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摘要: 本文将结合工程实例、对近距离深基坑支护工程现状进行阐述。并对基坑施工中遇到的问题进行了相关探讨。
关键词: 深基坑 支护
1 近距离深基坑支护工程现状
随着城市发展,建筑密度也随着不断加大,再加上开发商最大限度地利用土地,最终导致新建工程的深基坑与相邻已施的工程距离非常近,相距4～6m甚至更短距离的相邻工程正在急剧增加。与普通深基坑相比,近距离深基坑边坡的支护方案在选择时非常有限,并且在边坡受力计算上必须进行折减。同时边坡后土体中管线的埋藏情况和相邻工程深基坑支护的型式对在施深基坑工程边坡也有很大的影响。对于此类深基坑边坡,广大工程技术人员必须充分重视和全面考虑,否则很容易造成边坡事故。
2 工程概况
该深基坑工程地处某市东直门,南侧为已施工完毕的某大厦,北侧为正在施工的某大厦,其中基坑南侧边坡上口距离某大厦北侧结构墙4.6m 。基坑东西长123m ,南北宽57m ,平面面积约7000m2 ,坑深近17m。该工程于07年2月开始开挖,3月东侧部分土方开挖至槽底。
（1) 工程地质
工程场地地层主要为人工堆积层、第四纪全新世冲洪积层和第四纪晚更新世冲洪积层,场地内主要分布地层自上而下分别为填土、砂质粉土、粉质粘土、圆砾、粉质粘土等组成,现分述如下:
A粘质粉土①层:黄褐色～褐色,稍密～中密,湿,含少量砖渣、白灰渣、植物根;杂填土- ①1 层:杂色,稍密～中密,稍湿,以房渣土为主,含砖渣、灰渣、水泥块。含云母、氧化铁,局部夹粉质粘土薄层。
B 粉质粘土③层:褐黄色,可塑局部硬塑,含云母、氧化铁、有机质,局部夹粘质粉土薄层。
C 圆砾④层:杂色,密实,饱和,最大粒径120mm ,一般粒径5～20mm ,大于2mm 颗粒约占总质量的60%,亚圆形,中粗砂填充。
D粉质粘土⑤层:褐黄色,可塑局部硬塑,含氧化铁、云母、少量姜石、有机质。
（2) 水文地质根据勘察报告,勘察期间勘测到三层地下水,地下水类型分别为潜水、层间水和承压水,与本工程有关的主要为第一层潜水。
（3) 周边环境基坑南侧边坡上口与某大厦结构之间有一砖墙施工围挡,边坡上口距离围挡2.2m , 每天早晚各两次有运钞车从此路经过。
（4) 设计方案简介基坑上部(- 2.7m以上) 采用组合柱砖墙,下部(- 2.7m 以下) 采用护坡桩+ 锚杆支护体系。南侧边坡其他支护参数为:护坡桩桩径1.0m ,桩间距2.0m。采用两排锚杆,一桩一锚,锚杆倾角为55°,第一排锚杆长17m ,标高为- 9.2m ;第二排锚杆长16m ,标高为- 12.2m。降水采用坑外管井围降。
以护坡桩+ 锚杆支护体系为例，具体的施工过程按照《锚杆喷射混凝土支护技术规范》中的相关规定，护坡桩+锚杆支护措施采用分层开挖的形式，在设计的过程中每层开挖的深度要保持在1.3m左右而且开挖的深度与当前锚杆的垂直间距要保持一致，此外各段面的层数都应该和断面锚杆排数也要保持一致，然后利用挖掘机沿着基坑一边约8～10°仰角开挖，施工面的开挖宽度必须保证能够满足深基坑边坡支护的需求，即与支护锚杆的长度大致相同。由于场地内主要分布地层自上而下分别为填土、砂质粉土、粉质粘土、圆砾、粉质粘土等组成土质比较复杂，所以应该在确保深基坑边坡安全的前提下适当减少开挖的长度以及每一层的高度，挖掘机在作业的过程中要严格按照设计要求进行施工，避免擅自开挖导致边坡失稳，甚至出现大面积坍塌、滑坡等事故。