深基坑排樁與錨索支撐體系超年限使用的安全技術(shù)措施

魯能勇 胡平

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，由于各種原因造成部分工程在支護(hù)體系完成后，土方開挖完成后停止后續(xù)施工作業(yè)，造成基坑超設(shè)計(jì)年限使用的現(xiàn)象?；诔啥寄稠?xiàng)目深基坑超設(shè)計(jì)年限使用的重大隱患問題，提出了安全檢查要點(diǎn)和技術(shù)措施，保障了施工安全。為類似工程的安全隱患排查和管控提供參考借鑒。

深基坑支護(hù)； 超年限使用； 安全檢查要點(diǎn)； 技術(shù)加固

TU94+2 A

［定稿日期］2022-01-11

［作者簡介］魯能勇（1975—），男，本科，一級(jí)建造師，高級(jí)工程師，主要從事工程項(xiàng)目管理研究；胡平（1986—），男，本科，高級(jí)工程師，注冊(cè)安全工程師，安全評(píng)價(jià)師，一級(jí)建造師，主要從事建筑工程管理、建筑施工安全管理工作。

近兩年房地產(chǎn)行業(yè)形勢劇變，部分建設(shè)單位由于資金不足、規(guī)劃調(diào)整、設(shè)計(jì)變更、土地轉(zhuǎn)讓、或同一基坑分多個(gè)標(biāo)段依次施工等因素，造成部分工程在支護(hù)體系完成，土方開挖完成后停止后續(xù)施工作業(yè)。由此形成了一部分具有較大深度的超設(shè)計(jì)年限使用的基坑。但是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)作為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)使用期限通常為1～2年，長時(shí)間的擱置以及深基坑周邊環(huán)境的不斷變化，將導(dǎo)致深基坑開挖與支護(hù)的難度愈來愈大，其危險(xiǎn)性也大幅提高［1］。后期可能將造成安全監(jiān)管責(zé)任主體缺失缺位，安全措施落實(shí)難度增大，深基坑可能成為大家容易忽略的重大隱患。

作為建設(shè)者要管控住工程重大隱患問題。從項(xiàng)目實(shí)施的安全性和經(jīng)濟(jì)性為出發(fā)點(diǎn)，既要保障人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，又要避免盲目的基坑回填再開挖的巨大浪費(fèi)，要有效、正確地對(duì)超年限使用的基坑進(jìn)行安全管理。本文基于成都某項(xiàng)目深基坑支護(hù)超期使用的重大隱患問題，通過深基坑周邊環(huán)境檢查，基坑檢測、鑒定等措施，匯總基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析總結(jié)等措施;提出了安全檢查要點(diǎn)和技術(shù)加固措施，保障了施工安全。

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程簡介

擬建的某項(xiàng)目位于成都市成華區(qū)。自2018年12月開始圍護(hù)樁施工，到2019年4月施工土方開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高-21.5 m和支護(hù)結(jié)構(gòu)完成后停止施工。根據(jù)建設(shè)單位設(shè)計(jì)變更，施工部署調(diào)整后，劃分為4個(gè)備案標(biāo)段依次施工。至2021年12月，項(xiàng)目未完成地下基坑工程，基坑區(qū)域有1/2區(qū)域處于停工狀態(tài)。

項(xiàng)目占地面積29 633.05 m2，總建筑面積324 450.85 m2，其中地上220 078.59 m2，最大建筑高度154.75 m建筑層數(shù)44層，采用核心筒+框架剪力墻結(jié)構(gòu)。地下104 372.26 m2，地下室4層，局部5層（含夾層）。基坑大致呈矩形，東西長322.40 m ，南北寬83.41 m，基坑裙樓區(qū)域開挖標(biāo)高-19.50 m，主樓區(qū)域開挖標(biāo)高-21.50 m?；影踩燃?jí)為一級(jí)。

1.2 周邊環(huán)境和工程地質(zhì)情況

本工程場地南側(cè)為市政道路，有規(guī)劃地鐵隧道8號(hào)線和地鐵站出口，東側(cè)、西側(cè)為市政道路，北側(cè)為高層建筑。影響最大有南側(cè)的一根污水管和南側(cè)的地鐵8號(hào)線換乘車站和地鐵線，污水管管底標(biāo)高-6 m，管徑1.4 m，距離地下室外墻線3.2 m；8號(hào)線隧道線邊緣距離基坑邊緣約42.15 m。周邊環(huán)境如圖1所示，基坑支護(hù)和地下隧道及污水管的位置剖面如圖2所示。

