王春婷

廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣東廣州 510016

隨著深基坑工程越來越多，城市用地越來越緊張等，深基坑周邊靠近建、構(gòu)筑物、市政道路、管線等情況也越來越多。深基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響不容忽視，小則傾斜、變形，大則失穩(wěn)、垮塌。深基坑工程作為臨時(shí)性工程，既要做到安全可靠，又要做到經(jīng)濟(jì)適用。而大部分的基坑問題多與地下水有關(guān)，本文以珠海某深基坑開挖過程，周邊建筑物出現(xiàn)不同程度裂縫等為案例，研究、討論保護(hù)深基坑周邊環(huán)境安全的有效方法，為相似案例提供參考。

1 工程概況

1.1 工程概況

某基坑項(xiàng)目擬建單棟30層商務(wù)辦公樓，擬建四層地下室?？傆玫孛娣e約9740m2?；又ёo(hù)周長約360m，開挖深度約15.7m?；又苓叚h(huán)境復(fù)雜，基坑地下室邊線距離南面某酒店（沉管灌注樁基礎(chǔ)）約14.80m，距離西側(cè)某酒店（沉管灌注樁基礎(chǔ)）約14.90m，距離北側(cè)市政路邊線約14.00m，距離東側(cè)沿河路邊線約13.00m，道路分布有市政管網(wǎng)[1]。

1.2 工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件：

場地內(nèi)土（巖）層自上而下主要有：①人工填土層，稍壓實(shí)。②淤泥質(zhì)土，流塑-軟塑。粉質(zhì)粘土，可塑。含粘土礫砂，稍密-中密。③殘積礫質(zhì)粘性土，可塑-硬塑。④燕山三期全～微風(fēng)化花崗巖。其中，坑底基本位于第（3）層殘積礫質(zhì)粘性土層。

2 基坑支護(hù)型式及基坑工程問題現(xiàn)狀

（1）基坑主要支護(hù)型式：“樁頂小放坡+φ1000@1600旋挖灌注樁+兩道鋼筋混凝土內(nèi)支撐（或四道預(yù)應(yīng)力錨索）”支護(hù)方案，“φ1000@1600樁間三管高壓旋噴樁”作為止水帷幕[2]。

（2）施工現(xiàn)狀：基坑第二道支撐梁已全部完成，局部已開挖至第二道支撐梁底以下。由于基坑支護(hù)施工開工時(shí)間已有一年有余，樁間止水樁表觀不良，樁間掛網(wǎng)噴面滲濕，無明顯漏水、涌水；坑底側(cè)壁滲水嚴(yán)重，無管涌現(xiàn)象。支護(hù)結(jié)構(gòu)本身第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)均未超報(bào)警值，見圖1。

圖1 基坑滲漏水情況

（3）主要問題：①南側(cè)和西側(cè)酒店墻體、室內(nèi)地面出現(xiàn)不同程度的開裂，不均勻沉降，西側(cè)路面開裂，且基坑邊鐵皮圍墻被拉扯成起伏狀，見圖2。

圖2 基坑周邊建筑物、道路開裂情況

②根據(jù)監(jiān)測報(bào)告顯示：a.場地北側(cè)靠近西側(cè)區(qū)域的周邊地表累積沉降量約為27.30～35.70mm，超過報(bào)警值25mm，接近或超過控制值35mm。西側(cè)建筑物較大沉降監(jiān)測點(diǎn)累積值約為16.00～35.10mm，接近或超過報(bào)警值20mm（控制值25mm）。b.西側(cè)地下水位監(jiān)測點(diǎn)最大值約5.60m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地下水位變化設(shè)計(jì)允許值1.5m。

3 止水結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估：

（1）通過對(duì)基坑周邊地質(zhì)條件統(tǒng)計(jì)分析，場地內(nèi)主要透水層礫質(zhì)粘性土含砂量約20%，孔隙比約0.807。地下水位埋深1.60m～3.60m，平均2.54m。場地內(nèi)各巖土層的地下水特征及基坑四周各地層埋深情況如下表1：

