朱光彬，祁廣攀，王 慶，趙志剛

（1.北京北投通城建設(shè)開發(fā)有限公司，北京 101100；2.河北宏安建筑工程有限公司 河北 石家莊 050031；3.山東省尚萊建筑工程有限公司，山東 濟(jì)寧 272008；4.中信國安建工集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

基坑開挖會對周圍環(huán)境造成影響，該問題日益突出，在基坑開挖時(shí)如何保護(hù)周邊的環(huán)境受到廣泛的討論［1］。在整個(gè)基坑開挖施工過程當(dāng)中，保證基坑開挖的安全，將基坑自身變形和周圍地表、建筑物、地下管網(wǎng)的位移形變量控制在安全的范圍內(nèi)顯得尤為重要。

本文從筆者所在項(xiàng)目的深基坑施工過程中面臨的實(shí)際問題出發(fā)，將“減少無對撐式深基坑支護(hù)變形量”作為本次研究的課題。對此問題進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查，分析產(chǎn)生問題的原因，制定相應(yīng)的對策，最終通過對策的實(shí)施來解決發(fā)現(xiàn)的問題。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

北京某一在建項(xiàng)目規(guī)劃總用地面積 62 686.9 m2，總建筑面積 110 530.5 m2，其中：地上建筑面積 78 619.0 m2，地下建筑面積 31 911.5 m2。

由于本基坑開挖面積大，東西向大跨度（約 160 m）無對撐，且基坑西側(cè)與既有學(xué)校距離近（約 6～8 m），需嚴(yán)格控制基坑變形量。因此控制好基坑支護(hù)體系的變形量為本工程的重點(diǎn)難點(diǎn)，如圖1 所示。

圖1 基坑支護(hù)平面圖

本工程面臨以下幾方面重難點(diǎn)：①本項(xiàng)目為北京精品住宅項(xiàng)目，公司要求工程質(zhì)量達(dá)到“長城杯”標(biāo)準(zhǔn)，爭創(chuàng)國家優(yōu)質(zhì)工程，建設(shè)單位也對本項(xiàng)目有較高質(zhì)量要求；②本工程工期為 723 d，且深基坑工程為整個(gè)工程的基礎(chǔ)，如果深基坑支護(hù)體系變形量大，必然造成工期拖延且提高項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)、增加成本，將會嚴(yán)重影響后續(xù)施工進(jìn)度；③基坑距離周圍建筑物較近且地質(zhì)情況復(fù)雜，基坑支護(hù)形式多樣化，東西向跨度大且無對撐，差異變形不容易控制。

項(xiàng)目部組織人員以支護(hù)樁樁號為劃分單元，以冠梁水平、垂直位移、立柱豎向位移、周邊管線位移和周邊建筑物沉降為數(shù)據(jù)依據(jù)，共 435 組數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了基坑試開挖區(qū)的支護(hù)體系變形量，具體數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 監(jiān)測點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)表

從統(tǒng)計(jì)表可看出，試挖區(qū)監(jiān)測點(diǎn)發(fā)生變形的點(diǎn)位較多，占 79.6 %。綜上 4 條原因，項(xiàng)目部選定“減小無對撐式深基坑支護(hù)變形量”這一技術(shù)問題作為研究重點(diǎn)。根據(jù)選題理由中的統(tǒng)計(jì)表，試開挖區(qū)段支護(hù)體系發(fā)生變形點(diǎn)位較多。但支護(hù)體系的變形量難以定量標(biāo)準(zhǔn)，小組成員開設(shè)了專項(xiàng)會議，討論判定標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)如表2 所示。最終確定了變形量預(yù)警值的 50 % 為判定標(biāo)準(zhǔn)，以此標(biāo)準(zhǔn)作為本次研究活動支護(hù)結(jié)構(gòu)變形量是否符合要求的判定依據(jù)。

表2 變形量判定依據(jù)討論表

根據(jù)上述判定依據(jù)，小組成員重新統(tǒng)計(jì)了試挖區(qū)監(jiān)測點(diǎn)位如表3 所示。

表3 試挖區(qū)監(jiān)測點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)表

由于工程的重要性，小組針對 4 月 8 日的調(diào)查結(jié)果，對深基坑支護(hù)體系各項(xiàng)問題合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，合格率按選題理由中小組討論出的變形量達(dá)到預(yù)警值 50 % 為判定標(biāo)準(zhǔn)，分別從“冠梁水平位移較大”“冠梁豎向位移較大”“周邊管線位移較大”“立柱豎向位移較大”“周邊建筑物沉降較大”五方面進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn) 51 個(gè)不合格點(diǎn)并將其做出排列圖，如圖2 所示。

