黄建华
上海建工一建集团有限公司 200120
摘要：随着现代城市的建设发展步伐急剧加快,城市的各类建筑工程数量不断增多,导致深基础工程越来越大,基坑深度也越来越探,不仅如此,随着城镇化率的逐年提高,一些山区城市也不断进行新城区开发,应运而生的便是山区坡地上的深基坑工程的出现.山区坡地上的深基坑工程与一般深基坑工程不同,由于其场地地形地貌的局限性,比如场地标高相差较大,周边环境较复杂，作业面狭小等,根据基坑工程的不同特性选取相适应的支护结构进行支护就变得尤为重要,对此,以宜宾市岷江新区南片道路管网、排水等基础设施项目排水管涵基坑开挖过程为实例，研究山区城市深基坑边坡支护施工若干技术要点。
关键词：山区市政；深基坑；高边坡；监控量测；支护方式
1 项目简介及地质情况
1.1 工程概况
地理位置：本工程位于四川省宜宾市岷江新区起步区南片道路管网等基础项目内，具体位置位于7号线KO+500至K0+830段，西侧连接待建酒都大道（原设计1号线），南侧是在建宜宾成都外国语学校，北侧是已拆迁完成的待建地块，东接在建6号线道路。
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现场地理位置示意图
周边环境：本工程周边环境北侧是高边坡未开发地块，边坡已按设计图纸完成，南侧紧靠宜宾成都外国语学校在建工地，西头和东头是在建市政道路。本工程施工过程中处于交叉施工中，北侧待开发地块是高边坡，东、西、南三侧在建施工尚未完成，无可利用道路，进出极为困难。该箱涵处于最低出水口位置，四周汇水由此排出，雨季施工难度大。箱涵埋置较深，沟槽开挖平均深度路基以下为9.5米，道路窄，总宽度24米，可利用的作业面有限。
1.2地质情况
宜宾地区位于新华夏系四川沉降带之西南，北邻威远辐射状构造，西南接沐川-马边莲花状构造，东部毗川东褶带帚部。距离场地较近的主要地质构造为宜宾背斜，为观斗山压性断裂，走向45°，长度约26km，方向为北西，倾角25~60°，断距50~450m，为平行轴线，主要特征为同向压性断裂，切割轴线，形成100~200m的陡岩。
场地位于宜宾背斜北西翼，岩层产状300°～315°∠33°～54°，呈单斜产出。场区见两组主要构造裂隙：裂隙①产状300°∠39°，裂面平直，延伸长大于2m，间距大于1m，微张，无充填，结合差，属硬性结构面；裂隙②产状315°∠45°，裂面平直，延伸长大于2.5m，间距大于1.0m，微张，无充填，结合差，属硬性结构面。
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1.3水文情况
地表水：拟建区域地表水主要为汇集雨水（汇集面积巨大，且基坑施工时正处雨季）和在建宜宾成都外国语学校工地生活用水及施工用水（该在建工地周围排水管网尚未形成使用能力），对拟建箱涵影响很大，在施工箱涵施工时，必须对地表水进行疏排。
据水文地质勘察资料显示：勘探期间为丰水期，通过勘探该拟建区域的地下水主要为赋存于细粒土层中的上层滞水及基岩层中的基岩裂隙水；上层滞水主要受大气降水及地表水垂直渗透补给，一般埋藏较浅，无统一的地下水位面，埋深约4.0～10.0m，对应高程约325.92～362.79m；基岩裂隙水主要赋存于基岩层中，受基岩层中裂隙的发育程度、延伸方向等影响，埋藏深度变化较大，且无统一地下水位面，主要受大气降水影响及地下水的侧向补给影响。
由于基岩裂隙水附在基岩强风化带及裂隙中，其透水性、富水性差，水量贫乏。根据区域水文地质资料及走访调查表明：区域内地下水年变化幅度在1.0～2.0m左右。
2 深基坑支护设计方案及施工控制措施
2.1深基坑支护设计原方案
主要设计原则和技术标准：
(1)明挖基坑应满足排水箱涵结构施工安全和工程质量的要求。
(2)围护结构应满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求应满足基坑稳定要求,不产生倾斜、滑移和局部失稳,基坑底部不产生管涌、隆起,支撑系统不失稳。围护结构构件不发生强度破坏。围护体系应保证周边建（构）筑物、城市道路、地下各类管网不会因为位移、应力过大而损坏，必须保证其安全性。
(3)基坑安全使用年限1年,安全等级为二级。结构重要性系按r=1.0。
(4)土体稳定性计算及支护结构的受压、受弯、受剪计算采用的荷载效应组合为承载能力极限状态的基本组合。支护结构变形计算采用的荷载效应组合为标准组合。
（5）基坑支护设计参数采用《工程地质期查报告》（详细摄察阶段）提供的各土层主要物理力学性质指标建议值。