另外每层土开挖的过程中，还应该根数实际情况和进度需要进行分段施工，每段土体卡瓦后就立即组织相关工作人员机在该段两端上喜爱各用钢筋垂直于坡面打设一个标记点，然后记录设计坡面的位置，再挖10㎝的深度设计为土面，在此设计的土面上下两短发分别用细线标记出修坡的控制线，然后在利用人工挖掘直至两条控制线，而且在修坡的过程中铲落的弃土不能随意堆积在坡脚，必须放置在规定的弃土堆放点，而且还要沿着坡脚挖一条临时排水沟，作为锚杆成孔时泥浆的排放通道，防止泥浆在施工过程中外溢污染施工环境，在基坑的周围设置排水沟和集水井，集水井内安装抽水泵，一旦遇到地下水外溢，利用排水沟将水引到集水井内，并通过抽水泵将井内的水排到基坑外的指定地点。等到挖掘工作完成以后就要进行锚杆布置工作，每隔一定的距离就设置一层向下稍微倾斜的土层锚杆，本工程锚杆水平间距按照水平以及竖直间距的设置均为1.2m，打入角度与水平夹角保持在30°斜向下打入土层中。设置锚杆时要用专门的锚杆钻孔机钻孔，然后再孔洞内安置钢筋锚杆，在锚杆安置的过程中第一排的长度为12m，第二排的长度为10m，第三排8m，锚杆打入土层后需要调整好角度然用水泥压力向孔内灌浆确保锚杆能够达到一定强度后再安装横撑。借助螺帽拉近或者施加预应力固定在坑壁上。另外还应该注意在安装锚杆的过程中还应该清除锚杆上的杂物，确保锚杆的整洁度。护坡桩+ 锚杆支护也可以与挡土灌注桩以及地下连续墙支护结合使用，可以有效地减小土桩的截面。护坡桩+锚杆支护可以适用于较硬的土层或者破碎岩石中开挖较大、较深的基坑以及各种平面形状以及高度差较大的深基坑支护。
3 基坑施工中遇到的问题
道路东端和绿地发现有沉降发生,但此时东端道路沉降尚不明显。随着雨水的增多,道路沉降日渐明显。起初道路东端沉降明显,中段及西段开始出现微裂缝;随着时间推移,道路东段沉降日渐明显,中段和西段裂缝开始变宽。某日凌晨,北侧道路由东至西发生了大量塌陷,沉降量约为1.2m,东西塌陷长度约为80m。道路西段地下市政水管断裂。经监测,基坑南侧边坡坡顶水平位移由原来最大的20mm ,突然增加38～209mm。之后雨水也较频繁,边坡位移仍有增加。如果边坡照此下去,其后果不堪设想。
4 问题处理
南側边坡出现险情后,现场在夜间立即指挥挖掘机对坡脚进行了土方堆填,堆填高度达第二排锚杆- 12.2m 标高。之后对两排锚杆进行了补张拉。经专家建议,现场将施工围挡拆除,将整个下陷的沥青道路面层揭掉,对- 2.7m 以上全部土方进行了卸载处理。坡顶土方卸载后,发现有两个下水管,一个在道路东端,一个在道路中部,均为屋面雨水排入市政雨水的连接通道, 屋顶2/3 的雨水均从这两个下水管排入市政雨水。当下水管暴露后,现场做了两个大的水箱,用抽水泵直接将集水排入东二环市政雨水。土方卸载后,道路下的市政雨水管线已报废。坡顶土方卸载后的监测数据显示:南侧边坡基本趋于稳定,部分监测点出现了小量回弹。4日到8日之间的此段时间,由于雨水较频繁,南侧边坡仍在发生位移。从第一次抢险至今,南侧西段地面塌陷约80cm。鉴于南侧边坡位移的情况,经与设计单位、业主、监理的探讨,决定对南侧边坡西段进行二次卸载施工,本次卸载深度为3m ,长度约为58m。同时,为控制雨水直接灌入边坡后土体,在坡顶上搭设了雨棚,在南侧边坡东段布置了泄水孔,雨棚和泄水孔均起到了较好的作用。至9日,完成所有土方卸载工作。至此,南侧边坡位移达到了控制。
到目前为止,结构已出地面,肥槽已进行了回填,南侧边坡位移控制取得了理想的效果。
5 原因分析
