深基坑排樁與錨索支撐體系超年限使用的安全技術措施

魯能勇 胡平

在項目實施過程中，由于各種原因造成部分工程在支護體系完成后，土方開挖完成后停止后續施工作業，造成基坑超設計年限使用的現象。基于成都某項目深基坑超設計年限使用的重大隱患問題，提出了安全檢查要點和技術措施，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； 超年限使用； 安全檢查要點； 技術加固

TU94+2 A

［定稿日期］2022-01-11

［作者簡介］魯能勇（1975—），男，本科，一級建造師，高級工程師，主要從事工程項目管理研究；胡平（1986—），男，本科，高級工程師，注冊安全工程師，安全評價師，一級建造師，主要從事建筑工程管理、建筑施工安全管理工作。

近兩年房地產行業形勢劇變，部分建設單位由于資金不足、規劃調整、設計變更、土地轉讓、或同一基坑分多個標段依次施工等因素，造成部分工程在支護體系完成，土方開挖完成后停止后續施工作業。由此形成了一部分具有較大深度的超設計年限使用的基坑。但是基坑支護結構作為臨時性結構，其設計使用期限通常為1～2年，長時間的擱置以及深基坑周邊環境的不斷變化，將導致深基坑開挖與支護的難度愈來愈大，其危險性也大幅提高［1］。后期可能將造成安全監管責任主體缺失缺位，安全措施落實難度增大，深基坑可能成為大家容易忽略的重大隱患。

作為建設者要管控住工程重大隱患問題。從項目實施的安全性和經濟性為出發點，既要保障人們的生命和財產安全，又要避免盲目的基坑回填再開挖的巨大浪費，要有效、正確地對超年限使用的基坑進行安全管理。本文基于成都某項目深基坑支護超期使用的重大隱患問題，通過深基坑周邊環境檢查，基坑檢測、鑒定等措施，匯總基坑監測數據并進行分析總結等措施;提出了安全檢查要點和技術加固措施，保障了施工安全。

1 項目概況

1.1 工程簡介

擬建的某項目位于成都市成華區。自2018年12月開始圍護樁施工，到2019年4月施工土方開挖至設計標高-21.5 m和支護結構完成后停止施工。根據建設單位設計變更，施工部署調整后，劃分為4個備案標段依次施工。至2021年12月，項目未完成地下基坑工程，基坑區域有1/2區域處于停工狀態。

項目占地面積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44層，采用核心筒+框架剪力墻結構。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，基坑裙樓區域開挖標高-19.50 m，主樓區域開挖標高-21.50 m。基坑安全等級為一級。

1.2 周邊環境和工程地質情況

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

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

2 基坑支護體系

2.1 基坑支護方案

本項目支護體系采用排樁+內支撐和錨索支護體系結構形式，基坑大部分區域采用排樁+內支撐體系進行支護，支護結構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。同時為有效控制變形，在靠近東側、西側區域采用排樁+預應力錨索支護結構，樁長為25.2～270.2 m，1.2 m，樁間距2.2 m。基坑共計509根支護樁，82根立柱樁。支護結構平面如圖3、圖4所示。

鑒于該項目位于城區，周邊有高層建筑和地鐵隧道以及市政污水管道等建構筑物，根據地勘資料，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。降水井和回灌井內徑不小于300 mm，井泵流量不小于30 m3/h，揚程不小于30 m。

（2）場地周邊根據現場情況設置沉砂池。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，正常抽水時含砂量控制在萬分之一以內（圖8）。

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

3 基坑安全性技術措施

該基坑從完工到使用已經超過2年，根據設計規范中指出“永久性錨桿為設計使用期超過24個月的錨桿，臨時性錨桿為設計使用周期不超過24個月的錨桿”［2］。同時已經超過了臨時基坑的設計使用年限，需要對基坑采取安全技術措施，為后續正常使用提供技術支撐和處理建議。本項目采取資料核查、現場檢查（第三方監測和安全評鑒定）方式。

