動態設計及信息化施工在基坑支護中的應用

杜志娥

1 工程概況

某二期工程1號～4號樓為高層商住樓，地下2層，地上33層，建筑總高度為98.2m。總建筑面積 106 199.19m2。基坑長300m，寬34m，深10m，屬深基坑。基坑南側緊鄰新修市政道路，市政管線密集:離基坑最近的通氣閥門連件管，基本處于紅線處，供電涵洞離外墻邊線約4m，內徑700的污水水泥管離基坑邊約9m，路中9m×2m污水涵洞邊線距基坑邊約18m;距基坑邊2m為高度5m～7.5m鋼結構廣告牌。基坑北側為市政排洪、排污渠，開始為枯水渠，后期因灌溉農田，水渠通水。

2 場區工程地質情況

該工程場地地形基本平坦，絕對標高介于775.724m～777.173m之間。場地地基土自上而下大致可分為7層:第①層為素填土，分布不太普遍;第②，④，⑥，⑦層為粉土、粉質粘土;第③，⑤層為兩個細砂層，分別位于14m與17m～18m之間。場地首層地下水為上層滯水，初見水位埋深為自然地面下3.0m～3.5m，穩定水位埋深為自然地面下3.2m～4.2m。

3 動態設計

基坑支護采用水泥土攪拌樁作為止水帷幕，土釘墻結合預應力錨索方案。東、西、北三面采用兩排攪拌樁帷幕結合放坡，東面煤氣管道處采用高壓旋噴樁加兩道錨索;南面為防護重點，采用四排攪拌樁，中間兩道煤氣管道局部采用高壓旋噴樁。

結合周邊環境條件，認真查明地下管線的分布，注意采用合適的成孔方法和注漿壓力，避免損壞管道設施。由于土質靈敏度較高，土的工程性質較差，注意錨索和土釘的成孔方法。局部攪拌樁無法施工地段，采用水泥土高壓旋噴樁替代;對土釘和錨索進行現場抗拔試驗，以驗證其是否達到設計要求。

科學制定本基坑土方開挖方案，保持土方開挖的均衡;在施工圖階段應對支護設計方案進一步細化，按GB 50497-2009的要求加強監測，進行動態設計與信息化施工相結合。

4 信息化施工

4.1 變形監測

針對該基坑南側緊鄰市政道路，且市政管線密集，北側為市政排洪、排污渠等特殊情況，在基坑南側的市政路面設12個沉降觀測點，并在坑壁設置16個水平位移測點，加強變形觀測，以確保基坑支護結構、市政管道、道路的正常狀態。在基坑開挖期間，基坑南側變形量最大達到2cm/d～3cm/d，基坑頂累計變形達6.5cm。主要原因是刮大風時廣告牌特別兜風，對基坑產生較大動荷載的不利影響，大風過后，根據監測數據，變形趨于穩定。后拆除廣告牌，徹底消除廣告牌對基坑的不利影響。基坑北側在土方開挖至最后一步及施工最后一步錨桿時，因北側河渠通水，灌溉農田，使基坑邊土層含水量增大，導致噴錨側壁出現滲水點;坑底最后一步未噴錨，局部出現流泥、流砂現象。水平位移由基本穩定突增至6cm～7cm，最大沉降量突增至8cm～11cm，均超過最大預警值。后采用水泥反壓，局部變形大的部位增加預應力錨索等，使變形逐漸趨于穩定。

4.2 原因分析

1)基坑南側。土方開挖前，因煤氣公司改造，將原位于帷幕虛樁頂-2.5m的煤氣管道抬高1m，并回填虛土;同時由于外墻尺寸的外擴，使煤氣管道上部土方由放坡開挖改為垂直開挖。開挖第一步土方時，正逢雨季下雨，煤氣管線上、下回填土方出現下沉，使緊鄰基坑邊煤氣管道產生變形，對基坑產生不利影響。基坑底的相對標高為-10.45m，與晉陽街自然地面高差為10.45m，基坑比原設計9.45m加深約1m。由于緊鄰基坑南側水、電、氣、涵等市政管網較多，距離較近，且埋深均在4.5m以上，為避免打穿市政管網，將第一、二道錨桿長度不能按原設計院實施，由于管線影響，3m處第一道預應力錨索標高降到4.5m，2.5m以上(攪拌樁以上)人工回填土松散，約束性差。以上為基坑支護設計方案在施工過程的變更部分，使原設計方案的安全性減弱，對基坑產生不利影響。基坑南側距基坑邊約2m為高度5m～7.5m鋼結構廣告牌圍擋，特別兜風，動荷載大，風載通過廣告牌基礎，使基坑上部發生位移，特別是在大風或連續降雨時位移更加明顯(大風時基坑上部位移達到3cm～5cm)。由于工期緊張，每步未達到齡期或強度要求就進行下步開挖;同時，未嚴格按規范要求進行土方開挖，基坑開挖應分段分層，分段長度不能超過20m，軟土每步開挖深度不應超過1.5m。施工隊伍在施工過程中，局部地段連續成孔，對含水量高、靈敏度高的土層有一定擾動，對便道下沉、變形造成一定影響。新修道路便道距基坑較近，且為填方區，管道局部有漏水點，管道上回填土不密實，沉降不均勻，對于剛性路面在車載作用擾動下，會有裂縫產生。