该基坑边坡发生险情,并非一种原因或两种原因造成的,而是由多种因素综合在一起才导致的。经计算,如果边坡后无水,按设计方案施工的南侧边坡是稳定的;当坡后土体内水位上升至- 2.7m 时,经计算边坡是不安全的,不能满足边坡整体稳定性要求。现根据计算并结合现场实际情况,对造成险情发生的主要原因归纳如下:
（1) 现场周边情况
A基坑西南角和东南角为某大厦草坪,并且草坪面积较大,草坪长期浇水后会有大量水渗入边坡后土体。
B该大厦北侧道路下的雨水管渗漏严重。
C该大厦基坑南侧的降水井抽出的水开始阶段排入道路下雨水管。
D楼顶的水有2/3 通过其北侧道路下的雨水管西排,如此大量的水因雨水管泄漏使得很大一部分渗入基坑南侧边坡后土体。
E 该基坑南侧边坡出现如此大的位移、南侧道路出现如此大的塌陷,最重要的原因是该基坑南侧边坡与该大厦结构之间存在支护施工时的土钉墙面层,该大厦结构与土钉墙之间为回填土,而市政雨水管又完全布置在此回填土中。土钉墙混凝土面层的隔水作用限制了水的外排或外渗,逐步积累的大量水不仅对该基坑边坡形成了较大的测向推力,而且也作用于回填土,最终导致回填土塌陷、管道断裂和道路塌陷。
F坡顶设计荷载为10kPa ,但坡顶道路上经常有超过10kPa 的荷载。
（2) 设计方面
A第一排锚杆位置较低,位于地面下- 9.2m ,护坡桩悬臂较高。
B锚杆长度较短,设计的两排锚杆长度分别为17m、16m ,锚固长度只有11m ,并且锚杆倾角较大,均为55°,倾角如此大而长度又如此短的锚杆,其提供的水平分力很小;当边坡因异常情况土压力突然增大时,此类锚杆受力增加不明显。
C没有充分考虑南侧边坡外水源情况和水对边坡的影响。
（3) 天气影响7～8 月份,雨水较多,且比较集中。
（4) 工程现场
A对道路塌陷对居然边坡产生的影响认识不够,没有主动和督促双方业主及时有效沟通,道路塌陷前没有进行及时处理。
B 水箱抽水不及时,导致水箱流出的水渗入边坡后土体、在坡面形成瀑布。
(5) 其他情况说明
虽然通过计算,得出水是造成边坡不安全的重要因素,但由于土的不均匀性、复杂的水土合力作用、坡后土体中土钉墙面层的存在而导致回填土中水无法及时释放等的存在,故很难建立一个精确的模型或用数学公式准确分析和计算,与实际情况肯定存在一定差别,这一点我们必须认识到。
南侧边坡监测的数据显示:道路塌陷和边坡发生较大水平位移前,坡顶最大水平位移只有20mm。如果说水是造成此两种情况的原因,则道路塌陷和边坡位移发生前后坡后土体中的水量并没有明显的改变,故水不是发生此两种情况的最直接因素。更科学的解释应该是:随着坡后回填土中的水量增加,沥青道路下的土体已经逐渐塌陷,当道路下土体到已无法承受沥青道路这个厚大硬壳时,沥青道路硬壳面层则突然产生较大塌陷。沥青道路硬壳层的这种瞬时大量塌陷,对边坡后的土体造成了较强大的瞬时冲击力,最终使得南侧护坡桩向坑内产生了瞬时较大位移。
6 结论及建议
1) 在设计时和施工前,均应进行现場详细踏勘,详细了结场地下和场地周围地下所有管线分布情况,准确确定平面位置关系及其埋深。
2) 施工前必须调查支护范围内水源情况,充分认识和预见各种水源对本基坑的影响。“十坡九塌因为水”,水是边坡支护的最大敌人,这一点在近距离基坑边坡支护施工中尤其要引起注意。
3) 对于基坑周边出现土钉墙和回填土的已施工程,需考虑土钉墙混凝土面层的隔水作用对新开基坑边坡的影响,如回填土中有水存在应打穿土钉墙混凝土面层做泄水孔。
4) 对于桩锚支护方案,锚杆倾角不应超过45°,护坡桩悬臂不宜太大。
5) 基坑支护阶段必须做好与本工程业主和周边工程业主的沟通,出现问题后需及时解决。
