復雜地下條件下的基坑施工應用研究

黃鑫峰

(北京建材地質工程有限公司，北京 100010)

1 案例工程概況

本文案例工程位于北京市朝陽區，為高樓的基礎土護降項目。基坑北起科薈路，南至科薈南路，西起天辰西路，東至天辰東路。本工程地下3層，基坑開挖深度17.60 m，基坑占地面積53 670 m2，基坑周長約900 m。絕對標高+45.800 m，場地自然地面按照平均絕對標高+45.300設計，即相對標高-0.500 m。項目四周均為公路，部分路段有地下通道。

工程地塊表層為厚度1.50～4.20 m(C18#鉆孔附近約為6.90 m)的人工堆積之房渣土層及黏質粉土素填土、砂質粉土素填土層。人工堆積層以下為第四紀沉積的黏質粉土、砂質粉土層和重粉質黏土層，深度在1.50～16.50 m。再其下為卵石層，深度在16.50～30.50 m。基坑開挖土方主要為粉土和黏土，土層含水率和滲透性較高。本場地巖土工程初步勘察期間，于鉆孔中實測到多層地下水，第一層為臺地潛水，穩定水位埋深5.00～5.80 m；第二層為層間水(具微承壓性)，穩定水位埋深11.20～19.40 m，第三層為承壓水，穩定水位埋深25.30～27.30 m。由于基坑開挖深度為17.60 m，因此，地下水的影響需要考慮在支護方案中。

除開水文和地質條件，經勘測，工程地塊存在影響基坑施工的地下障礙包括地下管線和地下人工建筑。地下管線是城市重要的公共基礎設施，國家明令禁止損害和擅自更改變動這些設施。同時，燃氣、電力等管線處置不當容易發生爆炸、火災等重大事故，因此需要專業處理。根據業主資料和現場勘測，現場主要地下管線有：給水管、燃氣管線、熱力管、電力管、電信管及不明管線等。而地下人工建筑主要位于地塊西側及南側區域，為公路下穿地下通道。工程施工雖然不會破壞地下通道本身，但地下通道支護工程存在影響基坑施工的地下土釘及錨桿，如果不經科學分析，強行破壞這些設施，必然會影響到臨近工程的穩定性。

2 基坑支護整體方案

考慮到基坑土質較好，基坑支護方案主要采取排樁支護+降水井止水方案。排樁結構在不同區段根據地形設計不同方案。主要結構為單排樁+錨桿，部分區域階梯式設樁或設置雙排樁。另在部分區域采用土釘墻+單排樁+錨桿工藝。排樁支護采用直徑800 mm鋼筋混凝土灌注樁，護坡樁間距為1.60 m(局部1 000 mm@1.50 m)，護坡樁分區設置，不同區域長度不等。樁頂設置冠梁，尺寸分1 000 mm×600 mm和1 200 mm×600 mm兩類，部分邊角等區域設置連梁和拉梁。護坡樁下設置三或四道鋼絞線錨桿，錨桿長度13～17 m，傾角15～20°。錨桿孔直徑150 mm，沿桿體軸線方向每隔3.0 m設定架立環。土釘錨筋長4.0～6.0 m, 孔徑100 mm，水平間距1.5 m，共設置三層。土釘注漿漿液為純水泥漿，注漿水灰比0.5～0.6。樁間土施工采用掛網噴混凝土工藝，噴射混凝土厚度60 mm，內設雙向Φ6.5@200鋼筋網，水平插筋采用打入或成孔植筋方式。

在水環境處理上，因微承壓地下水位在基坑基底以上，采用由降水管井和疏干井組成的管井系統，封閉基坑圍降的方法控制地下水[1]。降水井主要是在護坡樁外側約1.50 m處設置井徑600 mm降水井，采用反循環鉆機配合沖擊鉆成孔，間距約8.00 m，共計約64口降水井。疏干井設置在基坑內，直徑600 mm、間距約30 m，井深約30 m，共計約24口。水井采用井管為Φ400 mm無砂混凝土濾水管，底部2 m作為沉淀用。井底放置在混凝土預制托底，以穩固濾水管。

同時，由于工程采用降水井方案降水，降水井是規律性地科學分布的，屬于先期工程，其與后期部分排樁支護工程錨桿可能存在沖突。因此，基坑支護方案必須考慮如何妥善應對這類地下施工沖突。

3 地下管線和地下障礙處置方案

建設場區場內地下管線較多，臨近工程的地下建筑以及工程前期的地下人工建筑均屬于地下障礙。根據處理難度差異，處置方案主要分為地下管線與地下支護類障礙兩類處置方案。

3.1 地下管線

對于地下管線等地下設施，需要協調協商，并采用專業技術處理。本工程中，主要采用遷移和保護措施。

3.1.1 調 查

對于地線管線，首先需要摸清管線類型和在地下的分布及走向情況。依據建設方所提供的的工程地質勘查報告、基坑開挖范圍內及影響范圍內的各種管線、地面建筑物等有關資料，查閱有關專業技術資料，掌握管線的施工年限、使用狀況、位置、埋深等數據信息。收集核實資料完畢后，對基坑施工范圍內的地下管線現場勘察。采用管線探測儀輔助人工開挖確認地下管線是否與前期調查資料相符，不符合的應回訪確認。現場核查完畢后，將調查的管線、地下建(構)筑物的位置埋深等實際情況按照比例標注在施工平面圖上，并在現場做出醒目標志。

3.1.2 編制施工組織設計

根據調查結果，對施工過程中地下管線、地面建(構)筑物可能出現的安全狀態進行分析，識別重要危險因素，評價其危險程度，制定中、高度危險因素的安全技術措施。對于重要的地下管線、地面與地下建(構)筑物必須進行基坑開挖工況影響分析，確定影響程度，以便在施工措施中確定合理的基坑支護、開挖方法，確保施工過程中管線及各種構筑物的安全。現場通過開挖探坑等方式露出地下管線并標識清楚走向、埋深、名稱等內容，同時根據施工需求提出具體的搬遷及保護措施。

