楊庭森

Quality Safety Assessment and Treatment Measures for Overdue Service of a Deep Foundation Pit Support

YANG Ting-sen

摘要：現(xiàn)在對地下空間的利用越來越受到重視，而與之施工相關(guān)的深基坑工程就顯得尤其重要。由于很多基坑深度大、使用期限長，以及很多不可預(yù)見的影響，已經(jīng)完成的深基坑不能在設(shè)計(jì)年限內(nèi)完成地下工程的施工，而需要延長基坑使用年限，因此，需要對既有超期服役的基坑進(jìn)行質(zhì)量安全評定，并根據(jù)評定結(jié)果確定是否需要加固處理及處理方案。本文以某工程實(shí)例，來闡述超期服役基坑的質(zhì)量安全評定方法和處理措施。

Abstract： The use of underground space is now receiving more and more attention， and the deep foundation pit engineering related to its construction is particularly important. Due to the large depth， long service life and many unforeseen effects of foundation pits， the completed deep foundation pits cannot complete the construction of underground works within the design period， but need to extend the service life of the foundation pits. Therefore， it is necessary to conduct quality safety assessment for foundation pits with extended service， and based on the assessment results， to determine whether reinforcement treatment and treatment schemes are required. This paper uses an engineering example to illustrate the quality safety assessment methods and treatment measures for the overdue service pit.

關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù);超期服役;質(zhì)量安全評定;處理措施

Key words： deep foundation pit support;overtime service;quality safety assessment;treatment measures

中圖分類號：TU753? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）32-0117-03

1? 工程概況

1.1 工程簡介

擬建工程位于河北省某市區(qū)內(nèi)，為一棟綜合體，主樓地上27層，裙樓地上4層，地下均為3層，基礎(chǔ)埋深15.8m。場地平整，地面高程68.20-68.25m，換算后的基坑深度14.50m，平面尺寸為東西長139.0m，南北寬87.0m。

1.2 周邊環(huán)境條件

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，基坑西側(cè)臨一層廠房為8.0m，為輕鋼結(jié)構(gòu)，獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深1.0m?；幽吓R一排一層倉庫，距離6.5m，磚混結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深1.0m?；?xùn)|側(cè)局部臨2層板式辦公房，距離為6.0m，為工地辦公用房，北側(cè)距離坑邊8.0m為一棟3層辦公樓，磚混結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約1.5m。

1.3 工程地質(zhì)情況

1.3.1 地層情況

①層雜填土：雜色，稍濕，松散狀態(tài)。主要為建筑垃圾。層厚：0.50-0.70m，層底深度0.50-0.70m。

②層黃土狀粉土：黃褐色，稍濕-濕，稍密狀態(tài)，土質(zhì)不均勻。層厚：4.20-5.20m，層底深度4.80-5.90m。

③層細(xì)砂：灰黃色，稍濕，中密狀態(tài)，砂質(zhì)純凈，分選性一般。層厚：0.90-2.30m，層底深度6.60-7.30m。

④層粉質(zhì)粘土：褐黃色，可塑狀態(tài)。土質(zhì)不均勻。層厚：1.70-3.90m。層底深度：8.60-10.80m。

⑤層粉土：黃褐色，稍濕-濕，稍密-中密狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，偶見小姜石。層厚：3.20-5.30m。層底深度：13.50-14.60m。

⑥層細(xì)砂：灰黃色，稍濕，中密狀態(tài)。砂質(zhì)不純凈，分選性一般。層厚：1.90-4.40m，層底深度16.50-18.40m。

⑦層中砂：灰白色，稍濕，稍密-中密。局部鈣質(zhì)膠結(jié)。層厚：0.70-3.10m。層底深度：17.70-20.10m。

⑧層細(xì)砂：灰白色，稍濕，密實(shí)狀態(tài)。砂質(zhì)純凈。層厚：0.80-5.70m。層底深度：22.50-25.30m。

⑨層中砂：灰白色，稍濕，密實(shí)。砂質(zhì)純凈，見少量小礫石。層厚：3.10-5.00m。層底深度：27.50-28.70m。

⑩層粉質(zhì)粘土：褐黃色，可塑狀態(tài)。土質(zhì)均勻。厚度：1.60-4.30m。層底深度：29.60-31.80m。

1.3.2 地表水和地下水

本區(qū)附近沒有河流直接通過。地下水埋深超過45m，對本工程基礎(chǔ)施工無影響。

1.3.3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表

1.4 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

本工程基坑安全等級為一級，設(shè)計(jì)使用年限為一年。采用土釘墻+排樁+錨索聯(lián)合支護(hù)方式。具體主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