6) 基坑出现险情后,坡底土方回填堆载和坡顶土体卸载是阻止险情发展和排除险情的最有效方法。
关键词: 深基坑 支护
1 近距离深基坑支护工程现状
随着城市发展,建筑密度也随着不断加大,再加上开发商最大限度地利用土地,最终导致新建工程的深基坑与相邻已施的工程距离非常近,相距4～6m甚至更短距离的相邻工程正在急剧增加。与普通深基坑相比,近距离深基坑边坡的支护方案在选择时非常有限,并且在边坡受力计算上必须进行折减。同时边坡后土体中管线的埋藏情况和相邻工程深基坑支护的型式对在施深基坑工程边坡也有很大的影响。对于此类深基坑边坡,广大工程技术人员必须充分重视和全面考虑,否则很容易造成边坡事故。
2 工程概况
该深基坑工程地处某市东直门,南侧为已施工完毕的某大厦,北侧为正在施工的某大厦,其中基坑南侧边坡上口距离某大厦北侧结构墙4.6m 。基坑东西长123m ,南北宽57m ,平面面积约7000m2 ,坑深近17m。该工程于07年2月开始开挖,3月东侧部分土方开挖至槽底。
（1) 工程地质
工程场地地层主要为人工堆积层、第四纪全新世冲洪积层和第四纪晚更新世冲洪积层,场地内主要分布地层自上而下分别为填土、砂质粉土、粉质粘土、圆砾、粉质粘土等组成,现分述如下:
A粘质粉土①层:黄褐色～褐色,稍密～中密,湿,含少量砖渣、白灰渣、植物根;杂填土- ①1 层:杂色,稍密～中密,稍湿,以房渣土为主,含砖渣、灰渣、水泥块。含云母、氧化铁,局部夹粉质粘土薄层。
B 粉质粘土③层:褐黄色,可塑局部硬塑,含云母、氧化铁、有机质,局部夹粘质粉土薄层。
C 圆砾④层:杂色,密实,饱和,最大粒径120mm ,一般粒径5～20mm ,大于2mm 颗粒约占总质量的60%,亚圆形,中粗砂填充。
D粉质粘土⑤层:褐黄色,可塑局部硬塑,含氧化铁、云母、少量姜石、有机质。
（2) 水文地质根据勘察报告,勘察期间勘测到三层地下水,地下水类型分别为潜水、层间水和承压水,与本工程有关的主要为第一层潜水。
（3) 周边环境基坑南侧边坡上口与某大厦结构之间有一砖墙施工围挡,边坡上口距离围挡2.2m , 每天早晚各两次有运钞车从此路经过。
（4) 设计方案简介基坑上部(- 2.7m以上) 采用组合柱砖墙,下部(- 2.7m 以下) 采用护坡桩+ 锚杆支护体系。南侧边坡其他支护参数为:护坡桩桩径1.0m ,桩间距2.0m。采用两排锚杆,一桩一锚,锚杆倾角为55°,第一排锚杆长17m ,标高为- 9.2m ;第二排锚杆长16m ,标高为- 12.2m。降水采用坑外管井围降。
以护坡桩+ 锚杆支护体系为例，具体的施工过程按照《锚杆喷射混凝土支护技术规范》中的相关规定，护坡桩+锚杆支护措施采用分层开挖的形式，在设计的过程中每层开挖的深度要保持在1.3m左右而且开挖的深度与当前锚杆的垂直间距要保持一致，此外各段面的层数都应该和断面锚杆排数也要保持一致，然后利用挖掘机沿着基坑一边约8～10°仰角开挖，施工面的开挖宽度必须保证能够满足深基坑边坡支护的需求，即与支护锚杆的长度大致相同。由于场地内主要分布地层自上而下分别为填土、砂质粉土、粉质粘土、圆砾、粉质粘土等组成土质比较复杂，所以应该在确保深基坑边坡安全的前提下适当减少开挖的长度以及每一层的高度，挖掘机在作业的过程中要严格按照设计要求进行施工，避免擅自开挖导致边坡失稳，甚至出现大面积坍塌、滑坡等事故。