3.1.3 具體保護措施

地下管線具體保護措施主要分為三類。

1)遷移、拆除措施，主要是針對易于遷移或廢棄不用的管線，可臨時搬遷或拆除，施工前，與業主協商，確保遷移不影響公共用水、用電安全，遷移后的管線，施工完成后要復原的，需要復原。

2)支托措施，對不能進行移動和拆除的，特別是橫跨在基坑上方的管線，且易于支撐的，可采用支托法。支托既可以用沙袋等臨時支撐，又可修建永久支撐，針對各種管線的控制要求，采取相應的保護方案，設計出具體的支托參數，支托結構必須座落在堅實的、穩定可靠的支墩上，施工前，在地面上標畫出地下管線的位置，并對施工人員進行交底，專人看護挖土深度，待施工到地下管線位置時，采用人工挖土，避免被挖掘機挖斷管線，當挖土至地下管線明露后，用多層板進行封閉保護，然后修建人工支撐，支撐完工后還應設置警示牌，避免碰撞，支托工程完工并經檢查合格后，再采用人工開挖其下部土方。

3)采用懸吊或懸吊與支撐結合。懸吊施工前著重查明懸吊管線種類、規格、埋深、材質、接頭型式、節長和管線基礎等資料，根據查明的管線資料，計算懸吊參數，設計懸吊方案。對于給水管等硬管，在開挖前，要先在該位置人工挖出樣洞摸清管線走向、管節的接口位置，再以鋼板樁或桐木橫架將要開挖的溝槽上用鋼絲繩將管子吊住。如果管子的接頭全部暴露在外，則在兩節管子的接口處都要以鋼絲繩吊牢。對于通信管、電力導管等，因這種管線的導管長度較短，安全可靠的方法是采用下托結合上吊的措施，即在導管的背面用符合要求的寸板或板樁托著，上面用鋼板樁等連同托板將管子一起吊牢。如果管道漏水(氣)，必須修理好后方可懸吊。管道較長或接口有斷裂危險時，采取加固措施后再懸吊或直接架設在鋼梁上，具體施工時，要與管線基準值的對比分析來掌握管線的實際狀況，并反饋信息，及時、靈活地調整施工工藝。

3.2 地下土釘墻以及地下井

經研究分析，施工將在不影響障礙對象對臨近工程支護效果的基礎上，對障礙對象采取截除方案。而對于地下井，則主要采取規避措施。

3.2.1 地下通道土釘墻沖突處理措施

基坑周邊道路的地下通道雖然與基坑有超過3 m以上間距，但原有地下通道的基坑建有土釘墻支護，與本案中的排樁和錨桿均有沖突，見圖1。

圖1 地下錨桿障礙示意圖

為應對此地下障礙，本工程采用特殊成孔和割除方案。護坡坡樁成孔可能會碰到原支護土釘桿體和注漿體，因此選用旋挖鉆機靜態泥漿護壁成孔工藝，由于旋挖鉆機扭矩大，能絞斷鋼筋和注漿體。當旋挖鉆機成孔遇到原地下通道肥槽回填土時，可能會產生嚴重漏漿的情況，因此需配備長護筒以穿過肥槽回填土層，以阻隔泥漿滲露通道。當旋挖鉆機成樁通過原地下通道肥槽回填土，進入原土釘墻噴錨面后，在軟硬交界面容易產生偏移，導致樁位偏差加大。因此，在成孔過程中需不斷調整鉆桿角度，通過自動顯示數據進行控制。

對于錨桿施工，開挖該范圍內的土方需采用人工配合機械分層分步進行。現場施工人員采用手砂輪和氣割分層截斷土釘，再按土釘分層間距逐步開挖。錨桿施工過程中，為盡量避免觸碰原有土釘，可在原支護結構土釘截斷或暴露位置用紅漆做出標識，根據開挖的情況初步判斷其走向和角度，然后再調整錨桿的開孔角度或位置。工程支護結構錨桿碰到原有支護土釘，需調整開孔位置再進行試成孔，原廢棄孔位需注漿處理。

3.2.2 地下井障礙處理方案

工程部分地段支護結構為“上部土釘墻+下部樁錨”結合“樁錨支護”結構。有大量土釘及預應力錨索從降水井兩側穿過，存在碰撞風險。保護降水井設施，規避沖突是最佳選擇。首先在降水井井位施放時，采用坐標形式逐一施放，嚴禁簡單采用施放直線2個端點，中間尺量的方式來定井的位置。土釘施工中，在滿足土釘間距施工要求的基礎上，適當調整，使得土釘距離降水井的距離盡量大。在土釘、錨索注漿施工時，靠近降水井的土釘、錨索注漿可采用加早強劑的方式使其盡快凝結硬化，同時派專人隨時觀察井內抽水情況，如出現水泥漿滲漏情況，及時洗井，同時停止注漿。如果出現桿體損壞降水井的情況，降水井無法使用，可采取距離土釘上口較遠邊緣補打、增加降水井的方式來保證有效降水。

4 結 語

地下管線、障礙等難以肉眼觀察到，即使有圖紙，也有可能因為偏差而導致施工遇阻礙。因此，基坑施工前因做足應對方案，對各種地下障礙均考慮到位。本工程地下管線復雜，施工中采用遷移、支托、懸吊等多類方案處置地下管線。同時，采取切除地下土釘和旋挖鉆機方案，有效應對了地下土釘墻沖突。工程應對地下障礙的方案對同類工程施工有一定借鑒意義。

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