深基坑排桩与锚索支撑体系超年限使用的安全技术措施

鲁能勇 胡平

在项目实施过程中，由于各种原因造成部分工程在支护体系完成后，土方开挖完成后停止后续施工作业，造成基坑超设计年限使用的现象。基于成都某项目深基坑超设计年限使用的重大隐患问题，提出了安全检查要点和技术措施，保障了施工安全。为类似工程的安全隐患排查和管控提供参考借鉴。

深基坑支护； 超年限使用； 安全检查要点； 技术加固

TU94+2 A

［定稿日期］2022-01-11

［作者简介］鲁能勇（1975—），男，本科，一级建造师，高级工程师，主要从事工程项目管理研究；胡平（1986—），男，本科，高级工程师，注册安全工程师，安全评价师，一级建造师，主要从事建筑工程管理、建筑施工安全管理工作。

近两年房地产行业形势剧变，部分建设单位由于资金不足、规划调整、设计变更、土地转让、或同一基坑分多个标段依次施工等因素，造成部分工程在支护体系完成，土方开挖完成后停止后续施工作业。由此形成了一部分具有较大深度的超设计年限使用的基坑。但是基坑支护结构作为临时性结构，其设计使用期限通常为1～2年，长时间的搁置以及深基坑周边环境的不断变化，将导致深基坑开挖与支护的难度愈来愈大，其危险性也大幅提高［1］。后期可能将造成安全监管责任主体缺失缺位，安全措施落实难度增大，深基坑可能成为大家容易忽略的重大隐患。

作为建设者要管控住工程重大隐患问题。从项目实施的安全性和经济性为出发点，既要保障人们的生命和财产安全，又要避免盲目的基坑回填再开挖的巨大浪费，要有效、正确地对超年限使用的基坑进行安全管理。本文基于成都某项目深基坑支护超期使用的重大隐患问题，通过深基坑周边环境检查，基坑检测、鉴定等措施，汇总基坑监测数据并进行分析总结等措施;提出了安全检查要点和技术加固措施，保障了施工安全。

1 项目概况

1.1 工程简介

拟建的某项目位于成都市成华区。自2018年12月开始围护桩施工，到2019年4月施工土方开挖至设计标高-21.5 m和支护结构完成后停止施工。根据建设单位设计变更，施工部署调整后，划分为4个备案标段依次施工。至2021年12月，项目未完成地下基坑工程，基坑区域有1/2区域处于停工状态。

项目占地面积29 633.05 m2，总建筑面积324 450.85 m2，其中地上220 078.59 m2，最大建筑高度154.75 m建筑層数44层，采用核心筒+框架剪力墙结构。地下104 372.26 m2，地下室4层，局部5层（含夹层）。基坑大致呈矩形，东西长322.40 m ，南北宽83.41 m，基坑裙楼区域开挖标高-19.50 m，主楼区域开挖标高-21.50 m。基坑安全等级为一级。

1.2 周边环境和工程地质情况

本工程场地南侧为市政道路，有规划地铁隧道8号线和地铁站出口，东侧、西侧为市政道路，北侧为高层建筑。影响最大有南侧的一根污水管和南侧的地铁8号线换乘车站和地铁线，污水管管底标高-6 m，管径1.4 m，距离地下室外墙线3.2 m；8号线隧道线边缘距离基坑边缘约42.15 m。周边环境如图1所示，基坑支护和地下隧道及污水管的位置剖面如图2所示。

勘探深度内，场地地层从上至下依次为：第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）和白垩系灌口组（K2g）泥岩。

2 基坑支护体系

2.1 基坑支护方案

本项目支护体系采用排桩+内支撑和锚索支护体系结构形式，基坑大部分区域采用排桩+内支撑体系进行支护，支护结构2层。桩为1.2 m ，桩长度为25.7～29.7 m，桩左右间距1.6 m，桩间间距2.0 m。同时为有效控制变形，在靠近东侧、西侧区域采用排桩+预应力锚索支护结构，桩长为25.2～270.2 m，1.2 m，桩间距2.2 m。基坑共计509根支护桩，82根立柱桩。支护结构平面如图3、图4所示。

鉴于该项目位于城区，周边有高层建筑和地铁隧道以及市政污水管道等建构筑物，根据地勘资料，本场地砂层分布较广，厚度较大，在锚索的选择上选择大孔径锚索，在保证锚固力的前提下，减小锚索长度，最大限度减小对周边建筑管线的影响。双排桩+锚索剖面如图5所示，单排桩+支撑剖面如图6所示。

2.2 降水排水体系

（1）沿基坑周边布设45口降水井，降水井平面布置如图7所示，井深30.0 m，间距约20.0 m。降水井和回灌井内径不小于300 mm，井泵流量不小于30 m3/h，扬程不小于30 m。

