动态设计及信息化施工在基坑支护中的应用

杜志娥

1 工程概况

某二期工程1号～4号楼为高层商住楼，地下2层，地上33层，建筑总高度为98.2m。总建筑面积 106 199.19m2。基坑长300m，宽34m，深10m，属深基坑。基坑南侧紧邻新修市政道路，市政管线密集:离基坑最近的通气阀门连件管，基本处于红线处，供电涵洞离外墙边线约4m，内径700的污水水泥管离基坑边约9m，路中9m×2m污水涵洞边线距基坑边约18m;距基坑边2m为高度5m～7.5m钢结构广告牌。基坑北侧为市政排洪、排污渠，开始为枯水渠，后期因灌溉农田，水渠通水。

2 场区工程地质情况

该工程场地地形基本平坦，绝对标高介于775.724m～777.173m之间。场地地基土自上而下大致可分为7层:第①层为素填土，分布不太普遍;第②，④，⑥，⑦层为粉土、粉质粘土;第③，⑤层为两个细砂层，分别位于14m与17m～18m之间。场地首层地下水为上层滞水，初见水位埋深为自然地面下3.0m～3.5m，稳定水位埋深为自然地面下3.2m～4.2m。

3 动态设计

基坑支护采用水泥土搅拌桩作为止水帷幕，土钉墙结合预应力锚索方案。东、西、北三面采用两排搅拌桩帷幕结合放坡，东面煤气管道处采用高压旋喷桩加两道锚索;南面为防护重点，采用四排搅拌桩，中间两道煤气管道局部采用高压旋喷桩。

结合周边环境条件，认真查明地下管线的分布，注意采用合适的成孔方法和注浆压力，避免损坏管道设施。由于土质灵敏度较高，土的工程性质较差，注意锚索和土钉的成孔方法。局部搅拌桩无法施工地段，采用水泥土高压旋喷桩替代;对土钉和锚索进行现场抗拔试验，以验证其是否达到设计要求。

科学制定本基坑土方开挖方案，保持土方开挖的均衡;在施工图阶段应对支护设计方案进一步细化，按GB 50497-2009的要求加强监测，进行动态设计与信息化施工相结合。

4 信息化施工

4.1 变形监测

针对该基坑南侧紧邻市政道路，且市政管线密集，北侧为市政排洪、排污渠等特殊情况，在基坑南侧的市政路面设12个沉降观测点，并在坑壁设置16个水平位移测点，加强变形观测，以确保基坑支护结构、市政管道、道路的正常状态。在基坑开挖期间，基坑南侧变形量最大达到2cm/d～3cm/d，基坑顶累计变形达6.5cm。主要原因是刮大风时广告牌特别兜风，对基坑产生较大动荷载的不利影响，大风过后，根据监测数据，变形趋于稳定。后拆除广告牌，彻底消除广告牌对基坑的不利影响。基坑北侧在土方开挖至最后一步及施工最后一步锚杆时，因北侧河渠通水，灌溉农田，使基坑边土层含水量增大，导致喷锚侧壁出现渗水点;坑底最后一步未喷锚，局部出现流泥、流砂现象。水平位移由基本稳定突增至6cm～7cm，最大沉降量突增至8cm～11cm，均超过最大预警值。后采用水泥反压，局部变形大的部位增加预应力锚索等，使变形逐渐趋于稳定。

4.2 原因分析

1)基坑南侧。土方开挖前，因煤气公司改造，将原位于帷幕虚桩顶-2.5m的煤气管道抬高1m，并回填虚土;同时由于外墙尺寸的外扩，使煤气管道上部土方由放坡开挖改为垂直开挖。开挖第一步土方时，正逢雨季下雨，煤气管线上、下回填土方出现下沉，使紧邻基坑边煤气管道产生变形，对基坑产生不利影响。基坑底的相对标高为-10.45m，与晋阳街自然地面高差为10.45m，基坑比原设计9.45m加深约1m。由于紧邻基坑南侧水、电、气、涵等市政管网较多，距离较近，且埋深均在4.5m以上，为避免打穿市政管网，将第一、二道锚杆长度不能按原设计院实施，由于管线影响，3m处第一道预应力锚索标高降到4.5m，2.5m以上(搅拌桩以上)人工回填土松散，约束性差。以上为基坑支护设计方案在施工过程的变更部分，使原设计方案的安全性减弱，对基坑产生不利影响。基坑南侧距基坑边约2m为高度5m～7.5m钢结构广告牌围挡，特别兜风，动荷载大，风载通过广告牌基础，使基坑上部发生位移，特别是在大风或连续降雨时位移更加明显(大风时基坑上部位移达到3cm～5cm)。由于工期紧张，每步未达到龄期或强度要求就进行下步开挖;同时，未严格按规范要求进行土方开挖，基坑开挖应分段分层，分段长度不能超过20m，软土每步开挖深度不应超过1.5m。施工队伍在施工过程中，局部地段连续成孔，对含水量高、灵敏度高的土层有一定扰动，对便道下沉、变形造成一定影响。新修道路便道距基坑较近，且为填方区，管道局部有漏水点，管道上回填土不密实，沉降不均匀，对于刚性路面在车载作用扰动下，会有裂缝产生。