勘探深度內(nèi)，場地地層從上至下依次為：第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）、第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3al+pl）和白堊系灌口組（K2g）泥巖。

2 基坑支護(hù)體系

2.1 基坑支護(hù)方案

本項(xiàng)目支護(hù)體系采用排樁+內(nèi)支撐和錨索支護(hù)體系結(jié)構(gòu)形式，基坑大部分區(qū)域采用排樁+內(nèi)支撐體系進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)結(jié)構(gòu)2層。樁為1.2 m ，樁長度為25.7～29.7 m，樁左右間距1.6 m，樁間間距2.0 m。同時(shí)為有效控制變形，在靠近東側(cè)、西側(cè)區(qū)域采用排樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)，樁長為25.2～270.2 m，1.2 m，樁間距2.2 m?；庸灿?jì)509根支護(hù)樁，82根立柱樁。支護(hù)結(jié)構(gòu)平面如圖3、圖4所示。

鑒于該項(xiàng)目位于城區(qū)，周邊有高層建筑和地鐵隧道以及市政污水管道等建構(gòu)筑物，根據(jù)地勘資料，本場地砂層分布較廣，厚度較大，在錨索的選擇上選擇大孔徑錨索，在保證錨固力的前提下，減小錨索長度，最大限度減小對(duì)周邊建筑管線的影響。雙排樁+錨索剖面如圖5所示，單排樁+支撐剖面如圖6所示。

2.2 降水排水體系

（1）沿基坑周邊布設(shè)45口降水井，降水井平面布置如圖7所示，井深30.0 m，間距約20.0 m。降水井和回灌井內(nèi)徑不小于300 mm，井泵流量不小于30 m3/h，揚(yáng)程不小于30 m。

（2）場地周邊根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)置沉砂池。所有降水井濾管外包扎1層尼龍絲布，再在外面包扎2層尼龍窗紗，正常抽水時(shí)含砂量控制在萬分之一以內(nèi)（圖8）。

（3）坡底設(shè)置排水溝，尺寸370 mm×400 mm，坡頂圍墻以內(nèi)采用C15混凝土封閉，厚度100 mm。

3 基坑安全性技術(shù)措施

該基坑從完工到使用已經(jīng)超過2年，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范中指出“永久性錨桿為設(shè)計(jì)使用期超過24個(gè)月的錨桿，臨時(shí)性錨桿為設(shè)計(jì)使用周期不超過24個(gè)月的錨桿”［2］。同時(shí)已經(jīng)超過了臨時(shí)基坑的設(shè)計(jì)使用年限，需要對(duì)基坑采取安全技術(shù)措施，為后續(xù)正常使用提供技術(shù)支撐和處理建議。本項(xiàng)目采取資料核查、現(xiàn)場檢查（第三方監(jiān)測和安全評(píng)鑒定）方式。

3.1 資料核查

3.1.1 設(shè)計(jì)資料符合性

查閱有資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位提供的基坑完整的設(shè)計(jì)資料圖紙以及項(xiàng)目降水和基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)施工圖。周邊均布荷載15 kPa，設(shè)計(jì)使用年限2年，考慮了在南側(cè)有地鐵8號(hào)線等因素，在鄰近地鐵側(cè)局部采用雙排樁+預(yù)應(yīng)力錨索，局部采用鋼筋混凝土對(duì)頂撐和角撐方式，資料設(shè)計(jì)依據(jù)和環(huán)境考察充分性與現(xiàn)場實(shí)際相符合。

降水井方案選用管井+明排的降水措施疏排地下水。經(jīng)查看施工現(xiàn)場的降水設(shè)施，位置和型號(hào)與設(shè)計(jì)相符合，運(yùn)行正常，降水井出水清澈、無明顯夾砂情況，滿足要求。

3.1.2 監(jiān)測和第三方檢測

支護(hù)樁的水平位移（側(cè)斜）監(jiān)測是深基坑監(jiān)測的重要內(nèi)容，通過側(cè)斜監(jiān)測可了解基坑不同階段下的護(hù)樁沿深度方向的水平位移情況，確?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的安全［3］。查閱有資質(zhì)的第三方的基坑監(jiān)測平面布置如圖9，按照監(jiān)測點(diǎn)位對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，各個(gè)觀測點(diǎn)的變形監(jiān)測曲線（圖10）與報(bào)警監(jiān)控值對(duì)比，同時(shí)變形量在規(guī)范規(guī)定的允許范圍內(nèi)。未見異常，該項(xiàng)目監(jiān)測對(duì)象變形穩(wěn)定。