2)基坑北側。由于施工場地需要，基坑開挖線南移，距離帷幕樁10m左右，基坑北側帷幕樁頂標高低于場地自然地坪。河渠通水，使帷幕樁頂上面土質由非飽和土變為飽和土，基坑北側噴錨面錨桿、錨釘部位出現滲水。基坑北側施工路面下，對應每個單元均有一條南北向穿線管溝，水渠水位上升，水壓加大，穿線管溝(尤其穿線管)處形成一條滲水通道，造成北側帷幕出現多處漏水點，局部產生裂縫、變形。河渠存水時間太長，由于滲水影響，基坑土軟化變形，在進行坑底最后一步土方開挖時，導致坑底出現流砂、流泥現象，影響安全。

4.3 處理措施

1)基坑南側。對變形的煤氣管線，在管線上面進行卸土，下面堆土反壓，同時對變形較大處用鋼絞線、花籃螺桿進行拉緊、加固，人工盡量使其恢復。同時，在進行下步土方開挖前，在基坑邊打入長4m，間距500mm鋼管，作為對煤氣管線的預支護。由于各種原因，土方不能外運，成孔工藝由人工成孔改為機械成孔，在施工過程中對靈敏度高的原土擾動較大。設計要求施工隊伍嚴格按施工工藝進行施工，打孔速度不要太快，根據現場實際情況進行間隔跳打，以便減小對原土的擾動力。成孔以后要及時完成一次注漿，嚴格控制水灰比，水灰比控制在0.5，注漿漿液要稠并加早強劑或速凝劑，3 h～4 h內初凝。同時噴射混凝土材料中摻入水泥量為3%的早強劑。基坑東側洗車水池內的水要抽干凈，對已變形的裂縫部位要及時封堵灌縫，避免雨水的滲透影響基坑;基坑內側積水應盡快疏干，避免產生坑前土軟化導致圍擋結構位移。拆除廣告牌，減小風荷載對基坑上部變形的影響;在東南角地面下1.5m處設置一道鋼管角撐加固。加強變形觀測，在帷幕樁上、中、下部位分別設置觀測點，基坑的變形觀測及時準確，并及時分析變形情況。發現變形突變，應及時通知施工人員撤離現場，并通知設計單位提出處理意見。必要時應備些材料，出現問題必須采取反壓措施，項目部編制應急方案，并嚴格按方案執行。2)基坑北側。開挖穿線管溝對應帷幕樁部位，暴露出原水泥土，用混凝土或灰土回填密實，管與線間用防水材料等塞死。加強基坑降水，土釘墻下基底出現出砂、出泥段采用放臺處理，不具備放臺條件處采用袋裝砂子對基底邊緣進行反壓，以防出現基坑涌砂，造成基坑失穩。變形大且出現裂縫處在坡口下1.8m處設置一道預應力錨索，長度為15m，水平間距變更為1.5m，傾角為10°。在河渠南側的自然地坪挖明溝進行排水，定時將河渠溢出的水從集水坑抽掉。加強變形觀測，后面工期還長，北側有水，冬施期間易凍，混凝土面易頂起來，觀察滲水情況，應引起注意。為動態設計、信算化施工提供依據。

5 結語

基坑支護的動態設計，施工單位的信息化施工，能很好地將設計、施工與監測緊密相連。施工單位通過監測指導施工，設計單位根據監測結果及施工現場的具體情況修改、完善原設計，能更有效的將深基坑在整個施工過程中處于安全受控狀態，避免造成不必要的工程造價的浪費與損失。

[1]杜曰武.基坑支護技術若干問題的思考[J］.山西建筑，2011，37(1):53-54.