圖2 深基坑支護(hù)體系變形問題排列圖

從排列圖2 可以看出：“冠梁水平位移較大”為主要問題，占累計(jì)頻率的 82.3 %，是無對撐式深基坑支護(hù)體系變形量大問題的癥結(jié)所在。此次研究我們設(shè)定的目標(biāo)為基坑監(jiān)測變形量小于預(yù)警值一半的點(diǎn)位占 98 %。

2 原因分析

2.1 原因分析圖

研究小組成員集思廣益，采用頭腦風(fēng)暴法從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測 6 個(gè)方面對“冠梁水平位移較大”進(jìn)行原因分析，并繪制成系統(tǒng)圖，如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)圖

小組成員對末端原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，共有 9 項(xiàng)末端原因，主要包括：管線埋地時(shí)誤挖、路面排水措施不完善、雨季抽水不及時(shí)、地表土體防滲漏措施未深化、基坑監(jiān)測方案不適宜、基坑開挖流程未優(yōu)化、角撐位置空間狹小、施工場地制約、操作人員對基坑特殊性不熟悉等。

2.2 確定主要原因

我們對以上 9 條末端因素進(jìn)行了逐條分析，以便確定哪幾條末端因素為要因。

2.2.1 管線埋地時(shí)誤挖

小組人員在基坑試挖區(qū)域調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在 3 4 8 ～366 # 灌注樁南側(cè)與 203～265 # 灌注樁西側(cè)排水溝施工時(shí)，由于灌注樁與帷幕樁間距小，個(gè)別位置存在挖掘機(jī)誤挖到帷幕樁，使帷幕樁樁頭發(fā)生輕微破損現(xiàn)象。帷幕破損容易導(dǎo)致樁間水土流失，進(jìn)而導(dǎo)致冠梁水平位移加大。

通過小組人員現(xiàn)場測量統(tǒng)計(jì)，帷幕樁樁頭輕微破損與否對冠梁水平位移無明顯影響，此問題非要因。

2.2.2 路面排水措施不完善

小組成員通過檢查發(fā)現(xiàn)，部分基坑周邊路面排水措施設(shè)置不合理，存在排水溝過窄和坡度過緩現(xiàn)象，應(yīng)在現(xiàn)場沖車泵、現(xiàn)場噴淋等部位加大排水溝寬度及坡度。調(diào)查分析，路面排水措施基本能滿足排水需求，此條為非要因。

2.2.3 雨季抽水不及時(shí)

在施工現(xiàn)場對雨后基坑周邊抽水作業(yè)進(jìn)行檢查。檢查部位為 201～292 # 灌注樁西側(cè)土體，共發(fā)現(xiàn)了 16 個(gè)積水點(diǎn)位。通過小組人員現(xiàn)場測量，施工現(xiàn)場雨季抽水及時(shí)，不同時(shí)間抽水對樁間水土流失沒有明顯影響。因此，雨季抽水不及時(shí)對主要問題“冠梁水平位移較大”無直接影響。此條為非要因。

2.2.4 基坑與帷幕間土體的防滲措施未深化是否造影響冠梁位移

小組人員在支護(hù)樁與帷幕樁間距大、小兩種情況下，分別抽取 20 個(gè)點(diǎn)位。對每個(gè)點(diǎn)位的樁間土滲水情況進(jìn)行觀察，記錄滲水與樁間土滑移情況。通過表格計(jì)算，間距大時(shí)，發(fā)生滲水和樁間土滑移的頻率為 35 % 和 20 %。間距小時(shí)，發(fā)生滲水和樁間土滑移的頻率為 10 % 和 5 %，繪制出柱狀圖，如圖4 所示。

圖4 柱狀圖

通過圖4 可看出，支護(hù)樁與帷幕樁間距大時(shí)，樁間發(fā)生滲水與土滑移的頻率明顯高于間距小的情況，兩者差別較大。因此，地表土體防滲漏措施未深化對主要問題“冠梁水平位移較大”有較大影響。此條為要因。

2.2.5 基坑監(jiān)測方案不適宜

本工程的基坑監(jiān)測方案編制嚴(yán)謹(jǐn)，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范的各項(xiàng)要求，能滿足本工程特殊工況的監(jiān)測工作?；颖O(jiān)測方案不適宜對主要問題“冠梁水平位移較大”無直接影響。此條為非要因。

2.2.6 基坑開挖流程未優(yōu)化

小組人員對試挖三個(gè)區(qū)段的冠梁位移變化速率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪制成柱狀圖如圖5 所示，可看出 94～128 # 支護(hù)樁段位移數(shù)據(jù)變化速率明顯高于其他兩個(gè)區(qū)段。小組人員通過討論溝通，發(fā)現(xiàn)此區(qū)段的開挖流程必須重新優(yōu)化，避免由于開挖流程不合理造成冠梁位移繼續(xù)加大。