表1 基坑周邊各地層情況統(tǒng)計(jì)表

（2）支護(hù)及止水結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)狀：a.φ1000@1600支護(hù)樁：根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況來看，開挖范圍內(nèi)灌注樁整齊完整，但由于基坑深度較大，支護(hù)樁長度較長，樁的垂直度、半徑及成孔質(zhì)量較難保證。抽芯檢測支護(hù)樁長基本滿足設(shè)計(jì)要求。b.φ1000@1600樁間高壓旋噴樁：現(xiàn)場開挖面范圍內(nèi)大部分區(qū)域看不到清晰的高壓旋噴樁，由此推測止水樁樁徑和樁身質(zhì)量可能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)鉆芯檢測結(jié)構(gòu)：檢測的8根旋噴樁中，有6根樁長未達(dá)到設(shè)計(jì)樁長要求，其中有5根樁端未到基坑底標(biāo)高，旋噴樁實(shí)樁長7.10～16.20m。c.已采取的止降水措施：基坑西側(cè)和南側(cè)已設(shè)置袖閥管注漿及水位觀測井，管底位于礫質(zhì)粘性土和全風(fēng)化花崗巖層，但結(jié)果顯示，施工過程中，對(duì)坑外水位進(jìn)行針對(duì)對(duì)比觀測試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)袖閥管內(nèi)外兩側(cè)水位并無明顯差異。場地南側(cè)和西側(cè)設(shè)置回灌井（回灌井深20m左右），在回灌井停止回灌后，井內(nèi)水位下降快速，且下降深度明顯，足以說明場地內(nèi)存在透水性較強(qiáng)的地層，且地下水徑流明顯，推測為基坑開挖后，坑內(nèi)外地下水位存在較大水頭差所致[3]。

4 事故原因分析

綜合以上分析得知，支護(hù)結(jié)構(gòu)相對(duì)安全，止水結(jié)構(gòu)不完整是事故重要的關(guān)鍵所在。因隨著開挖的不斷進(jìn)行，基坑內(nèi)外形成一定的水力聯(lián)系，在較高水頭壓力的作用下，坑外地下水滲流入基坑內(nèi)，水位下降，填土、淤泥質(zhì)土等地層發(fā)生固結(jié)、不均勻沉降明顯，周邊建筑物沉管灌注樁基礎(chǔ)受到較大的負(fù)摩阻力，共同對(duì)場地內(nèi)建（構(gòu)）筑物及地面形成不良的作用，導(dǎo)致建筑物不均勻沉降、開裂。因此，控制基坑外側(cè)地下水位下降，及防止基坑開挖過程出現(xiàn)大的水土流失，是基坑安全施工的關(guān)鍵所在[4]。

5 處理方案及效果分析

（1）袖閥管注漿止水方案：在注漿材料中加入30%的純粘土粉和5%的水玻璃，控制水泥漿的凝固速率，防止注入的水泥材料在沒有凝固的情況下隨著土層孔隙滲透漏失，而起不到良好的止水效果。同時(shí)，在基坑南側(cè)相應(yīng)區(qū)域，重新分別設(shè)置4個(gè)回灌井及水位觀測井，5m一個(gè)間隔布置，井深6m左右。施工結(jié)果顯示，采取措施后，地下水位得到了一定的控制。基坑西側(cè)側(cè)壁滲水問題有所緩解，保持水位穩(wěn)定在基坑開挖前的標(biāo)高。基坑西面進(jìn)行試挖觀測，當(dāng)土方挖至坑底，裸露一段時(shí)間后，坑內(nèi)除偶見局部土體有輕微浸水及積水現(xiàn)象，無管涌。施工開挖及排水過程中，基坑外側(cè)地下水水位未受影響，說明止水加固效果明顯。