3.1 資料核查

3.1.1 設計資料符合性

查閱有資質的設計單位提供的基坑完整的設計資料圖紙以及項目降水和基坑支護工程設計施工圖。周邊均布荷載15 kPa，設計使用年限2年，考慮了在南側有地鐵8號線等因素，在鄰近地鐵側局部采用雙排樁+預應力錨索，局部采用鋼筋混凝土對頂撐和角撐方式，資料設計依據和環境考察充分性與現場實際相符合。

降水井方案選用管井+明排的降水措施疏排地下水。經查看施工現場的降水設施，位置和型號與設計相符合，運行正常，降水井出水清澈、無明顯夾砂情況，滿足要求。

3.1.2 監測和第三方檢測

支護樁的水平位移（側斜）監測是深基坑監測的重要內容，通過側斜監測可了解基坑不同階段下的護樁沿深度方向的水平位移情況，確保基坑支護結構和周邊環境的安全［3］。查閱有資質的第三方的基坑監測平面布置如圖9，按照監測點位對監測數據進行計算分析，各個觀測點的變形監測曲線（圖10）與報警監控值對比，同時變形量在規范規定的允許范圍內。未見異常，該項目監測對象變形穩定。

基坑水平位移累計變化最大點為S27，累計位移值為19.7 mm，在地鐵8號線一側；基坑豎向位移累計變化最大點再S16，累計變化值-10.7 mm，在地鐵8號線一側。均未超過報警值，基坑處于安全狀態。

對工程的441根樁身完整性進行低應變試驗檢測，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 現場安全檢查檢驗要點

4.1 基坑周邊情況調查

施工單位應安排專人對深基坑進行環境檢查，主要檢查基坑周邊裂縫，積水處理，周邊道路裂縫，原有建構筑物的傾斜、沉降，有無新裂縫等情況。基坑現場勘察與調查范圍應超過基坑開挖邊線之外，且不得小于基坑深度的2倍［4］。本項目要檢查基坑周邊43 m范圍內的重要建構筑物和道路的沉降、變形、裂縫、傾斜等情況，項目基坑邊緣距離地鐵隧道的距離約42.6 m，在監測范圍內，因此應重點檢查地鐵車站外部地面，內部緊挨基坑一側墻地面有無裂縫和沉降情況；地鐵構筑物設置監測點數量和位置應符合要求，監測點位正常。加強對基坑邊積水、基坑四周側壁裂縫隱患排查。

深基坑變形情況與基坑周邊環境有關，臨近道路和建筑一側變形較大;樁頂錨索能有效控制基坑頂部水平位移，環梁內支撐能有效控制基坑深層水平位移;支護樁深層水平位移圖線大致為弓形，最大側移小于軟土地區的統計結果，車輛荷載會加劇蠕變效應［5］，要密切關注周邊建筑和道路的通行情況。應在項目周邊設置變形監測點和沉降觀測點，北側道路和南側道路是混凝土罐車和大型載重車輛的主要通道，應重點巡查基坑南、北側冠梁裂縫、沉降情況。

4.2 基坑支護結構檢測

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；而在基坑短邊方向，基坑擱置后的樁頂水平位移增量遠大于擱置前的位移增量，說基坑長期擱置對短邊方向的樁體變形影響更大［6］。因此本項目設置有變形監測點39個、沉降觀測點39個，樁體應力監測點10個，變形監測點10個；通過目視觀察和工具測量基坑各支護樁冠梁尺寸、樁平面布置、樁直徑尺寸、樁間距、錨索布置，鋼筋混凝土內支撐符合設計要求。

對鋼筋混凝土內支撐尺寸、混凝土抗壓強度及鋼筋保護層厚度進行驗證性檢測，對格構式角鋼、尺寸及布置進行驗證性檢測后，檢測結果如表1～表3符合設計要求。

4.3 基坑排水檢查

項目設有降水井監測點20個，通過檢查內容：①基坑頂部邊緣積水情況；②樁間面層是否存在明水；③主樓底板下部區域是否有明水，匯水情況；④格構柱底部積水情況。并對以上檢查內容進行逐一確認；⑤降水井運行狀況，發現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 內支撐所屬鋼構件檢查