另外每层土开挖的过程中，还应该根数实际情况和进度需要进行分段施工，每段土体卡瓦后就立即组织相关工作人员机在该段两端上喜爱各用钢筋垂直于坡面打设一个标记点，然后记录设计坡面的位置，再挖10㎝的深度设计为土面，在此设计的土面上下两短发分别用细线标记出修坡的控制线，然后在利用人工挖掘直至两条控制线，而且在修坡的过程中铲落的弃土不能随意堆积在坡脚，必须放置在规定的弃土堆放点，而且还要沿着坡脚挖一条临时排水沟，作为锚杆成孔时泥浆的排放通道，防止泥浆在施工过程中外溢污染施工环境，在基坑的周围设置排水沟和集水井，集水井内安装抽水泵，一旦遇到地下水外溢，利用排水沟将水引到集水井内，并通过抽水泵将井内的水排到基坑外的指定地点。等到挖掘工作完成以后就要进行锚杆布置工作，每隔一定的距离就设置一层向下稍微倾斜的土层锚杆，本工程锚杆水平间距按照水平以及竖直间距的设置均为1.2m，打入角度与水平夹角保持在30°斜向下打入土层中。设置锚杆时要用专门的锚杆钻孔机钻孔，然后再孔洞内安置钢筋锚杆，在锚杆安置的过程中第一排的长度为12m，第二排的长度为10m，第三排8m，锚杆打入土层后需要调整好角度然用水泥压力向孔内灌浆确保锚杆能够达到一定强度后再安装横撑。借助螺帽拉近或者施加预应力固定在坑壁上。另外还应该注意在安装锚杆的过程中还应该清除锚杆上的杂物，确保锚杆的整洁度。护坡桩+ 锚杆支护也可以与挡土灌注桩以及地下连续墙支护结合使用，可以有效地减小土桩的截面。护坡桩+锚杆支护可以适用于较硬的土层或者破碎岩石中开挖较大、较深的基坑以及各种平面形状以及高度差较大的深基坑支护。
3 基坑施工中遇到的问题
道路东端和绿地发现有沉降发生,但此时东端道路沉降尚不明显。随着雨水的增多,道路沉降日渐明显。起初道路东端沉降明显,中段及西段开始出现微裂缝;随着时间推移,道路东段沉降日渐明显,中段和西段裂缝开始变宽。某日凌晨,北侧道路由东至西发生了大量塌陷,沉降量约为1.2m,东西塌陷长度约为80m。道路西段地下市政水管断裂。经监测,基坑南侧边坡坡顶水平位移由原来最大的20mm ,突然增加38～209mm。之后雨水也较频繁,边坡位移仍有增加。如果边坡照此下去,其后果不堪设想。
4 问题处理
南側边坡出现险情后,现场在夜间立即指挥挖掘机对坡脚进行了土方堆填,堆填高度达第二排锚杆- 12.2m 标高。之后对两排锚杆进行了补张拉。经专家建议,现场将施工围挡拆除,将整个下陷的沥青道路面层揭掉,对- 2.7m 以上全部土方进行了卸载处理。坡顶土方卸载后,发现有两个下水管,一个在道路东端,一个在道路中部,均为屋面雨水排入市政雨水的连接通道, 屋顶2/3 的雨水均从这两个下水管排入市政雨水。当下水管暴露后,现场做了两个大的水箱,用抽水泵直接将集水排入东二环市政雨水。土方卸载后,道路下的市政雨水管线已报废。坡顶土方卸载后的监测数据显示:南侧边坡基本趋于稳定,部分监测点出现了小量回弹。4日到8日之间的此段时间,由于雨水较频繁,南侧边坡仍在发生位移。从第一次抢险至今,南侧西段地面塌陷约80cm。鉴于南侧边坡位移的情况,经与设计单位、业主、监理的探讨,决定对南侧边坡西段进行二次卸载施工,本次卸载深度为3m ,长度约为58m。同时,为控制雨水直接灌入边坡后土体,在坡顶上搭设了雨棚,在南侧边坡东段布置了泄水孔,雨棚和泄水孔均起到了较好的作用。至9日,完成所有土方卸载工作。至此,南侧边坡位移达到了控制。
到目前为止,结构已出地面,肥槽已进行了回填,南侧边坡位移控制取得了理想的效果。
5 原因分析
该基坑边坡发生险情,并非一种原因或两种原因造成的,而是由多种因素综合在一起才导致的。经计算,如果边坡后无水,按设计方案施工的南侧边坡是稳定的;当坡后土体内水位上升至- 2.7m 时,经计算边坡是不安全的,不能满足边坡整体稳定性要求。现根据计算并结合现场实际情况,对造成险情发生的主要原因归纳如下:
