黃金輝

（福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，福州 350108）

1 引言

21世紀(jì)以來，隨著城市基礎(chǔ)工程建設(shè)的進(jìn)行，各種類型的地下空間也被充分發(fā)掘利用，如地下室車庫、地下商業(yè)街、地下倉庫等。地下建構(gòu)筑物多采用先預(yù)加固再明挖建設(shè)的工藝，其開挖形成了規(guī)模不一的基坑工程。由于不可預(yù)見因素的影響，導(dǎo)致某些項(xiàng)目被長期擱置甚至“爛尾”，已開挖形成的基坑不能在設(shè)計(jì)規(guī)定使用年限內(nèi)完成地下結(jié)構(gòu)的建設(shè)，致使基坑工程超過規(guī)范及設(shè)計(jì)文件允許的時(shí)限服役[1-3]。針對該類超期限服役的基坑工程，當(dāng)項(xiàng)目重啟時(shí)，基坑周邊環(huán)境及地下建構(gòu)筑物功能或已發(fā)生變化，為保證基坑內(nèi)的地下建構(gòu)物施工安全，需明確既有基坑支護(hù)工程能否繼續(xù)使用，以及是否需要加固，因此，有必要對既有基坑的現(xiàn)狀進(jìn)行安全性評估，以便為基坑支護(hù)工程的加固處理提供設(shè)計(jì)依據(jù)[4，5]。

2 工程概況

2.1 工程簡介

某“爛尾”項(xiàng)目位于晉江市中心城區(qū)，周邊為既有市政道路，基坑頂邊線距市政道路紅線距離0.5～4.1 m。該項(xiàng)目原建筑設(shè)1～2層地下室，原基礎(chǔ)采用灌注樁和筏板基礎(chǔ)，于2015年已完成工程樁施工、地下室基坑支護(hù)工程施工及地下室土方開挖，并已完成2層地下室底板和1層地下室范圍筏板柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的澆筑，地下室土方尚未回填。因產(chǎn)權(quán)糾紛等客觀因素，該工程完成部分基礎(chǔ)施工后被擱置至今，停工時(shí)間長達(dá)4年6個(gè)月后，項(xiàng)目被新建設(shè)單位收購，項(xiàng)目重新啟動(dòng)。由于基坑支護(hù)工程已超出設(shè)計(jì)使用年限3年以上，且根據(jù)最新項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件，重啟后的新項(xiàng)目使用功能有較大的改變，原基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)部分不滿足新項(xiàng)目地下建構(gòu)筑物的功能需要。

2.2 工程地質(zhì)條件

原場地為丘陵坡地地貌單元，根據(jù)地勘報(bào)告，場地內(nèi)影響基坑側(cè)壁穩(wěn)定性的土層主要為：①層雜填土、②層粉質(zhì)黏土、②-A層有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)黏土、②-B層淤泥質(zhì)土、③層中砂、④層殘積黏性土、⑤層全風(fēng)化花崗巖。

本場地的地下水類型主要為賦存于①層雜填土中的上層滯水、③中砂中孔隙承壓水以及下部花崗巖風(fēng)化帶中的風(fēng)化孔隙-裂隙水；穩(wěn)定地下水埋深為0.20～2.20 m，地下水位變化幅在1.00～5.00 m。

2.3 原基坑支護(hù)工程概況

原基坑周長約763 m，開挖深度約為4.10～11.70 m?；影踩燃墳橐患?，重要性系數(shù)γ=1.10；設(shè)計(jì)使用年限為1年。

根據(jù)該場地不同的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、坑頂?shù)闹苓叚h(huán)境、基坑擬開挖深度等條件，將基坑劃分為12個(gè)支護(hù)剖面，其中，原基坑剖面1-1～5-5、6A-6A、7-7、8-8、10-10采用土釘墻+掛網(wǎng)噴混凝土的支護(hù)方式；剖面9-9采用預(yù)應(yīng)力錨桿+土釘墻+掛網(wǎng)噴混凝土復(fù)合土釘墻的支護(hù)方式；剖面6-6和11-11采用自然放坡+掛網(wǎng)噴混凝土的支護(hù)方式。

2.4 基坑現(xiàn)狀調(diào)查

基坑為不規(guī)則閉合體，受多年來降雨影響，基坑積水至1層、2層地下室交界處，水深約4.5 m。目前，已于2019年11月按“降深0.5 m/次、停1 d”并結(jié)合監(jiān)測的原則完成基坑內(nèi)積水的排放。