基坑水平位移累計(jì)變化最大點(diǎn)為S27，累計(jì)位移值為19.7 mm，在地鐵8號(hào)線一側(cè)；基坑豎向位移累計(jì)變化最大點(diǎn)再S16，累計(jì)變化值-10.7 mm，在地鐵8號(hào)線一側(cè)。均未超過報(bào)警值，基坑處于安全狀態(tài)。

對(duì)工程的441根樁身完整性進(jìn)行低應(yīng)變?cè)囼?yàn)檢測，基本樁身完整，其中1根樁身有輕微缺陷，為二類樁，其余均為一類樁。

4 現(xiàn)場安全檢查檢驗(yàn)要點(diǎn)

4.1 基坑周邊情況調(diào)查

施工單位應(yīng)安排專人對(duì)深基坑進(jìn)行環(huán)境檢查，主要檢查基坑周邊裂縫，積水處理，周邊道路裂縫，原有建構(gòu)筑物的傾斜、沉降，有無新裂縫等情況?；蝇F(xiàn)場勘察與調(diào)查范圍應(yīng)超過基坑開挖邊線之外，且不得小于基坑深度的2倍［4］。本項(xiàng)目要檢查基坑周邊43 m范圍內(nèi)的重要建構(gòu)筑物和道路的沉降、變形、裂縫、傾斜等情況，項(xiàng)目基坑邊緣距離地鐵隧道的距離約42.6 m，在監(jiān)測范圍內(nèi)，因此應(yīng)重點(diǎn)檢查地鐵車站外部地面，內(nèi)部緊挨基坑一側(cè)墻地面有無裂縫和沉降情況；地鐵構(gòu)筑物設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量和位置應(yīng)符合要求，監(jiān)測點(diǎn)位正常。加強(qiáng)對(duì)基坑邊積水、基坑四周側(cè)壁裂縫隱患排查。

深基坑變形情況與基坑周邊環(huán)境有關(guān)，臨近道路和建筑一側(cè)變形較大;樁頂錨索能有效控制基坑頂部水平位移，環(huán)梁內(nèi)支撐能有效控制基坑深層水平位移;支護(hù)樁深層水平位移圖線大致為弓形，最大側(cè)移小于軟土地區(qū)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，車輛荷載會(huì)加劇蠕變效應(yīng)［5］，要密切關(guān)注周邊建筑和道路的通行情況。應(yīng)在項(xiàng)目周邊設(shè)置變形監(jiān)測點(diǎn)和沉降觀測點(diǎn)，北側(cè)道路和南側(cè)道路是混凝土罐車和大型載重車輛的主要通道，應(yīng)重點(diǎn)巡查基坑南、北側(cè)冠梁裂縫、沉降情況。

4.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)檢測

在基坑長邊方向，基坑擱置前后的樁頂水平位移增量大致相當(dāng)；而在基坑短邊方向，基坑擱置后的樁頂水平位移增量遠(yuǎn)大于擱置前的位移增量，說基坑長期擱置對(duì)短邊方向的樁體變形影響更大［6］。因此本項(xiàng)目設(shè)置有變形監(jiān)測點(diǎn)39個(gè)、沉降觀測點(diǎn)39個(gè)，樁體應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)10個(gè)，變形監(jiān)測點(diǎn)10個(gè)；通過目視觀察和工具測量基坑各支護(hù)樁冠梁尺寸、樁平面布置、樁直徑尺寸、樁間距、錨索布置，鋼筋混凝土內(nèi)支撐符合設(shè)計(jì)要求。

對(duì)鋼筋混凝土內(nèi)支撐尺寸、混凝土抗壓強(qiáng)度及鋼筋保護(hù)層厚度進(jìn)行驗(yàn)證性檢測，對(duì)格構(gòu)式角鋼、尺寸及布置進(jìn)行驗(yàn)證性檢測后，檢測結(jié)果如表1～表3符合設(shè)計(jì)要求。

4.3 基坑排水檢查

項(xiàng)目設(shè)有降水井監(jiān)測點(diǎn)20個(gè)，通過檢查內(nèi)容：①基坑頂部邊緣積水情況；②樁間面層是否存在明水；③主樓底板下部區(qū)域是否有明水，匯水情況；④格構(gòu)柱底部積水情況。并對(duì)以上檢查內(nèi)容進(jìn)行逐一確認(rèn)；⑤降水井運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)有局部存在水泵少量損壞，頂部降水井未遮蓋一般隱患，通過整改后符合安全要求。

