論基坑支護結構的變形控制與周邊建筑物的保護

李衛華

（廣州市園林建筑工程公司，廣東廣州510095）

0 前言

近年來，隨著城市建設的高速發展，工程建設性質、規模也不斷向綜合化、復雜化的方向擴展，其中各種地下工程包括大型地下商場、地下停車場、地鐵工程、城市過江隧道工程、人防工程等建筑基坑建設也隨之向“寬、深、大”的方向發展。而與之相伴隨所產生的各種不良地質條件問題、地下水問題、基坑支護技術問題及城市中心區鄰近住宅、商鋪、市政管網的基坑變形控制問題、周邊建（構）筑物的保護等問題日益顯著。基坑施工安全不僅要保證基坑施工中圍護結構的穩定、基坑內作業人員的施工安全，而且更要嚴格控制基坑周邊地層的變形與位移，確保周邊建（構）筑物、道路、市政管線的安全。影響深基坑支護結構變形控制及周邊建（構）筑物保護的主要因素是很多的。本文主要就建筑深基坑支護結構在工程建設過程中的變形控制及對周邊建（構）筑物的保護等問題進行探討。

1 合理、可靠的支護結構體系設計

合理、可靠的支護結構體系設計是深基坑圍護結構變形控制的前提，若支護結構體系的任何部位存在設計缺陷或考慮不周，則圍護結構變形將難以控制在允許值范圍內，甚至變形嚴重超限導致基坑失穩或發生坍塌等事故。支護結構設計合理、可靠性主要體現在：圍護結構的選型、圍護結構墻、樁的嵌固深度、圍護結構的剛度、支撐結構的選型、支撐結構布設方式及強度、基底處理以及施工監測布置等方面。

1.1 深入了解和掌握工程地質水文條件

工程地質水文條件是工程設計的基礎，也是參建各方在工程建設過程中需要特別注意的重點。工程參建各方必須深入了解掌握場區的巖土類型、性質、參數，以及水文條件；如某些施工場地的巖土特性在實驗室不能準確地測試和揭露，就需要設計單位借鑒類似工程的經驗和教訓提出專業的設計考慮和要求。

1.2 內支撐體系設計問題

（1）支撐節點承載力既要滿足軸力還應滿足支撐和腰梁之間傳遞剪力要求，支撐和腰梁連接部位的翼緣和腹板均應焊加勁板。基坑平面形狀有向內凸出的陽角時，陽角兩側轉檁應封閉，而且同時布設支撐點，該部位如有斜撐，可設置抗剪鍵或水平方向牛腿，并進行抗剪驗算。

（2）控制支護結構位移和周邊地表沉降量，第一道支撐點的位置和支撐的及時架設是關鍵。另外，第一道支撐采用混凝土支撐，可以有效地提高支護體系的整體穩定性。

（3）支撐水平、豎向間距應綜合考慮地質條件、施工方法及結構形式后再予以布置，必須保證土方開挖、結構施工作業有效空間，否則容易造成土方開挖與支撐架設工序銜接不好。另外，要考慮結構柱、側墻鋼筋不應在同一水平面斷開。

（4）支撐布置盡量避免采用換撐設計，換撐不但施工作業困難，而且會導致基坑暴露時間過長，不利于基坑變形控制。

（5）混凝土支撐與鋼結構體系相比，整體剛度大、穩定性好，但施工周期長，往往在混凝土支撐體系施工完成達到齡期后，該時段支護結構變形已完成，變形量難以滿足該設計工況下的變形值，設計工況驗算時應考慮該問題。

（6）鋼支撐內力設計應考慮構件安裝誤差產生的偏心影響及溫度附加應力引起的不利影響。

2 支護結構體系施工質量

支護結構體系變形過大導致基坑失穩的一個主要問題是支護結構體系構件施工質量沒有達到設計要求，導致構件作用減小或失效。常見的施工質量問題有以下幾個方面。

2.1 圍護結構質量問題

墻（樁）體垂直度不夠甚至嚴重傾斜、墻（樁）體混凝土灌注不密實出現孔洞甚至斷墻（樁）、墻體接縫處施工不規范等，這些問題造成圍護結構經常滲水、涌水涌砂甚至墻體強度不足而開裂，導致圍護結構變形過大甚至失穩。