0.00～5.50m段：采用土釘墻支護(hù)，放坡為1：0.30，設(shè)置三排土釘，土釘孔徑100mm，傾角15度，水平間距和排距均為1.5m，梅花型布置，土釘長度均為5.80m，內(nèi)置1E18鋼筋，全長灌注純水泥漿。坡面鋪設(shè)？準(zhǔn)8@200×200mm鋼筋網(wǎng)，噴C20的厚80mm的細(xì)石混凝土，土釘端部采用1E16鋼筋水平連接。坡面按3.0*3.0m間距設(shè)置泄水孔，坡項(xiàng)設(shè)置擋水墻和安全護(hù)欄。

5.50～14.55m段：采用樁錨支護(hù)。樁徑600mm，水平間距1200mm，樁長15.00m，嵌固長度為6.0m。冠梁尺寸為600*800mm。鋼筋籠配筋主筋為13E25，螺旋箍筋為？準(zhǔn)8@150，加強(qiáng)筋為？準(zhǔn)16@2000。樁和冠梁混凝土均為C25。共設(shè)置三道錨索，第一道錨索設(shè)置在冠梁的中部，從其向下每隔2.80m設(shè)置一道。錨索孔徑150mm，傾角15度，長度均為22.0m，錨固段長度自上而下分別為15.0m、16.0m、16.0m，分別內(nèi)置3束S15.2、4束S15.2、4束S15.2的鋼絞線，鎖定值分別為120kN、150kN、150kN。灌注純水泥漿液。錨索端部采用二根22A工字鋼連接。

樁間土采用掛鋼筋網(wǎng)并與護(hù)坡樁有效連接，然后噴C20厚60mm細(xì)石混凝土。

1.5 基坑支護(hù)施工情況

本工程于2016年12月開始施工，到2017年3月完成整個支護(hù)工程的施工。由于多種原因，項(xiàng)目停建。在施工期間，按相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行了材料、過程質(zhì)量報驗(yàn)，全程由監(jiān)理人員控制，在施工期間由第三方進(jìn)行了基坑變形監(jiān)測，未發(fā)現(xiàn)異常變形的情況。

在停工期間，現(xiàn)場全封閉，除了有門衛(wèi)，未再對工程進(jìn)行管理、維護(hù)和變形監(jiān)測。

根據(jù)建設(shè)方要求，本工程要求復(fù)工，在復(fù)工前，由于基坑已經(jīng)超出設(shè)計(jì)使用年限近1.5年時間，根據(jù)有關(guān)要求，要求對現(xiàn)有基坑進(jìn)行安全質(zhì)量評定，若仍能滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)的使用條件，經(jīng)原設(shè)計(jì)單位同意在履行有關(guān)程序后繼續(xù)使用，或達(dá)不到規(guī)范或設(shè)計(jì)的使用條件，則應(yīng)委托設(shè)計(jì)單位進(jìn)行加固方案的設(shè)計(jì)，加固后方可使用。

2? 超期服役的深基坑現(xiàn)狀的安全質(zhì)量檢查

根據(jù)當(dāng)?shù)匾?，在?fù)工前對現(xiàn)有基坑進(jìn)行安全質(zhì)量評定。先進(jìn)行質(zhì)量評定，根據(jù)評定結(jié)果再確定是否需要加固等后續(xù)工作。