（2）场地周边根据现场情况设置沉砂池。所有降水井滤管外包扎1层尼龙丝布，再在外面包扎2层尼龙窗纱，正常抽水时含砂量控制在万分之一以内（图8）。

（3）坡底设置排水沟，尺寸370 mm×400 mm，坡顶围墙以内采用C15混凝土封闭，厚度100 mm。

3 基坑安全性技术措施

该基坑从完工到使用已经超过2年，根据设计规范中指出“永久性锚杆为设计使用期超过24个月的锚杆，临时性锚杆为设计使用周期不超过24个月的锚杆”［2］。同时已经超过了临时基坑的设计使用年限，需要对基坑采取安全技术措施，为后续正常使用提供技术支撑和处理建议。本项目采取资料核查、现场检查（第三方监测和安全评鉴定）方式。

3.1 资料核查

3.1.1 设计资料符合性

查阅有资质的设计单位提供的基坑完整的设计资料图纸以及项目降水和基坑支护工程设计施工图。周边均布荷载15 kPa，设计使用年限2年，考虑了在南侧有地铁8号线等因素，在邻近地铁侧局部采用双排桩+预应力锚索，局部采用钢筋混凝土对顶撑和角撑方式，资料设计依据和环境考察充分性与现场实际相符合。

降水井方案选用管井+明排的降水措施疏排地下水。经查看施工现场的降水设施，位置和型号与设计相符合，运行正常，降水井出水清澈、无明显夹砂情况，满足要求。

3.1.2 监测和第三方检测

支护桩的水平位移（侧斜）监测是深基坑监测的重要内容，通过侧斜监测可了解基坑不同阶段下的护桩沿深度方向的水平位移情况，确保基坑支护结构和周边环境的安全［3］。查阅有资质的第三方的基坑监测平面布置如图9，按照监测点位对监测数据进行计算分析，各个观测点的变形监测曲线（图10）与报警监控值对比，同时变形量在规范规定的允许范围内。未见异常，该项目监测对象变形稳定。

基坑水平位移累计变化最大点为S27，累计位移值为19.7 mm，在地铁8号线一侧；基坑竖向位移累计变化最大点再S16，累计变化值-10.7 mm，在地铁8号线一侧。均未超过报警值，基坑处于安全状态。

对工程的441根桩身完整性进行低应变试验检测，基本桩身完整，其中1根桩身有轻微缺陷，为二类桩，其余均为一类桩。

4 现场安全检查检验要点

4.1 基坑周边情况调查

施工单位应安排专人对深基坑进行环境检查，主要检查基坑周边裂缝，积水处理，周边道路裂缝，原有建构筑物的倾斜、沉降，有无新裂缝等情况。基坑现场勘察与调查范围应超过基坑开挖边线之外，且不得小于基坑深度的2倍［4］。本项目要检查基坑周边43 m范围内的重要建构筑物和道路的沉降、变形、裂缝、倾斜等情况，项目基坑边缘距离地铁隧道的距离约42.6 m，在监测范围内，因此应重点检查地铁车站外部地面，内部紧挨基坑一侧墙地面有无裂缝和沉降情况；地铁构筑物设置监测点数量和位置应符合要求，监测点位正常。加强对基坑边积水、基坑四周侧壁裂缝隐患排查。

深基坑变形情况与基坑周边环境有关，临近道路和建筑一侧变形较大;桩顶锚索能有效控制基坑顶部水平位移，环梁内支撑能有效控制基坑深层水平位移;支护桩深层水平位移图线大致为弓形，最大侧移小于软土地区的统计结果，车辆荷载会加剧蠕变效应［5］，要密切关注周边建筑和道路的通行情况。应在项目周边设置变形监测点和沉降观测点，北侧道路和南侧道路是混凝土罐车和大型载重车辆的主要通道，应重点巡查基坑南、北侧冠梁裂缝、沉降情况。

4.2 基坑支护结构检测

在基坑长边方向，基坑搁置前后的桩顶水平位移增量大致相当；而在基坑短边方向，基坑搁置后的桩顶水平位移增量远大于搁置前的位移增量，说基坑长期搁置对短边方向的桩体变形影响更大［6］。因此本项目设置有变形监测点39个、沉降观测点39个，桩体应力监测点10个，变形监测点10个；通过目视观察和工具测量基坑各支护桩冠梁尺寸、桩平面布置、桩直径尺寸、桩间距、锚索布置，钢筋混凝土内支撑符合设计要求。