4.4 內(nèi)支撐所屬鋼構(gòu)件檢查

項(xiàng)目設(shè)置有立柱樁監(jiān)測點(diǎn)20個(gè)，通過檢查內(nèi)容：①鋼立柱場區(qū)有無出現(xiàn)不均勻沉降、開裂情況；②格構(gòu)柱有無屈曲或傾斜情況；③格構(gòu)柱基礎(chǔ)穩(wěn)定性情況；④格構(gòu)柱銹蝕狀況，銹蝕深度在0.2～0.4 mm之間。采用里氏硬度計(jì)對(duì)鋼構(gòu)件抗拉強(qiáng)度進(jìn)行推定，格構(gòu)柱強(qiáng)度基本滿足設(shè)計(jì)要求，內(nèi)支撐及格構(gòu)柱符合安全要求。

4.5 錨索預(yù)應(yīng)力檢查

預(yù)應(yīng)力錨索主要起到限制支護(hù)樁變形的作用， 并與支護(hù)樁組合形成樁錨支護(hù)體系。其失效后，將無法保證被加固體的穩(wěn)定性和安全性［7］；所以對(duì)錨索預(yù)應(yīng)力的檢查是評(píng)估該基坑安全性的重要依據(jù)之一。

錨索預(yù)應(yīng)力損失隨時(shí)間逐漸變化，分為前期預(yù)應(yīng)力快速下降階段，預(yù)應(yīng)力上升階段，預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定階段，基坑超期服役的錨索預(yù)應(yīng)力在后期趨于穩(wěn)定，損失量在40%左右［8］。

本項(xiàng)目在西側(cè)區(qū)域和東側(cè)區(qū)域共設(shè)有8個(gè)錨索拉力監(jiān)測點(diǎn)，設(shè)置在樁身上，對(duì)工程錨索試驗(yàn)檢測，在試驗(yàn)荷載下（設(shè)計(jì)值1.2倍），錨頭位移均保持穩(wěn)定，所測得的彈性總位移，超過該荷載下桿體自由段長度理論彈性伸長值的80%，且小于桿體自由段長度與1/2錨固段長度之和的理論彈性伸長值，錨索拉力監(jiān)測不低于控制值的70%；測得錨索拉力滿足設(shè)計(jì)要求。

5 安全技術(shù)措施和建議

（1）對(duì)于基坑超設(shè)計(jì)年限使用，要對(duì)錨索鋼絞線、錨具及墊板、鋼立柱的防腐問題進(jìn)行防銹處理；若根據(jù)監(jiān)測錨桿拉力降低后，基坑的水平位移和沉降均有所增大，但增幅不大。所以對(duì)基坑支護(hù)安全性的，要關(guān)注如果錨桿軸力繼續(xù)降低，基坑水平變形、坡頂沉降將進(jìn)一步加大，將造成基坑安全性繼續(xù)降低，需要重點(diǎn)關(guān)注［9］，采取進(jìn)一步的安全措施。

（2）在施工過程中，要加強(qiáng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)短邊方向的樁體變形監(jiān)測。基坑現(xiàn)場勘察與調(diào)查范圍應(yīng)超過基坑開挖邊線之外，且不得小于基坑深度的2倍；加強(qiáng)對(duì)于周邊環(huán)境的變形監(jiān)測和環(huán)境巡查工作。

（3）在重點(diǎn)注意基坑影響范圍內(nèi)的環(huán)境變化，如新建建構(gòu)筑物、臨邊堆載、地下隧道、管線施工情況；對(duì)受外部施工擾動(dòng)的錨索部位進(jìn)行復(fù)張拉鎖定，不能滿足原設(shè)計(jì)要求的采取補(bǔ)打、替換等有效加固措施。

（4）在項(xiàng)目施工過程中，后期若出現(xiàn)監(jiān)測點(diǎn)位移量超過或接近報(bào)警值的區(qū)域，在基坑加固完成前，應(yīng)在坑腳采用沙石帶回填反壓，反壓高度不少于支護(hù)樁高的1/2，坡度應(yīng)小于30°。

（5）對(duì)樁間掛網(wǎng)噴混凝土層空洞、露筋部位進(jìn)行復(fù)噴；錨板與旋挖樁之間的空隙采用素混凝土找平。

6 結(jié)論

基坑超期使用后應(yīng)重新制定專項(xiàng)方案，落實(shí)基坑施工過程的中巡查，第三方定期監(jiān)測，每年進(jìn)行基坑安全性鑒定措施；同時(shí)制定詳細(xì)的基坑安全應(yīng)急處置預(yù)案，定期進(jìn)行全面演練。通過以上安全技術(shù)措施的實(shí)施，可保障基坑超期使用的安全。

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