2.1 深基坑現(xiàn)狀的安全質(zhì)量評定內(nèi)容

①復(fù)查基坑的設(shè)計(jì)資料、施工資料、檢測報告以及基坑變形監(jiān)測資料：

主要查驗(yàn)與上述內(nèi)容相關(guān)的原始資料是否齊全，基坑變形監(jiān)測是否連續(xù)有效，是否仍在進(jìn)行檢測等。

②對周邊環(huán)境條件進(jìn)行復(fù)查。

主要內(nèi)容包括：周邊建筑物、管線等有無破壞、裂縫、塌陷、變形等，有無滲水漏水處，排水導(dǎo)水設(shè)施是否完好等。

③對支護(hù)體本身現(xiàn)狀進(jìn)行復(fù)查。

主要內(nèi)容包括外觀檢查及實(shí)體質(zhì)量檢測等內(nèi)容。

土釘墻外觀檢查包括：坡面有沒有損壞、有無裂縫、空鼓及損壞程度。有無局部坍塌，錨桿（或土釘）有無拔出等。

樁錨支護(hù)區(qū)外觀檢查包括：護(hù)坡樁和冠梁有無發(fā)生明顯位移、折斷、裂縫等;錨索有無拔出、失效等;腰梁是否完整、扭曲、斷裂、脫落等。樁間土支護(hù)是否有松動、脫落、坍塌等。坡底土體是否有隆起，變形等其他情況。

④實(shí)體質(zhì)量檢測。

主要包括的內(nèi)容有：土釘墻面層和樁間面層厚度和強(qiáng)度檢測、土釘抗拔力檢測、錨索抗拔力檢測等，在條件允許的情況下，可進(jìn)行樁完整性檢測等。

檢測數(shù)量按相應(yīng)規(guī)范中有關(guān)條款執(zhí)行。

2.2 深基坑現(xiàn)狀的安全質(zhì)量檢測方法

對于外觀檢測，一般是根據(jù)眼觀、尺量，以及必要時的儀器測量。

對于實(shí)體質(zhì)量檢測，則采用設(shè)備和儀器進(jìn)行。如面層厚度檢測是用抽芯法取芯測量厚度后，做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等。

錨桿（土釘）抗拔力檢測則是在原位進(jìn)行試驗(yàn)等。

2.3 深基坑現(xiàn)狀的安全質(zhì)量評定結(jié)果

一般情況下檢測單位只根據(jù)檢查和檢測的結(jié)果給出具體數(shù)據(jù)及分布范圍，不需要給出處理意見，如何處理由專業(yè)設(shè)計(jì)單位根據(jù)評定結(jié)果再另行給出處理意見。

本工程根據(jù)檢查和檢測結(jié)果如下：

復(fù)工前現(xiàn)場檢查情況：

①設(shè)計(jì)和施工原始資料情況：經(jīng)檢查，原設(shè)計(jì)資料和施工資料齊全，未發(fā)現(xiàn)丟失和損壞情況。

②基坑變形資料：停工前基坑變形監(jiān)測資料齊全，停工后無資料。經(jīng)過了解，由于停工封閉，監(jiān)測單位停止了監(jiān)測，期間技術(shù)人員過來人工巡查過，發(fā)現(xiàn)三個測量基準(zhǔn)點(diǎn)全部損壞，不能使用，監(jiān)測單位向甲方發(fā)出過停止監(jiān)測通知。三個測量基準(zhǔn)點(diǎn)損壞原因經(jīng)查為停工時大型機(jī)械撤場時未注意而壓壞。

③基坑周邊情況：基坑西側(cè)廠房與基坑之間的室外地面有一沖溝，經(jīng)調(diào)查為雨水沖刷而成，該區(qū)未設(shè)置統(tǒng)一排水系統(tǒng)，雨水從沖溝內(nèi)滲入地面以下。該區(qū)在基坑影響范圍以內(nèi)。基坑其它三個區(qū)域地面未發(fā)現(xiàn)有裂縫，也未發(fā)現(xiàn)建筑物有裂縫和明顯變形。