（1) 现场周边情况
A基坑西南角和东南角为某大厦草坪,并且草坪面积较大,草坪长期浇水后会有大量水渗入边坡后土体。
B该大厦北侧道路下的雨水管渗漏严重。
C该大厦基坑南侧的降水井抽出的水开始阶段排入道路下雨水管。
D楼顶的水有2/3 通过其北侧道路下的雨水管西排,如此大量的水因雨水管泄漏使得很大一部分渗入基坑南侧边坡后土体。
E 该基坑南侧边坡出现如此大的位移、南侧道路出现如此大的塌陷,最重要的原因是该基坑南侧边坡与该大厦结构之间存在支护施工时的土钉墙面层,该大厦结构与土钉墙之间为回填土,而市政雨水管又完全布置在此回填土中。土钉墙混凝土面层的隔水作用限制了水的外排或外渗,逐步积累的大量水不仅对该基坑边坡形成了较大的测向推力,而且也作用于回填土,最终导致回填土塌陷、管道断裂和道路塌陷。
F坡顶设计荷载为10kPa ,但坡顶道路上经常有超过10kPa 的荷载。
（2) 设计方面
A第一排锚杆位置较低,位于地面下- 9.2m ,护坡桩悬臂较高。
B锚杆长度较短,设计的两排锚杆长度分别为17m、16m ,锚固长度只有11m ,并且锚杆倾角较大,均为55°,倾角如此大而长度又如此短的锚杆,其提供的水平分力很小;当边坡因异常情况土压力突然增大时,此类锚杆受力增加不明显。
C没有充分考虑南侧边坡外水源情况和水对边坡的影响。
（3) 天气影响7～8 月份,雨水较多,且比较集中。
（4) 工程现场
A对道路塌陷对居然边坡产生的影响认识不够,没有主动和督促双方业主及时有效沟通,道路塌陷前没有进行及时处理。
B 水箱抽水不及时,导致水箱流出的水渗入边坡后土体、在坡面形成瀑布。
(5) 其他情况说明
虽然通过计算,得出水是造成边坡不安全的重要因素,但由于土的不均匀性、复杂的水土合力作用、坡后土体中土钉墙面层的存在而导致回填土中水无法及时释放等的存在,故很难建立一个精确的模型或用数学公式准确分析和计算,与实际情况肯定存在一定差别,这一点我们必须认识到。
南侧边坡监测的数据显示:道路塌陷和边坡发生较大水平位移前,坡顶最大水平位移只有20mm。如果说水是造成此两种情况的原因,则道路塌陷和边坡位移发生前后坡后土体中的水量并没有明显的改变,故水不是发生此两种情况的最直接因素。更科学的解释应该是:随着坡后回填土中的水量增加,沥青道路下的土体已经逐渐塌陷,当道路下土体到已无法承受沥青道路这个厚大硬壳时,沥青道路硬壳面层则突然产生较大塌陷。沥青道路硬壳层的这种瞬时大量塌陷,对边坡后的土体造成了较强大的瞬时冲击力,最终使得南侧护坡桩向坑内产生了瞬时较大位移。
6 结论及建议
1) 在设计时和施工前,均应进行现場详细踏勘,详细了结场地下和场地周围地下所有管线分布情况,准确确定平面位置关系及其埋深。
2) 施工前必须调查支护范围内水源情况,充分认识和预见各种水源对本基坑的影响。“十坡九塌因为水”,水是边坡支护的最大敌人,这一点在近距离基坑边坡支护施工中尤其要引起注意。
3) 对于基坑周边出现土钉墙和回填土的已施工程,需考虑土钉墙混凝土面层的隔水作用对新开基坑边坡的影响,如回填土中有水存在应打穿土钉墙混凝土面层做泄水孔。
4) 对于桩锚支护方案,锚杆倾角不应超过45°,护坡桩悬臂不宜太大。
5) 基坑支护阶段必须做好与本工程业主和周边工程业主的沟通,出现问题后需及时解决。
6) 基坑出现险情后,坡底土方回填堆载和坡顶土体卸载是阻止险情发展和排除险情的最有效方法。