自2015年基坑開挖形成以來，基坑整體穩(wěn)定性較好，現(xiàn)場基坑頂部未發(fā)現(xiàn)張拉裂縫，基坑側(cè)壁未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模坍塌，坑壁未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象。但基坑坡腳由于長期泡水，局部噴射混凝土面層坍塌脫落，且部分泄水孔發(fā)生堵塞，雨季時(shí)嚴(yán)重影響坡內(nèi)排水，影響邊坡的穩(wěn)定性。

3 既有基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀使用功能評估

3.1 土釘及錨桿抗拔承載力檢測

在完成基坑積水抽排后，對既有基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的使用功能進(jìn)行檢測鑒定。既有基坑支護(hù)主要采用土釘墻或復(fù)合土釘墻的支護(hù)方式，隨著時(shí)間的推移，土釘及錨桿可能發(fā)生蠕變、松弛，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗拔承載力的損失，為查明土釘及錨桿的現(xiàn)狀抗拔承載力能否滿足設(shè)計(jì)要求，隨機(jī)抽取不同剖面中的15根土釘+3根預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行其抗拔承載力驗(yàn)收試驗(yàn)。

根據(jù)抽查的土釘試驗(yàn)結(jié)果，11根土釘能滿足試驗(yàn)抗拔承載力能滿足設(shè)計(jì)要求，土釘抗拔強(qiáng)度合格率為73.3%，其中，土釘?shù)淖畹涂拱纬休d力僅為22 kN，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值165 kN，錨固功能幾乎失效；抽檢的預(yù)應(yīng)力錨桿承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 噴射混凝土厚度及強(qiáng)度檢測

為核實(shí)噴射C20混凝土護(hù)面的功能能否滿足設(shè)計(jì)要求，隨機(jī)選取36個(gè)點(diǎn)采集混凝土芯樣進(jìn)行厚度及強(qiáng)度檢測，因大部分混凝土芯樣長度不足，無法進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測，僅對其中的7組試樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

根據(jù)取樣檢測結(jié)果，噴射混凝土面層厚度38～131 mm，平均值為52.33 mm，原設(shè)計(jì)值80 mm，且最小值低于設(shè)計(jì)厚度的60%，不滿足設(shè)計(jì)要求。坡面噴射混凝土厚度僅58.3%達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不滿足規(guī)范要求。對滿足要求的混凝土芯樣分別進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，僅1個(gè)試樣噴射混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，合格率僅為14.3%；測得試樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值為7.7～22.1 MPa，平均值為12.7 MPa，不滿足規(guī)范要求。

3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)使用功能評估

基坑開挖至今約4年6月，支護(hù)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重超期服役，且基坑底部長期泡水，土釘在巖土體的應(yīng)力松弛效應(yīng)且場地地下水、場地土對混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性等不利因素的影響下，導(dǎo)致了土釘抗拔承載力不同程度的損失，已不能達(dá)到穩(wěn)定坡面的效果，進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際檢測結(jié)果乘一定的系數(shù)使用。由于長期暴露受外界環(huán)境影響，基坑側(cè)壁的混凝土面層局部呈現(xiàn)裂縫、鼓脹和脫落現(xiàn)象，導(dǎo)致噴射混凝土面層厚度不均勻性大、局部較薄，噴射混凝土強(qiáng)度普遍不能滿足設(shè)計(jì)要求。

4 現(xiàn)狀基坑變形情況分析

2019年10月16日至2019年12月4日，對基坑進(jìn)行水平位移及沉降變形進(jìn)行了觀測，以便明晰既有基坑的動(dòng)態(tài)變形情況，并確保在基坑積水抽排實(shí)施過程中的安全及有效評估基坑整體穩(wěn)定性。根據(jù)沉降點(diǎn)監(jiān)測資料，累計(jì)垂直位移量為0.89～6.68 mm，最大沉降速率為0.06 mm/d；累計(jì)水平位移量為0～4 mm，最大水平位移變化速率為0.143 mm/d（S10、S21點(diǎn)）。圖1為典型的時(shí)間-累計(jì)沉降量關(guān)系曲線，從曲線可以看出，位移量及位移變化速率最大處恰好為基坑抽排水期間，抽水完成后，垂直及水平位移幾乎不變。根據(jù)地表位移監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，坑頂水平、垂直位移值及變化速率均較小，變形活動(dòng)不明顯，基坑未見明顯異?，F(xiàn)象。深孔位移監(jiān)測資料顯示，基坑累計(jì)水平位移量為3.1～6.72 mm，最大水平位移速率為-0.063 mm/d，位移量最大處恰好為積水抽排期間。