坑邊擋水墻完好，安全護(hù)欄完好。

④支護(hù)體外觀情況：經(jīng)現(xiàn)場檢查，總體上支護(hù)體完整，未發(fā)現(xiàn)有大的坍塌情況，主要情況如下：

1）土釘墻部分：出現(xiàn)局部坡面損壞、空鼓和裂縫現(xiàn)象，未出現(xiàn)大面積成片損壞情況，未發(fā)現(xiàn)局部坍塌現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

2）護(hù)坡樁+錨索部分：主要問題有：

（a）樁間土護(hù)面脫落嚴(yán)重，樁間土部分地段坍落形成較深的凹面。

（b）部分地段腰梁脫落，錨頭脫落和錨索失效。檢查發(fā)現(xiàn)腰梁整體性不強(qiáng)，較多的地段由于樁的偏位造成斷開。

（c）坑底未發(fā)現(xiàn)有隆起現(xiàn)象。

⑤實(shí)體質(zhì)量檢測情況：

1）土釘墻面層厚度和強(qiáng)度：根據(jù)抽查結(jié)果，面層厚度80%達(dá)到設(shè)計(jì)要求，平均厚度滿足規(guī)范要求，面層砼強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

2）護(hù)坡樁間面層厚度和強(qiáng)度：現(xiàn)場有超過30%的面層已脫落，根據(jù)對未脫落區(qū)的抽查結(jié)果，面層厚度40%達(dá)到設(shè)計(jì)要求，僅達(dá)到設(shè)計(jì)要求的50%，平均厚度也不滿足規(guī)范要求，面層砼強(qiáng)度也未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3）土釘抗拔強(qiáng)度：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，所抽取的試驗(yàn)土釘抗拔強(qiáng)度全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4）錨索抗拔強(qiáng)度：根據(jù)隨機(jī)選取的錨索進(jìn)行的抗拔試驗(yàn)，100%未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，錨索的抗拔強(qiáng)度僅達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的55～80%，平均值達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的65%。

3? 對超期服役基坑的安全質(zhì)量評定和處理措施

3.1 安全質(zhì)量評定

安全質(zhì)量評定的目的是為了確定風(fēng)險程度，承受風(fēng)險的能力，以及確定對社會影響及損失大小。

根據(jù)現(xiàn)場對基坑質(zhì)量的檢查結(jié)果，由建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位，監(jiān)理單位等幾方綜合形成以下意見：

①本工程基坑深度大，一旦破壞，造成的損失及影響巨大，是建設(shè)單位不能承受的風(fēng)險;

②未來不能保證能短期內(nèi)施工并完成回填，現(xiàn)有基坑長期暴露，增大了破壞的風(fēng)險;并且近期雨水大，對基坑工程尤其不利;風(fēng)險具有不可控性;

③部分支護(hù)面已經(jīng)破壞，已經(jīng)起不到應(yīng)有的作用，并且監(jiān)測數(shù)據(jù)的缺失，不能保證現(xiàn)有基坑變形在可控范圍以內(nèi)（雖然沒有出現(xiàn)塌坍），處于失控狀態(tài);

④近幾年對質(zhì)量安全的大力度管理，也是各方不可承受的風(fēng)險所在。

綜上所述，一致認(rèn)為基坑雖然目前表觀上為穩(wěn)定狀態(tài)，但實(shí)際上為不可控狀態(tài)，一旦有不可控因素影響，存在發(fā)生坍塌的可能性，且風(fēng)險和影響巨大。因此綜合確定本基坑工程存在安全隱患，有可能坍塌的風(fēng)險。應(yīng)該進(jìn)行加固處理。

3.2 處理方案措施

由于加固期恰逢雨季，因此本超期服役基坑的處理分為前期應(yīng)急處置和加固處理二部分。

3.2.1 前期應(yīng)急處置措施

處理方案如下：先采取有效措施，防止不可預(yù)見的事故發(fā)生，然后盡快恢復(fù)變形監(jiān)測。之后，根據(jù)建設(shè)方總體進(jìn)度計(jì)劃，以檢測結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行邊坡加固設(shè)計(jì)，之后再付之實(shí)施。