支护方式确定：根据设计图纸，本沟槽的挖深、地质条件及周边环境，该沟槽边坡拟采用喷锚支护形式。
边坡放坡设计：路基以下为两级放坡，由下至上，第一级边坡高4.5米坡度1：0.3，第二级边坡高5米坡度1：0.4。右侧由下至上共三级放坡，路基以下第一级高4.5米坡度1：0.3，第二级高5米坡度1：0.4，路基以上第三级紧靠成外项目，边坡上口距离成外学校男、女宿舍约11.5米，高差4至6米坡度1：0.5。右侧7K0+830以外延长段路基标高以上第一级边坡8米高坡度1:1，留2米宽马道。往上第二级边坡坡度1:1.25至顶，路基标高以下按两级边坡同7K0+830以内段放坡支护。
2.2土石方开挖措施
支护结构强度达到设计强度后方可进行土方开挖,土石方开挖不得撞基坑支护结构,不得造成放坡面土垮塌。沟槽与在建工程的建筑物构筑物较近，相邻作业人员较多，沟槽石方不能爆破，拟采用鹰勾机松动施工。土石方开挖应严格执行分层开挖的原则，一次开挖深度不得大于1.5m。沟槽挖出的土石方运至指定箱涵西北角500米外的弃土场堆放，待箱涵施工完成需要回填土方的时候分批次运回该土方进行回填利用。
2.3喷锚支护施工技术
锚杆施工：由下向上第一级边坡锚杆横向间距1.5米竖向间距1.2米，第二级第三级边坡横向间距1.5米竖向间距1.2米，锚杆长2米至5米，锚杆倾斜15度，锚孔直径8cm，锚杆与钢筋网连接处做加强处理。
锚杆主筋制作及安放：主筋按设计长度加20cm 下料，外端设成90°角，长15 cm 的弯勾，主筋每隔2m 焊对中支架，防止主筋偏离锚杆中心；安放主筋时，将注浆管与主筋捆绑在一起，注浆管离孔底0.5m 左右。
脚手架构造：本工程边坡支护施工时设双排落地式脚手架，立杆纵距1.5m，横距1.2m，步距1.5m，每步脚手架横杆处间隔与边坡锚杆固定连接。外排架内侧作业层设密目安全网，工作层脚手板，脚手板满铺、挂设水平安全网。根据坡面坡度不同，脚手架采用垂直搭设和错台搭设，或采用两种相结合的方式进行。
在搭设首层脚手架的过程中，沿外侧设一道斜支撑，待该部位脚手架与边坡的连坡件可靠拉结后方可拆除。
双排架宜先立内排立杆，后立外排立杆。每排立杆宜先立两头的，再立中间的一根，互相看齐后，立中间部分各立杆。双排架内、外排两立杆的连线要与坡面垂直。立杆接长时，宜先立外排，后立内排。
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有筋混凝土护坡施工：拟采用放坡加喷锚支护形式进行施工，且边坡采用喷锚支护，坡面采用满挂φ6.5@150*150钢筋网片，10cm厚C20喷射混凝土面层，由箱涵流水反方向分段分层与土方开挖进行交替流水施工，每级边坡支护分两次施工，土方挖到分级高度一半时（即竖向两排锚杆高度）立即搭设脚手架，进行人工边坡修整、锚杆钻孔、插筋注浆、挂网喷浆。
喷射混凝土顺序可根据地层情况“先锚后喷”，土质条件不好时采取“先喷后锚”，喷射作业时，空压机风量不宜小于9m3/min，气压0.2~0.5MPa，喷头水压不应小于0.15MPa，喷射距离控制在0.6~1.0m，通过外加速凝剂控制混凝土初凝和终凝时间在5~10min，喷射厚度大于等于100mm，养护砼达到设计强度后进行下一层土方作业。
2.4沟槽安全及排水系统施工措施
1、在边坡顶设防护栏一排，距坡顶边距离不小于1500mm，设置在截水沟内侧。防护围栏采用ф48mm钢管，栏高1.5m，防护围栏由上、中、下三道横栏及栏杆柱组成，下部横杆距地200mm，踢脚板采用40厚、200高木板，栏杆柱间距2.0m，埋入土层深度400mm。在人员搬运材料一侧，横杆和栏杆可适当加密。栏杆靠道路侧加挂密目阻燃安全网，必要时挂竹篱笆、木板等。
2、坡顶边3m范围内，严禁堆放材料和土方，严禁重型车辆通过或停放，车辆进出设专人指挥，按规定路线行驶。
3、坡面在喷射混凝土面层时，喷锚面应按2.5m*2.5m面积设置引水孔，引水孔采用PVC管材，长度不小于80cm,直径不小于50mm，管材埋入山体一头设置反滤包（尺寸为300*300*300，包内反滤材料为颗粒大小不一的砂、碎石）,以防山体土壤带出。
4、待沟槽挖到设计标高后，计划在沟槽两侧坡脚做临时排水沟，砌240墙砖沟，沟深0.5米，宽0.5米，沟底C15混凝土垫层厚度10cm，每50m设净空800×800×800集水坑一个，集水坑采用240砖墙砌筑（MUIO页岩红砖M10水泥砂浆），坑底C15混凝土垫层厚度10cm，坑内采用1∶2水泥砂浆抹面压光，坑内集水采用人工用水泵强排至箱涵以北待建项目鱼塘内，坡顶集水坑设置同坡脚。