2)基坑北侧。由于施工场地需要，基坑开挖线南移，距离帷幕桩10m左右，基坑北侧帷幕桩顶标高低于场地自然地坪。河渠通水，使帷幕桩顶上面土质由非饱和土变为饱和土，基坑北侧喷锚面锚杆、锚钉部位出现渗水。基坑北侧施工路面下，对应每个单元均有一条南北向穿线管沟，水渠水位上升，水压加大，穿线管沟(尤其穿线管)处形成一条渗水通道，造成北侧帷幕出现多处漏水点，局部产生裂缝、变形。河渠存水时间太长，由于渗水影响，基坑土软化变形，在进行坑底最后一步土方开挖时，导致坑底出现流砂、流泥现象，影响安全。

4.3 处理措施

1)基坑南侧。对变形的煤气管线，在管线上面进行卸土，下面堆土反压，同时对变形较大处用钢绞线、花篮螺杆进行拉紧、加固，人工尽量使其恢复。同时，在进行下步土方开挖前，在基坑边打入长4m，间距500mm钢管，作为对煤气管线的预支护。由于各种原因，土方不能外运，成孔工艺由人工成孔改为机械成孔，在施工过程中对灵敏度高的原土扰动较大。设计要求施工队伍严格按施工工艺进行施工，打孔速度不要太快，根据现场实际情况进行间隔跳打，以便减小对原土的扰动力。成孔以后要及时完成一次注浆，严格控制水灰比，水灰比控制在0.5，注浆浆液要稠并加早强剂或速凝剂，3 h～4 h内初凝。同时喷射混凝土材料中掺入水泥量为3%的早强剂。基坑东侧洗车水池内的水要抽干净，对已变形的裂缝部位要及时封堵灌缝，避免雨水的渗透影响基坑;基坑内侧积水应尽快疏干，避免产生坑前土软化导致围挡结构位移。拆除广告牌，减小风荷载对基坑上部变形的影响;在东南角地面下1.5m处设置一道钢管角撑加固。加强变形观测，在帷幕桩上、中、下部位分别设置观测点，基坑的变形观测及时准确，并及时分析变形情况。发现变形突变，应及时通知施工人员撤离现场，并通知设计单位提出处理意见。必要时应备些材料，出现问题必须采取反压措施，项目部编制应急方案，并严格按方案执行。2)基坑北侧。开挖穿线管沟对应帷幕桩部位，暴露出原水泥土，用混凝土或灰土回填密实，管与线间用防水材料等塞死。加强基坑降水，土钉墙下基底出现出砂、出泥段采用放台处理，不具备放台条件处采用袋装砂子对基底边缘进行反压，以防出现基坑涌砂，造成基坑失稳。变形大且出现裂缝处在坡口下1.8m处设置一道预应力锚索，长度为15m，水平间距变更为1.5m，倾角为10°。在河渠南侧的自然地坪挖明沟进行排水，定时将河渠溢出的水从集水坑抽掉。加强变形观测，后面工期还长，北侧有水，冬施期间易冻，混凝土面易顶起来，观察渗水情况，应引起注意。为动态设计、信算化施工提供依据。

5 结语

基坑支护的动态设计，施工单位的信息化施工，能很好地将设计、施工与监测紧密相连。施工单位通过监测指导施工，设计单位根据监测结果及施工现场的具体情况修改、完善原设计，能更有效的将深基坑在整个施工过程中处于安全受控状态，避免造成不必要的工程造价的浪费与损失。

[1]杜曰武.基坑支护技术若干问题的思考[J］.山西建筑，2011，37(1):53-54.