先期的處置措施就是：由于下面二排錨索有一半已經(jīng)失效，為防止意外發(fā)生，先沿坑底堆土反壓，采用素土反壓，寬度底邊為8.0m，上邊為4.0m，高度為6.0m，分層碾壓密實(shí)。施工順序從每邊的中間向二側(cè)對稱施工，在施工時嚴(yán)禁機(jī)械撞擊邊坡及支護(hù)體。

同時，對周邊安全防護(hù)和圍檔檢查和修改，并修復(fù)周邊排水措施及堵漏洞，防止雨水滲漏浸泡邊坡土體。

3.2.2 基坑的加固方案

①土釘墻段加固：對于破壞地段，采用加掛鋼筋網(wǎng)并固定后噴C20細(xì)石混凝土加固的方法。對于空鼓地段，采用鑿孔墻后注漿的方法加固。

②護(hù)坡樁段加固。

1）錨索加固：分別在第二排、第三排錨索上部1.5m位置各增加一道錨索，一樁一錨，錨索孔徑150mm，傾角15度，為減小空間效應(yīng)，在每邊的中部按邊長1/3的區(qū)域一樁一錨，錨桿長度均為20.0m，錨固段長度15.0m，在其二側(cè)各1/3的區(qū)域錨索桿長度均為18.0m，錨固段長度13.0m，均內(nèi)置2束S15.2的鋼絞線，鎖定值均為100kN。錨桿灌注純水泥漿液。錨索端部采用二根20A工字鋼連接。對于樁不平直地段，采用槽鋼或其它方法使腰梁與樁體有效接觸。

2）原錨桿區(qū)的處理：對于第一排錨索（位于冠梁處），由于未破壞，不再單獨(dú)處理。對于第二排和第三排錨索，分別在完成上部加固錨索后，逐層均勻下挖到相應(yīng)位置，將原腰梁拆除，采用完整的20槽鋼重新安裝腰梁后，施加80kN的預(yù)應(yīng)力。

3）樁間土加固：由于大部分已經(jīng)脫落，故在施工時，將原施工網(wǎng)片清理，重新鋪掛鋼筋網(wǎng)，采有螺栓緊固在樁上，并增加橫向連接筋加固，然后噴C20細(xì)石混凝土60mm厚。

③加固后的基坑質(zhì)量驗(yàn)收。在整個加固完成后，仍應(yīng)該按規(guī)范要求對支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行檢測和驗(yàn)收，檢測內(nèi)容和數(shù)量按相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行。

④基坑變形監(jiān)測。在恢復(fù)監(jiān)測后，按規(guī)范要求和設(shè)計(jì)要求對全過程進(jìn)行變形監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括支護(hù)體變形，周邊建筑物、管線變形，以及地面裂縫、建筑物裂縫等。期間應(yīng)做好監(jiān)測點(diǎn)及基準(zhǔn)點(diǎn)的保護(hù)工作。

4? 基坑加固的施工及效果

目前本工程加固已經(jīng)完成，效果良好，根據(jù)當(dāng)前變形監(jiān)測記錄，均在可控范圍以內(nèi)。

5? 結(jié)論與建議

由于目前所遇到的超期服役的基坑工程比較多，為了保證基坑及周邊環(huán)境的安全，當(dāng)基坑使用時限達(dá)到或者超過設(shè)計(jì)要求時，應(yīng)該及時對基坑進(jìn)行質(zhì)量安全評定，當(dāng)可以繼續(xù)使用時，應(yīng)該提交相應(yīng)的質(zhì)量安全檢測報告，并征得原設(shè)計(jì)和施工單位的同意，并就有關(guān)使用過程中需要注意的問題做出說明，同時，基坑的變形監(jiān)測也應(yīng)該相應(yīng)延長，并按變形監(jiān)測要求進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警。對于需要加固的則應(yīng)該先出具加固方案，施工并完成質(zhì)量驗(yàn)收后方可繼續(xù)使用。對于已經(jīng)存在安全隱患的，應(yīng)該先消除安全隱患后，再行施工。

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作者簡介：楊庭森（1973-），女，山東棗莊人，高級工程師，研究方向?yàn)閹r土工程。