（2）止水應(yīng)急處理方案建議：a.基坑開挖面范圍內(nèi)：提前挖開靠近圍護(hù)樁一側(cè)的一小部分土體，觀察有無局部漏水滲水現(xiàn)象，若有，對(duì)此埋設(shè)預(yù)埋管進(jìn)行注漿堵漏處理。b.基坑開挖面以下深部位置，由于深部土層堅(jiān)硬，旋噴樁止水方案不能較好的保證樁徑，旋噴樁樁長太長，圍護(hù)樁間間距較大，其垂直度和搭接半徑都也難以控制等，且在動(dòng)水中，旋噴樁成樁效果較差。若開挖過程中出現(xiàn)管涌及大的漏水現(xiàn)象時(shí)，必須及時(shí)回填反壓土體，同時(shí)沿基坑邊施做新型拉森鋼板樁，形成的止水帷幕密封性強(qiáng)，止水效果良好[5]。

（3）基坑土方開機(jī)坑底土建施工注意事項(xiàng)：

因本基坑底揭露土層主要為礫質(zhì)粘性土及全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，上述土、巖層局部含砂量較多，孔隙比較大，具若透水性和泡水軟化的特性，一旦土體開挖裸露時(shí)間較長，土面會(huì)產(chǎn)生明顯的浸水軟化現(xiàn)象，甚至有塌土發(fā)生。因此，為防止坑底土出現(xiàn)長時(shí)間裸露，帶來浸透擴(kuò)大化，引起管涌，導(dǎo)致水土流失，必須注意及遵守以下事項(xiàng)：

①開挖前必須按土建施工進(jìn)行要求，做好場地施工分區(qū)、分塊、分段施工，土方開挖必須與土建墊層施工密切配合，制定合理出土計(jì)劃。

②必須做好施工人員、材料及輔助設(shè)備的計(jì)劃及準(zhǔn)備，開挖至坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，必須先澆筑墊層，后支模、破樁頭處理。

③開挖達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高土面必須及時(shí)封閉墊層處理，防止土面層浸泡軟化及管涌或其他不利情況產(chǎn)生。

④施工期間應(yīng)請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)和資質(zhì)的監(jiān)測單位進(jìn)行全程監(jiān)測，盡早發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，處理問題，避免問題發(fā)展到嚴(yán)重程度。開挖施工過程必須加強(qiáng)基坑四周地下水水位變化及周邊建筑物的變形觀測，建立專人、專責(zé)監(jiān)管及巡查機(jī)制，出現(xiàn)異常，及時(shí)匯報(bào)，及時(shí)處理[6]。

⑤施工期間現(xiàn)場必須儲(chǔ)備一定量的止水材料和注漿設(shè)備，如水泥、鋼管、棉紗、木樁、鋼筋、鐵錘及高壓注漿泵等。

⑥應(yīng)制定詳細(xì)可行的施工預(yù)案，有專門的應(yīng)急管理小組等，出現(xiàn)險(xiǎn)情及時(shí)響應(yīng)。

6 結(jié)語

綜合以上分析，基坑周邊外側(cè)，地下水位下降較大時(shí)，引起地層固結(jié)沉降，軟弱地基土體固結(jié)下沉明顯，導(dǎo)致地面及建筑物基礎(chǔ)同步沉降，建筑物管樁基礎(chǔ)樁側(cè)產(chǎn)生不均勻負(fù)摩阻力，建（構(gòu)）筑物及地面沉降開裂。鑒于此，防止場地周邊地下水位下降，做好止水帷幕封閉，是解決本次引起基坑周邊建（構(gòu)）筑物沉降開裂等問題的關(guān)鍵。一旦周邊環(huán)境出現(xiàn)不均勻沉降，應(yīng)及時(shí)采取封堵漏水，地層注漿加固，回灌井保持水位穩(wěn)定等等一系列應(yīng)急措施。根據(jù)本案例處理結(jié)果，效果良好，保護(hù)了周邊建構(gòu)筑物及基坑支護(hù)安全。