2.2 支撐體系質量問題

支撐體系包括鋼支撐、圍檁結構年久失修剛度下降，鋼支撐安裝后偏心率過大，支撐與圍檁、圍檁與墻體間焊接質量差或支座安裝不規范，圍檁與圍護結構間填充不密實，鋼支撐預應力施加不足或損失過大。

2.3 止水帷幕質量問題

（1）止水帷幕樁體垂直度偏差太大，使搭接失敗，出現“開襠口”。

（2）圍護結構樁本身垂直度偏差與旋噴樁垂直度偏差的疊加效應，出現“開襠口”。

（3）不良地層樁體成樁效果差，形成較多的縫隙、空洞。

（4）止水帷幕由于施工后期基坑口開挖產生的變形而未能緊貼支護結構，一旦止水帷幕與密排樁之間的土顆粒流失，止水帷幕變成支擋結構，不堪負荷，必然導致破壞止水帷幕。

（5）樁體施工中遇到地下障礙物，止水帷幕未能有效形成。

3 土方開挖與支撐體系架設工序銜接

控制支護結構變形的核心是保證基坑內外的水壓力平衡與嚴格控制水土的流失。不少基坑出現失穩、倒塌實質上都是上述這兩方面出現的問題。例如基坑超挖、不及時支撐，導致基坑外水土壓力大于基坑內的支撐力，使圍護結構變形過大甚至失穩。造成基坑超挖、不及時加撐的主要原因有：（1）施工過程中為搶進度主觀忽視加撐的必要性；（2）支撐設置不合理導致機械開挖空間不足，難以實現隨挖隨撐；（3）土方開挖與支撐體系架設工序間安排不合理，沒有有效銜接。

4 支護結構體系監測工作

及時、準確的基坑變形監測數據是支護結構設計優化和變形控制的依據，是深基坑施工中參建各方安全管理的眼睛。一旦不重視施工監測工作、監測點布設不規范、監測頻率過低、監測點不注意保護，往往會導致無法及時掌握基坑變形情況，貽誤處理險情的最佳時機。

5 周邊建（構）筑物鑒定和保護

做好基坑周邊建（構）筑物保護工作的關鍵是掌握建筑物的現狀，控制基坑圍護結構變形，嚴格控制水土的流失。

（1）做好基坑周邊建（構）筑物的調查和鑒定工作。設計單位應在工程招標前的各設計階段會同建設單位逐步摸查并掌握周邊建（構）筑物的類別、重要性、基礎,以及結構形式等資料。盡量避免受各種因素影響，導致支護結構設計時還沒有掌握相關必須資料，導致設計階段對部分建（構）筑物保護認識不充分和考慮不周全。另外，避免施工單位基于成本考慮或重視不夠，施工前對基坑周邊建（構）筑物鑒定范圍和深度不夠，現狀鑒定資料不翔實，導致后期施工出現投訴時維權證據不足和相互扯皮現象，甚至升級為上訪事件和法律案件。

（2）針對基坑周邊重要或危舊的建（構）筑物，設計單位應在設計圖中提出有針對性的保護方案和要求，在招標設計中單獨開項由承包商投標報價。

6 總結

綜上所述，做好基坑支護結構變形控制及周邊建（構）筑物的保護工作，應該做到以下幾個方面的工作：

（1）合理可靠的支護結構體系設計是做好深基坑圍護結構變形控制的前提。設計單位應深入了解認識工程地質水文條件，盡可能收集并掌握基坑周邊建（構）筑物情況，充分借鑒類似工作經驗和教訓，避免出現設計缺陷。

（2）支護結構體系中的構件施工質量是深基坑圍護結構變形控制的根本。工程建設單位必須充分重視并按照設計規范要求做好支護體系施工質量過程控制。

（3）控制支護結構變形的核心是保證基坑內外的水土壓力的平衡，嚴格控制水土的流失。工程建設單位應根據工程地質和水文條件特點，按設計工況研制科學合理的基坑開挖方案，保證基坑開挖和支撐體系施作工序間有效銜接。

（4）基坑監測數據是基坑變形控制的依據，工程建設單位必須重視施工監測工作，嚴格實施監測方案，及時反饋監測數據，使工程建設參建各方都能準確掌握基坑變形動態，及時調整、改進設計、施工方案，做到信息化施工。

（5）工程建設單位應做好基坑開挖常見險情應急預案的編制、演練工作，各項應急設備和物資要落實到位，出現險情后能夠迅速啟動預案。