圖1 典型時(shí)間-累計(jì)沉降量曲線

結(jié)合地表位移、深孔位移監(jiān)測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場調(diào)查分析表明，目前基坑無明顯變形活動(dòng)，現(xiàn)狀基坑處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 現(xiàn)狀基坑穩(wěn)定性分析

5.1 穩(wěn)定性評估采取的計(jì)算方法

結(jié)合前期收集得到的鉆孔柱狀圖及巖土力學(xué)參數(shù)，利用理正深基坑7.5軟件中的單元計(jì)算模塊，采用瑞典條分圓弧滑動(dòng)法（總應(yīng)力法）對典型基坑側(cè)壁進(jìn)行整體穩(wěn)定性分析。由于土釘抗拔承載力不同程度的損失，結(jié)合檢測資料，對未進(jìn)行土釘抗拔承載力驗(yàn)收試驗(yàn)的剖面1-1～3-3、8-8、10-10土釘抗拔承載力按設(shè)計(jì)強(qiáng)度值的75%考慮；對于檢測結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求的剖面5-5和7-7，采用土釘抗拔承載力設(shè)計(jì)值考慮；對于檢測結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求的剖面4-4和9-9，采用土釘抗拔承載力實(shí)測試驗(yàn)值進(jìn)行計(jì)算。

5.2 穩(wěn)定性評價(jià)結(jié)果

通過電算得出各個(gè)剖面的安全系數(shù)（見表1）。從表1中的計(jì)算結(jié)果可以得出，支護(hù)安全系數(shù)均大于1.2。既有基坑邊坡均處于穩(wěn)定狀態(tài)，這與現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查結(jié)果及基坑監(jiān)測結(jié)果一致，但由于部分土釘抗拔承載力的損失，基坑剖面1-1～4-4、6A-6A、10-10的計(jì)算安全系數(shù)略低于JGJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的要求，安全儲(chǔ)備不足，必須進(jìn)行必要的補(bǔ)強(qiáng)加固。

表1 穩(wěn)定性分析結(jié)果匯總表

6 結(jié)論與建議

通過對中心市區(qū)某超期服役基坑的現(xiàn)狀調(diào)查、基坑監(jiān)測、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)檢測以及剖面穩(wěn)定性評價(jià)，得到以下結(jié)論及建議：

1）原基坑設(shè)計(jì)使用周期為1年，2015年開挖形成至今約4年6個(gè)月，已嚴(yán)重超支護(hù)工程使用年限。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，基坑出現(xiàn)噴射混凝土面層局部產(chǎn)生裂縫、空鼓及部分泄水孔堵塞現(xiàn)象，但未出現(xiàn)大面積成片損壞情況，未發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象；部分既有基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)已達(dá)不到原設(shè)計(jì)要求，監(jiān)測結(jié)果顯示基坑未見明顯變形，現(xiàn)狀基坑整體穩(wěn)定性較好，但部分坡面計(jì)算安全性系數(shù)略低于規(guī)范要求、安全儲(chǔ)備不足。

2）本基坑工程深度較大，且基坑周邊均為市政道路，一旦破壞，造成的損失和不良社會(huì)影響巨大?，F(xiàn)有基坑長期暴露，部分支護(hù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞起不到應(yīng)有的作用，增大了破壞的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是雨季期間，對基坑工程尤為不利。雖然，目前基坑表現(xiàn)為穩(wěn)定狀態(tài)，一旦不可控因素出現(xiàn)，存在坍塌的可能性，且風(fēng)險(xiǎn)和影響較大，應(yīng)該應(yīng)委托有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位對基坑進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)加固。

3）為避免基坑可能發(fā)生的失穩(wěn)坍塌等意外情況，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)基坑及周邊市政道路的監(jiān)測，并派專人對基坑周邊進(jìn)行定期巡視，出現(xiàn)險(xiǎn)情及時(shí)反饋，同時(shí)，在施工前應(yīng)制訂相應(yīng)的應(yīng)急處理預(yù)案，并備好應(yīng)急物資。

4）對于噴射混凝土面層厚度及強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求的，可采用加掛鋼筋網(wǎng)固定后并噴射C20混凝土面層的加固方式。

5）為了滿足新項(xiàng)目設(shè)計(jì)功能需要，對于安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求的基坑剖面，應(yīng)充分利用既有基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，建議在既有土釘間補(bǔ)設(shè)置土釘或預(yù)應(yīng)力錨桿的方式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。