深基坑開挖周邊建筑物沉降處理實例分析

王春婷

廣東省建筑設計研究院有限公司 廣東廣州 510016

隨著深基坑工程越來越多，城市用地越來越緊張等，深基坑周邊靠近建、構(gòu)筑物、市政道路、管線等情況也越來越多。深基坑開挖對周邊環(huán)境的影響不容忽視，小則傾斜、變形，大則失穩(wěn)、垮塌。深基坑工程作為臨時性工程，既要做到安全可靠，又要做到經(jīng)濟適用。而大部分的基坑問題多與地下水有關(guān)，本文以珠海某深基坑開挖過程，周邊建筑物出現(xiàn)不同程度裂縫等為案例，研究、討論保護深基坑周邊環(huán)境安全的有效方法，為相似案例提供參考。

1 工程概況

1.1 工程概況

某基坑項目擬建單棟30層商務辦公樓，擬建四層地下室?？傆玫孛娣e約9740m2?；又ёo周長約360m，開挖深度約15.7m?；又苓叚h(huán)境復雜，基坑地下室邊線距離南面某酒店（沉管灌注樁基礎(chǔ)）約14.80m，距離西側(cè)某酒店（沉管灌注樁基礎(chǔ)）約14.90m，距離北側(cè)市政路邊線約14.00m，距離東側(cè)沿河路邊線約13.00m，道路分布有市政管網(wǎng)[1]。

1.2 工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件：

場地內(nèi)土（巖）層自上而下主要有：①人工填土層，稍壓實。②淤泥質(zhì)土，流塑-軟塑。粉質(zhì)粘土，可塑。含粘土礫砂，稍密-中密。③殘積礫質(zhì)粘性土，可塑-硬塑。④燕山三期全～微風化花崗巖。其中，坑底基本位于第（3）層殘積礫質(zhì)粘性土層。

2 基坑支護型式及基坑工程問題現(xiàn)狀

（1）基坑主要支護型式：“樁頂小放坡+φ1000@1600旋挖灌注樁+兩道鋼筋混凝土內(nèi)支撐（或四道預應力錨索）”支護方案，“φ1000@1600樁間三管高壓旋噴樁”作為止水帷幕[2]。

（2）施工現(xiàn)狀：基坑第二道支撐梁已全部完成，局部已開挖至第二道支撐梁底以下。由于基坑支護施工開工時間已有一年有余，樁間止水樁表觀不良，樁間掛網(wǎng)噴面滲濕，無明顯漏水、涌水；坑底側(cè)壁滲水嚴重，無管涌現(xiàn)象。支護結(jié)構(gòu)本身第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)均未超報警值，見圖1。

圖1 基坑滲漏水情況

（3）主要問題：①南側(cè)和西側(cè)酒店墻體、室內(nèi)地面出現(xiàn)不同程度的開裂，不均勻沉降，西側(cè)路面開裂，且基坑邊鐵皮圍墻被拉扯成起伏狀，見圖2。

圖2 基坑周邊建筑物、道路開裂情況

②根據(jù)監(jiān)測報告顯示：a.場地北側(cè)靠近西側(cè)區(qū)域的周邊地表累積沉降量約為27.30～35.70mm，超過報警值25mm，接近或超過控制值35mm。西側(cè)建筑物較大沉降監(jiān)測點累積值約為16.00～35.10mm，接近或超過報警值20mm（控制值25mm）。b.西側(cè)地下水位監(jiān)測點最大值約5.60m，遠遠超出地下水位變化設計允許值1.5m。

3 止水結(jié)構(gòu)安全性評估：

（1）通過對基坑周邊地質(zhì)條件統(tǒng)計分析，場地內(nèi)主要透水層礫質(zhì)粘性土含砂量約20%，孔隙比約0.807。地下水位埋深1.60m～3.60m，平均2.54m。場地內(nèi)各巖土層的地下水特征及基坑四周各地層埋深情況如下表1：

表1 基坑周邊各地層情況統(tǒng)計表

（2）支護及止水結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)狀：a.φ1000@1600支護樁：根據(jù)現(xiàn)場實際情況來看，開挖范圍內(nèi)灌注樁整齊完整，但由于基坑深度較大，支護樁長度較長，樁的垂直度、半徑及成孔質(zhì)量較難保證。抽芯檢測支護樁長基本滿足設計要求。b.φ1000@1600樁間高壓旋噴樁：現(xiàn)場開挖面范圍內(nèi)大部分區(qū)域看不到清晰的高壓旋噴樁，由此推測止水樁樁徑和樁身質(zhì)量可能達不到設計要求。根據(jù)鉆芯檢測結(jié)構(gòu)：檢測的8根旋噴樁中，有6根樁長未達到設計樁長要求，其中有5根樁端未到基坑底標高，旋噴樁實樁長7.10～16.20m。c.已采取的止降水措施：基坑西側(cè)和南側(cè)已設置袖閥管注漿及水位觀測井，管底位于礫質(zhì)粘性土和全風化花崗巖層，但結(jié)果顯示，施工過程中，對坑外水位進行針對對比觀測試驗發(fā)現(xiàn)袖閥管內(nèi)外兩側(cè)水位并無明顯差異。場地南側(cè)和西側(cè)設置回灌井（回灌井深20m左右），在回灌井停止回灌后，井內(nèi)水位下降快速，且下降深度明顯，足以說明場地內(nèi)存在透水性較強的地層，且地下水徑流明顯，推測為基坑開挖后，坑內(nèi)外地下水位存在較大水頭差所致[3]。