項目設置有立柱樁監測點20個，通過檢查內容：①鋼立柱場區有無出現不均勻沉降、開裂情況；②格構柱有無屈曲或傾斜情況；③格構柱基礎穩定性情況；④格構柱銹蝕狀況，銹蝕深度在0.2～0.4 mm之間。采用里氏硬度計對鋼構件抗拉強度進行推定，格構柱強度基本滿足設計要求，內支撐及格構柱符合安全要求。

4.5 錨索預應力檢查

預應力錨索主要起到限制支護樁變形的作用， 并與支護樁組合形成樁錨支護體系。其失效后，將無法保證被加固體的穩定性和安全性［7］；所以對錨索預應力的檢查是評估該基坑安全性的重要依據之一。

錨索預應力損失隨時間逐漸變化，分為前期預應力快速下降階段，預應力上升階段，預應力穩定階段，基坑超期服役的錨索預應力在后期趨于穩定，損失量在40%左右［8］。

本項目在西側區域和東側區域共設有8個錨索拉力監測點，設置在樁身上，對工程錨索試驗檢測，在試驗荷載下（設計值1.2倍），錨頭位移均保持穩定，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，錨索拉力監測不低于控制值的70%；測得錨索拉力滿足設計要求。

5 安全技術措施和建議

（1）對于基坑超設計年限使用，要對錨索鋼絞線、錨具及墊板、鋼立柱的防腐問題進行防銹處理；若根據監測錨桿拉力降低后，基坑的水平位移和沉降均有所增大，但增幅不大。所以對基坑支護安全性的，要關注如果錨桿軸力繼續降低，基坑水平變形、坡頂沉降將進一步加大，將造成基坑安全性繼續降低，需要重點關注［9］，采取進一步的安全措施。

（2）在施工過程中，要加強基坑支護結構短邊方向的樁體變形監測。基坑現場勘察與調查范圍應超過基坑開挖邊線之外，且不得小于基坑深度的2倍；加強對于周邊環境的變形監測和環境巡查工作。

（3）在重點注意基坑影響范圍內的環境變化，如新建建構筑物、臨邊堆載、地下隧道、管線施工情況；對受外部施工擾動的錨索部位進行復張拉鎖定，不能滿足原設計要求的采取補打、替換等有效加固措施。

（4）在項目施工過程中，后期若出現監測點位移量超過或接近報警值的區域，在基坑加固完成前，應在坑腳采用沙石帶回填反壓，反壓高度不少于支護樁高的1/2，坡度應小于30°。

（5）對樁間掛網噴混凝土層空洞、露筋部位進行復噴；錨板與旋挖樁之間的空隙采用素混凝土找平。

6 結論

基坑超期使用后應重新制定專項方案，落實基坑施工過程的中巡查，第三方定期監測，每年進行基坑安全性鑒定措施；同時制定詳細的基坑安全應急處置預案，定期進行全面演練。通過以上安全技術措施的實施，可保障基坑超期使用的安全。

參考文獻

［1］ 薛麗影，楊文生，李榮年.深基坑工程事故原因的分析探討［J］.巖土工程學報，2013（S1）.

［2］ 巖土錨桿（索）技術規程： CECS22-2005［S］. 中國工程建設標準化協會.

［3］ 王超， 朱勇， 張強勇， 等. 深基坑樁錨支護體系的監測分析與穩定性評價［Ｊ］．巖石力學與工程學報，2014（S1）.

［4］ 建筑基坑支護技術規程： JGJ120-2012［S］.

［5］ 江杰， 肖萌， 劉智勇， 等. 復雜環境下多種支護結構并存的深基坑監測分析［J］. 廣西大學學報（自然科學版）， 2018（1）.

［6］ 張兆龍;超期服役深基坑的變形特性分析及穩定性評估［J］.水利與建筑工程學報，2019（2）.

［7］ 韓健勇， 趙文， 賈鵬蛟，等. 局部錨索失效下樁錨支護體系深基坑力學響應分析［J］.東北大學學報（自然科學版），2018（3）.

［8］ 畢元領.超期使用基坑中錨索預應力的損失問題分析［J］. 中國建材科技，2019（3）.

［9］ 張欽喜， 吳浩， 晁哲. 超期服役基坑的監測及數值分析［J］. 巖土工程技術，2017（４）.