圖5 冠梁水平位移變化速率圖

通過上述調(diào)查分析與現(xiàn)場測量，基坑開挖流程未優(yōu)化對主要問題“冠梁水平位移較大”有較大影響，此條為要因。

2.2.7 角撐位置空間狹小

小組人員在作業(yè)空間狹小位置隨機(jī)挑選 30 根支護(hù)樁，又在空間寬敞位置隨機(jī)挑選 30 根支護(hù)樁，逐根檢查樁身是否有破損露筋等機(jī)械碰撞現(xiàn)象。并記錄冠梁水平位移累計(jì)值＞5 mm 的支護(hù)樁，如圖6 所示。

圖6 樁身破損柱狀圖

通過圖6 可看出，施工作業(yè)面狹小時(shí)，發(fā)生樁身破損與位移過大的情況要多于施工作業(yè)面寬敞位置，兩者差別較大。因此，角撐位置空間狹小對主要問題“冠梁水平位移較大”有較大影響，此條為要因。

2.2.8 施工場地制約

經(jīng)檢測分析有臨時(shí)堆載與否，監(jiān)測點(diǎn)的冠梁累計(jì)位移量基本差別較小。因此，施工場地制約對主要問題“冠梁水平位移較大”有較小影響，此條為非要因。

2.2.9 操作人員對本基坑特殊性不熟悉

通過小組現(xiàn)場檢查，施工現(xiàn)場操作人員基本能通過考核，未通過考核的作業(yè)人員業(yè)實(shí)際操作水平較高。因此，操作人員對工程特殊性不熟悉對主要問題“冠梁水平位移較大”影響較小，此條為非要因。

2.2.10 要因確定

通過對以上 9 條末端原因進(jìn)行逐一確認(rèn)，小組共找出 3 條主要原因，基坑開挖流程未優(yōu)化、角撐位置空間狹小、地表土體防滲漏措施未深化。

3 制定對策

3.1 對策表

小組成員針對 3 條要因，制定了對策，如表4 所示。

表4 對策表

3.2 對策的實(shí)施

3.2.1 細(xì)化施工方案

明確作業(yè)空間大小所對應(yīng)的挖機(jī)型號，角撐位置作業(yè)時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場指導(dǎo)管理。

小組成員在施工圖紙上對空間狹小區(qū)域做出了劃分，具體劃分見下圖。對應(yīng)圖紙劃分區(qū)域，在施工現(xiàn)場做出明顯警示標(biāo)識。針對施工操作空間大小合理安排挖機(jī)型號，制定合理開挖方法做出排班計(jì)劃表，根據(jù)計(jì)劃表做好每次的班前教育。每隔一周對現(xiàn)場操作人員進(jìn)行培訓(xùn)講解，并組織考試，考試不通過人員必須進(jìn)行二次教育?，F(xiàn)場作業(yè)時(shí)，加強(qiáng)指導(dǎo)工作，有問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)，避免類似問題的再次發(fā)生。

3.2.2 按本工程特殊性優(yōu)化土方開挖整體流程

根據(jù)現(xiàn)場基坑周邊實(shí)際情況確定優(yōu)化區(qū)域，按實(shí)際施工需求優(yōu)化開挖出土順序及流程用優(yōu)化開挖流程后的開挖方案指導(dǎo)出土施工。

3.2.3 深化帷幕樁與支護(hù)樁間地表土的防滲漏措施

統(tǒng)計(jì)確認(rèn)本基坑帷幕樁與支護(hù)樁距離較遠(yuǎn)部位，并在支護(hù)圖紙中標(biāo)注。針對標(biāo)注的部位，制定具體深化措施在原設(shè)計(jì)給定旋噴護(hù)坡范圍外，增加防滲措施，具體做法為掛網(wǎng)噴細(xì)石混凝土，厚度 50 mm。

4 結(jié)語

本工程具有基坑開挖面積大，東西向大跨度、無對撐，且基坑西側(cè)與既有學(xué)校距離近的施工難點(diǎn)。通過細(xì)化施工方案，明確作業(yè)空間大小所對應(yīng)的挖機(jī)型號，在角撐位置作業(yè)時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場指導(dǎo)管理，并按本工程特殊性優(yōu)化了土方開挖整體流程，深化了帷幕樁與支護(hù)樁間地表土的防滲漏措施。通過以上研究、分析并實(shí)施，減小了本工程支護(hù)體系整體變形量，達(dá)到了“基坑監(jiān)測變形量小于預(yù)警值一半的點(diǎn)位占 98 %”這一目標(biāo)。本項(xiàng)目也取得了“結(jié)構(gòu)長城杯”的獎(jiǎng)項(xiàng)，得到了質(zhì)監(jiān)站、總公司、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位等各方的肯定。Q