

5? 結論與建議

由于目前所遇到的超期服役的基坑工程比較多，為了保證基坑及周邊環(huán)境的安全，當基坑使用時限達到或者超過設計要求時，應該及時對基坑進行質量安全評定，當可以繼續(xù)使用時，應該提交相應的質量安全檢測報告，并征得原設計和施工單位的同意，并就有關使用過程中需要注意的問題做出說明，同時，基坑的變形監(jiān)測也應該相應延長，并按變形監(jiān)測要求進行監(jiān)測和預警。對于需要加固的則應該先出具加固方案，施工并完成質量驗收后方可繼續(xù)使用。對于已經存在安全隱患的，應該先消除安全隱患后，再行施工。

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作者簡介：楊庭森（1973-），女，山東棗莊人，高級工程師，研究方向為巖土工程。