2.5监控量测施工要点及分析
为保证基坑自身的稳定与安全，以及周围建筑和地下管线的安全，施工中必须对基坑进行全过程的监控量测。现场监控量测是监视基境稳定、判断基坑支护设计是否合理、施工方法和工艺是否可行的重要手段，也是确保安全施工、提高们济效益的重要条件，应用监测的信息指导施工并及时掌程支护系统的状况，确保支护系统和周围环境的安全。基坑监测方案如下：
观测点的布置:在每级坡顶上不大于20m布置一个点。
观测精度要求:
满足国家三级水准测量精度要求：
水平误差控制＜6.00mm；
垂直误差控制＜0.5mm。
基坑监测主要项目:边坡土体顶部的水平位移及沉降，支护结构的水平位移及顶部沉降，支护结构的应力，地表、地下各建（构）筑物、管线的沉降及位移，坑底回弹，水位观测，周围地面超载状况以及基坑渗、漏水状况等。
监控过程:
1、基坑开挖每一步都应作基坑变形观测。
2、观测时间每天一次，开挖达到5-10m时一天两次，基坑开挖完成7天后，可由每天一次变为两天一次，15 天后每周观测一次。
3、基坑监测的警戒值为最大值的80%，监测过程中若发现超出警戒值，应及时通报有关单位。
4、宜委托的第三方监测应严格按规范执行，监理方应进行旁站，确保监测数据真实有效，遇有特殊情况如连降暴雨、地下水管破裂等，应加密监控量测频率，必要时增加量测内容。
5、基坑开挖及施工期间施工方应每天巡视，监视裂缝的形成与发展情况，并形成巡视报告及时上报监理、业主和设计单位，使基坑处于受控状态。
6、基坑监测的内容应按周报、月报的方式提交给业主、监理、设计和施工各方，其内容应含时程变位曲线、工程评价等。
7、监控量测是信息化施工的必要手段，在施工组织管理上应有必要的措施，使信息化施工真正落到实处，确保施工安全。
观测结果分析:
在整个基坑开挖过程中，本研究在基坑四周建筑物边坡布置6个位移观测点和6个沉降观测点，在基坑四周总共布置90个位移与沉降观测点，测得最大垂直位移3mm，水平位移2mm。至2020年7月箱涵主体结构完成,基坑土方回填完成,基坑边坡及周边建筑物水平位移及沉降均很稳定。结果表明该基坑支护达到预期设计意图。部分观测点记录见下表。
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3 结论
1、根据各种边坡病害研究出适合的防护类型。并根据使用材料的不同及构造特点，考虑路基设计规范中边坡防护类型分类的局限性,提出了新的边坡防护类型。
2、通过研究各种边坡防护类型与气候条件、工程地质条件和水文地质条件的关系，总结出各种防护类型的适用性及构造范围。
3、通过对地形地质条件下的路基边坡防护类型、施工中出现的问题及建成营运后的使用效果，归纳出有效的边坡防护措施，从而推荐出适合大部分地区使用的边坡防护形式。
4、该工程场区为山区地貌,其周边环境较复杂,场地标高变化较大,基坑设计中同时要考虑基坑南侧紧邻成都外国语学校在建工地以及西头与东头后续市政道路规划标高的问题,在设计过程中结合相关工程经验以及原有的支护结构,采用不同支护参数进行分级放坡及喷锚支护,获得满意的效果。
5、 本基坑支护方案通过第三方单位变形观测,其基坑壁的最大位移在规范允许范围内,并且目前排水管涵土方已回填,说明本支护加固措施是成功的。
6、该工程案例提示,类似工程在施工中应建立健全监测制度,对基坑支护实施信息化施工,随时提供有关支护和土体变形信息,以便及时掌握,调整施工顺序,从而确保工程安全施工。
参考文献：
1、《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》建办质〔2018〕31号文、住房和城乡建设部令2018年第37号；
2、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；
3、《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）；
4、《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ 311-2013）；
5、《工程测量规范》（GB50026-2007）；
6、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；
7、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2015）；