对钢筋混凝土内支撑尺寸、混凝土抗压强度及钢筋保护层厚度进行验证性检测，对格构式角钢、尺寸及布置进行验证性检测后，检测结果如表1～表3符合设计要求。

4.3 基坑排水检查

项目設有降水井监测点20个，通过检查内容：①基坑顶部边缘积水情况；②桩间面层是否存在明水；③主楼底板下部区域是否有明水，汇水情况；④格构柱底部积水情况。并对以上检查内容进行逐一确认；⑤降水井运行状况，发现有局部存在水泵少量损坏，顶部降水井未遮盖一般隐患，通过整改后符合安全要求。

4.4 内支撑所属钢构件检查

项目设置有立柱桩监测点20个，通过检查内容：①钢立柱场区有无出现不均匀沉降、开裂情况；②格构柱有无屈曲或倾斜情况；③格构柱基础稳定性情况；④格构柱锈蚀状况，锈蚀深度在0.2～0.4 mm之间。采用里氏硬度计对钢构件抗拉强度进行推定，格构柱强度基本满足设计要求，内支撑及格构柱符合安全要求。

4.5 锚索预应力检查

预应力锚索主要起到限制支护桩变形的作用， 并与支护桩组合形成桩锚支护体系。其失效后，将无法保证被加固体的稳定性和安全性［7］；所以对锚索预应力的检查是评估该基坑安全性的重要依据之一。

锚索预应力损失随时间逐渐变化，分为前期预应力快速下降阶段，预应力上升阶段，预应力稳定阶段，基坑超期服役的锚索预应力在后期趋于稳定，损失量在40%左右［8］。

本项目在西侧区域和东侧区域共设有8个锚索拉力监测点，设置在桩身上，对工程锚索试验检测，在试验荷载下（设计值1.2倍），锚头位移均保持稳定，所测得的弹性总位移，超过该荷载下杆体自由段长度理论弹性伸长值的80%，且小于杆体自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长值，锚索拉力监测不低于控制值的70%；测得锚索拉力满足设计要求。

5 安全技术措施和建议

（1）对于基坑超设计年限使用，要对锚索钢绞线、锚具及垫板、钢立柱的防腐问题进行防锈处理；若根据监测锚杆拉力降低后，基坑的水平位移和沉降均有所增大，但增幅不大。所以对基坑支护安全性的，要关注如果锚杆轴力继续降低，基坑水平变形、坡顶沉降将进一步加大，将造成基坑安全性继续降低，需要重点关注［9］，采取进一步的安全措施。

（2）在施工过程中，要加强基坑支护结构短边方向的桩体变形监测。基坑现场勘察与调查范围应超过基坑开挖边线之外，且不得小于基坑深度的2倍；加强对于周边环境的变形监测和环境巡查工作。

（3）在重点注意基坑影响范围内的环境变化，如新建建构筑物、临边堆载、地下隧道、管线施工情况；对受外部施工扰动的锚索部位进行复张拉锁定，不能满足原设计要求的采取补打、替换等有效加固措施。

（4）在项目施工过程中，后期若出现监测点位移量超过或接近报警值的区域，在基坑加固完成前，应在坑脚采用沙石带回填反压，反压高度不少于支护桩高的1/2，坡度应小于30°。

（5）对桩间挂网喷混凝土层空洞、露筋部位进行复喷；锚板与旋挖桩之间的空隙采用素混凝土找平。

6 结论

基坑超期使用后应重新制定专项方案，落实基坑施工过程的中巡查，第三方定期监测，每年进行基坑安全性鉴定措施；同时制定详细的基坑安全应急处置预案，定期进行全面演练。通过以上安全技术措施的实施，可保障基坑超期使用的安全。

参考文献

［1］ 薛丽影，杨文生，李荣年.深基坑工程事故原因的分析探讨［J］.岩土工程学报，2013（S1）.

［2］ 岩土锚杆（索）技术规程： CECS22-2005［S］. 中国工程建设标准化协会.

［3］ 王超， 朱勇， 张强勇， 等. 深基坑桩锚支护体系的监测分析与稳定性评价［Ｊ］．岩石力学与工程学报，2014（S1）.

［4］ 建筑基坑支护技术规程： JGJ120-2012［S］.

［5］ 江杰， 肖萌， 刘智勇， 等. 复杂环境下多种支护结构并存的深基坑监测分析［J］. 广西大学学报（自然科学版）， 2018（1）.

［6］ 张兆龙;超期服役深基坑的变形特性分析及稳定性评估［J］.水利与建筑工程学报，2019（2）.

［7］ 韩健勇， 赵文， 贾鹏蛟，等. 局部锚索失效下桩锚支护体系深基坑力学响应分析［J］.东北大学学报（自然科学版），2018（3）.

［8］ 毕元领.超期使用基坑中锚索预应力的损失问题分析［J］. 中国建材科技，2019（3）.

［9］ 张钦喜， 吴浩， 晁哲. 超期服役基坑的监测及数值分析［J］. 岩土工程技术，2017（４）.