城市复杂环境深基坑施工管控要点--中国期刊网

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城市复杂环境深基坑施工管控要点

发表时间：2021/5/24 来源：《基层建设》2021年第2期作者：牟纪为朱磊纪芳芳

[导读] 摘要：随着城市建设发展逐步加快，越来越多的项目选址在城市复杂周边环境中，处在软弱土层，周边常有地铁、超高层建筑、复杂城市管线等情况，如何在基坑施工中确保结构满足地下结构结构要求，保证基坑安全，确保周边结构安全是基坑设计中的一项重要问题。

        中国建筑第八工程局上海公司江苏无锡
        摘要：随着城市建设发展逐步加快，越来越多的项目选址在城市复杂周边环境中，处在软弱土层，周边常有地铁、超高层建筑、复杂城市管线等情况，如何在基坑施工中确保结构满足地下结构结构要求，保证基坑安全，确保周边结构安全是基坑设计中的一项重要问题。本文主要以长江三角洲城市区域软弱地基施工为例，浅谈深基坑施工时可能发生的问题及处理方法。
        关键词：深基坑；城市地区
        1.施工环境
        以江苏某项目为例，项目基础为桩筏基础，筏板最厚处达1.8m。存在软弱地基及分布不均的潜水，项目原址为古河道，下部沉积物多，土体含水率高，部分土体在验槽中呈现弹性土的性质。项目周边有地铁轨道线高架地铁站及市政箱涵。周边有高层及在建超高层建筑。场地有地下涵洞，基坑最深处低于现场边坡上口线17.2m。
        2.施工要点
        2.1 临近地铁基坑施工要点
        基坑临近地铁且为软弱土质的情况下，长江三角洲地区此类土体的含水率往往也很高且超过土壤液限。地铁侧基坑常为重要性等级一级、复杂场地二级、复杂地基二级、勘察等级甲级。临近地铁侧对边坡侧移及控制地铁沉降要求较高，一般需设置角撑及斜撑。
        在施工中，临近地铁侧基坑支护一般按以下步骤，如图所示

        临近地铁基坑围护结构施工流程
        止水帷幕作为隔离基坑与地铁侧土体自由水、保证地铁侧土体稳定性的一种方式，可能在施工中出现以下问题：
        1、止水帷幕施工质量不易检验导致施工后质量不达标，出现渗水无法满足预期效果；
        2、止水帷幕施工中遇市政线路、国防光缆等复杂情况，或存在地下涵洞无法正常开展施工；
        3、场地受限止水帷幕施工中无法完成场内封闭。
        故部分情况下，由于施工风险或施工要求高止水帷幕无法完全展开施工则需结合井点降水设计围护。井点降水并不利于周边地铁结构，降水对埋置较浅的摩擦桩地铁结构易造成沉降。
        同时，基坑支护也相当重要，地铁铁轨偏差范围普遍为方向±1mm，高程±2mm，尤其是对于无砟轨道，其轨道变形调整工艺复杂，要求更高。就实际施工而言，保证在全结构施工完成后位移及偏差不变是相当困难的。围护桩的变形和位移、前期排水固结形成沉降槽、斜支撑的弹性变形往往能保证基坑的变形速率不超标，无法保证基坑的累计位移不发生改变。
        故地铁侧围护施工中须重视基坑监测及变形控制，在仔细勘察计算的基础上严格控制施工中变形，确保围护安全。
        2.2 临近地下箱涵基坑施工要点
        在长江三角洲地区，存在大量人工开挖的地下水系，以地下箱涵为主。地下箱涵存在以下几个特点：
        1、设计中不考虑侧移；
        2、地下箱涵结构设计中没有坚实基础，仅有垫层；
        3、箱涵施工中及投入使用后密闭性难以保证，结构常有渗漏点；
        4、箱涵往往对应附近有河流，当暴雨来临时易发生倒灌；
        5、施工道路往往跨越箱涵顶部。施工车辆可能对箱涵结构造成损坏。
        故施工中须考察箱涵结构，估测可能发生的位移变形以及验算结构承载能力。实际施工中发现：在枯水期箱涵整体质量较轻，易发生侧移；在丰水期箱涵整体质量较大，增加了底部摩擦力，侧移较小。
        为确保围护安全且不影响市政结构安全，须考虑围护结构与箱涵的安全距离，避免整体失稳。同时，考虑箱涵顶部承载能力时，可参照《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015设计荷载及市政涵洞设计计算文件综合考虑顶部可承受荷载。
        当发生结构侧移时，应尽快采取措施，侧移后变形速率将会变大，有可能转变为扭转失稳，可考虑增加顶部荷载，保持结构荷载，增加底部阻力。必要时考虑挡土墙顶或锚索牵拉的方式，保证结构安全。
        2.3 超高层建筑基坑施工要点
        超高层建筑基坑施工是一项常遇且成熟的施工技术，施工中重点是控制边坡变形。为降低结构造价围护结构常采用多层锚拉桩用等值梁法计算。
        土层锚杆具有以下两方面作用：
        1、减少支挡结构的截面，降低支护结构造价；
        2、使悬臂支护结构无法实现的支护成为可能。
        下列情况不宜使用土层锚杆
        1、当基坑附近的既有建筑基础较深，锚杆施工时可能影响其安全；
        2、对软土场地的基坑，应慎用土层锚杆。
        在长江三角洲地区，由于高层超高层结构基础受力分散在底部百米计较大范围，相对围护土体的受力较小，但高层超高层结构地下结构复杂，施工前须综合考虑已有结构状况再进行施工，保证不对已有结构造成损害。
        2.4 长工期项目基坑施工要点
        根据建筑工程管理的一般设计要求，临时基坑设计边坡使用寿命为2年左右，实际上由于工程项目本身的性质因素影响，会导致基坑边坡经常处于极限承载力状态，以及由于资金或突发事件导致的工期延长。基坑边坡尤其是非放坡式的边坡，在经历长期暴露、裂纹高度发展、结构部分变形的情况下，基坑边坡在实践中易处于临界状态。传统的计算方式在这种情况下已无法正常进行基坑设计或基坑设计后冗余量非常大导致物资材料浪费。因此此种情况是工程施工中必须考虑的。
        停工的所造成的影响是可怕的。在基坑临时设施施工完成并基坑开挖后全面停工会有两点不良因素：其一，全面停工很大因素是资金流无法保证，若不能及时补足资金，当基坑围护结构达到使用年限要求时，将存在重大安全隐患；其二，全面停工将伴随分包进退场的情况，若基坑围护结构未完全施工完成即投入使用，其受力不合理、结构不达标也将是重大安全隐患。
        故工期项目的基坑工程，须综合考虑基坑的使用寿命、场地面积、资金情况、存在风险。建立一整套行之有效的工期保障措施，才能够有效避免事故的发生。
        3．结语
        随着建筑技术的发展，地下结构是现代建筑结构必不可少的一部分，起到平衡开挖土体荷载与建筑自重的作用，有利于抵抗沉降，并拓展了建筑空间。但随之而来的深基坑开挖造成了不少事故的发生。岩土施工的风险性和未知性很大，需要随时检测，随机应变。随时检测是岩土工程施工安全的重要保证，勘察和设计是岩土工程施工的指向标，做好建筑就要做好基础工程第一步。
        参考文献：
        [1]JTG D60-2015，公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2015.
        [2]吴兴序主编.基础工程[S].成都：西南交通大学出版社，2007.