4 事故原因分析

綜合以上分析得知，支護結(jié)構(gòu)相對安全，止水結(jié)構(gòu)不完整是事故重要的關(guān)鍵所在。因隨著開挖的不斷進行，基坑內(nèi)外形成一定的水力聯(lián)系，在較高水頭壓力的作用下，坑外地下水滲流入基坑內(nèi)，水位下降，填土、淤泥質(zhì)土等地層發(fā)生固結(jié)、不均勻沉降明顯，周邊建筑物沉管灌注樁基礎(chǔ)受到較大的負摩阻力，共同對場地內(nèi)建（構(gòu)）筑物及地面形成不良的作用，導致建筑物不均勻沉降、開裂。因此，控制基坑外側(cè)地下水位下降，及防止基坑開挖過程出現(xiàn)大的水土流失，是基坑安全施工的關(guān)鍵所在[4]。

5 處理方案及效果分析

（1）袖閥管注漿止水方案：在注漿材料中加入30%的純粘土粉和5%的水玻璃，控制水泥漿的凝固速率，防止注入的水泥材料在沒有凝固的情況下隨著土層孔隙滲透漏失，而起不到良好的止水效果。同時，在基坑南側(cè)相應區(qū)域，重新分別設置4個回灌井及水位觀測井，5m一個間隔布置，井深6m左右。施工結(jié)果顯示，采取措施后，地下水位得到了一定的控制?；游鱾?cè)側(cè)壁滲水問題有所緩解，保持水位穩(wěn)定在基坑開挖前的標高。基坑西面進行試挖觀測，當土方挖至坑底，裸露一段時間后，坑內(nèi)除偶見局部土體有輕微浸水及積水現(xiàn)象，無管涌。施工開挖及排水過程中，基坑外側(cè)地下水水位未受影響，說明止水加固效果明顯。

（2）止水應急處理方案建議：a.基坑開挖面范圍內(nèi)：提前挖開靠近圍護樁一側(cè)的一小部分土體，觀察有無局部漏水滲水現(xiàn)象，若有，對此埋設預埋管進行注漿堵漏處理。b.基坑開挖面以下深部位置，由于深部土層堅硬，旋噴樁止水方案不能較好的保證樁徑，旋噴樁樁長太長，圍護樁間間距較大，其垂直度和搭接半徑都也難以控制等，且在動水中，旋噴樁成樁效果較差。若開挖過程中出現(xiàn)管涌及大的漏水現(xiàn)象時，必須及時回填反壓土體，同時沿基坑邊施做新型拉森鋼板樁，形成的止水帷幕密封性強，止水效果良好[5]。

（3）基坑土方開機坑底土建施工注意事項：

因本基坑底揭露土層主要為礫質(zhì)粘性土及全風化、強風化花崗巖，上述土、巖層局部含砂量較多，孔隙比較大，具若透水性和泡水軟化的特性，一旦土體開挖裸露時間較長，土面會產(chǎn)生明顯的浸水軟化現(xiàn)象，甚至有塌土發(fā)生。因此，為防止坑底土出現(xiàn)長時間裸露，帶來浸透擴大化，引起管涌，導致水土流失，必須注意及遵守以下事項：

①開挖前必須按土建施工進行要求，做好場地施工分區(qū)、分塊、分段施工，土方開挖必須與土建墊層施工密切配合，制定合理出土計劃。

②必須做好施工人員、材料及輔助設備的計劃及準備，開挖至坑底設計標高后，必須先澆筑墊層，后支模、破樁頭處理。

③開挖達設計標高土面必須及時封閉墊層處理，防止土面層浸泡軟化及管涌或其他不利情況產(chǎn)生。

④施工期間應請有經(jīng)驗和資質(zhì)的監(jiān)測單位進行全程監(jiān)測，盡早發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，處理問題，避免問題發(fā)展到嚴重程度。開挖施工過程必須加強基坑四周地下水水位變化及周邊建筑物的變形觀測，建立專人、專責監(jiān)管及巡查機制，出現(xiàn)異常，及時匯報，及時處理[6]。

⑤施工期間現(xiàn)場必須儲備一定量的止水材料和注漿設備，如水泥、鋼管、棉紗、木樁、鋼筋、鐵錘及高壓注漿泵等。

⑥應制定詳細可行的施工預案，有專門的應急管理小組等，出現(xiàn)險情及時響應。

6 結(jié)語

綜合以上分析，基坑周邊外側(cè)，地下水位下降較大時，引起地層固結(jié)沉降，軟弱地基土體固結(jié)下沉明顯，導致地面及建筑物基礎(chǔ)同步沉降，建筑物管樁基礎(chǔ)樁側(cè)產(chǎn)生不均勻負摩阻力，建（構(gòu)）筑物及地面沉降開裂。鑒于此，防止場地周邊地下水位下降，做好止水帷幕封閉，是解決本次引起基坑周邊建（構(gòu)）筑物沉降開裂等問題的關(guān)鍵。一旦周邊環(huán)境出現(xiàn)不均勻沉降，應及時采取封堵漏水，地層注漿加固，回灌井保持水位穩(wěn)定等等一系列應急措施。根據(jù)本案例處理結(jié)果，效果良好，保護了周邊建構(gòu)筑物及基坑支護安全。