關于復雜環境下基坑工程特點與實測研究

劉 鐘

(徐州中國礦大巖土工程新技術發展有限公司，江蘇 徐州 221008)

前 言

隨著經濟的發展和社會的進步，城市建設對地下空間開發的要求越來越高，我國的基坑工程建設有了進一步地發展，與此同時，周邊環境的保護工作要求施工工程提高自身的基坑設計水平，做好每一項基坑工程實測工作。只有這樣，才能從整體上保證基坑施工過程的安全，才能使施工企業獲得更多的經濟利益。

1 復雜環境條件下深基坑工程的特點

1.1 深基坑工程具有社會危害性和環境敏感性

一般情況下，建筑工程會在老城區或者商業繁華的地帶進行建筑深基坑作業，施工地區一般會緊挨著地鐵、管線、公路或者老舊建筑。在這樣的地區進行深基坑作業，會在一定程度上改變施工地區的地下水水位和徑流路徑，也會破壞原土體的靜力平衡，最終產生各種巖土力學現象。深基坑工程的環境敏感性會在一定程度上損害地鐵線，使地下管網斷裂，使道路變形，引起不良的社會反映。

1.2 深基坑工程具有多樣性和差異性

基坑工程應用的計算方法不一，采用的工程理論也不一樣，且工程建設中涉及到的經驗系數和經驗公式多，易出現問題，這是深基坑工程的多樣性，每個深基坑工程有其獨特的特點，具體來說，施工地區的水文地質和工程地質是不同的，這使得在施工過程中應用的施工方法、施工工序、支撐結構和維護結構也不同。

1.3 深基坑工程具有臨時性和綜合性

為了更好地進行建筑結構的施工服務工作，應該在基坑工程設臨時購筑物，這種臨時構筑物的工期一般占總工期的五分之一左右，造價占工程總造價的六分之一左右。深基坑工程還具有較強的綜合性，總體來看，它涉及五方面施工內容，它們分別是降水工程、圍護工程、土方開挖工程、支撐工程和結構工程。

2 復雜環境條件下的基坑工程設計應考慮的因素

在進行方案設計工作時，應該注意觀察基坑的幾何特點，施工地區的水文地質條件和地基特征。在方案設計工作中，還應該做好整體的施工部署，明確工期的長短和施工順序，與此同時，設計人員還應該觀察建筑物、道路、地下管線等與施工地區相關的周圍環境情況。除此之外，設計人員還應明確施工的開挖方式和維護條件。優化復雜環境條件下的基坑工程設計方案可以從四方面入手，(1)比較優化前后的工期;(2)考慮優化方案是否可以降低對周邊環境的影響;(3)考慮優化方案的經濟效益;(4)分析施工的可行性，分析技術的先進性和可靠性。

3 復雜環境條件下的基坑工程實測研究

3.1 基坑工程的工程概況

我們對某建筑的基坑工程進行視察研究，已知該建筑共有九層，其中地下有2層，地上有7層，建筑平面的形狀為90米*100米的“L”型，該建筑的基坑凈深度為十米，基坑面積約為6500平方米。該建筑的東北側是兩棟6層的教學辦公樓，北側為一商務酒店;西北側是新建的地下2層地上24層寫字樓，西南側和東南側是兩條公路。場地地基的土質結構比較差，土層呈灰色、褐黃色和褐色，土層均屬于不透水或者微透水層，總體來看，場地工程的基坑屬于中高壓縮性土。

3.2 確定該基坑工程的支護方案

設計人員應該根據工程地質的勘察報告，對基坑周邊的環境情況進行綜合分析，包括基坑周邊的建筑情況、管線情況和道路情況，將周邊環境作為重點設計對象，支護方案的確定應該遵守方便原則、經濟原則和安全原則。

3.3 基坑工程止水帷幕和隔水帷幕的設計

要想保護好基坑的周邊環境，就得做好地下水處理工作。上文已經提到，施工區域的土層屬于微透和不透水層，所以說，該建筑區域的水層為典型的承壓水層。我們都知道，長期降水能夠在一定程度上使坑外的土體固結，這樣，能夠引起地表沉降，并帶動周邊建筑物一起沉降，針對這種問題，應該采用三軸深層水泥攪拌樁，在樁底插入1.5米的不透水層，我們可以將其稱之為土層5，這樣，能夠有效地將質粘土層和水路的聯系阻斷。土層六是承壓水層，因為埋藏的比較深，經分析和考慮，確定它不會對基坑產生影響，詳細情況可以用圖表示，如圖1所示。

3.4 內支撐結構和擋土的設計

坑底標高在質粘土層當中，該土層呈軟塑狀態，顏色呈灰色，具有較差的土性，為了最大限度的降低圍護結構對周邊環境的影響，設計時采用兩道鋼筋混凝土桿式內的支撐和直徑為800mm@1000mm的鉆孔灌注樁，為了防止飯店的陽角處變形，應該在酒店那一側的坑外設置拉桿，坑內設置支桿。

3.5 基坑工程中的支護設計和計算

圖1 基坑支護

在進行計算工作時，可以采用同濟啟明星深基坑的計算軟件，并采用直剪固結快剪指標進行基坑圍護結構的計算工作。除此之外，對矩形的荷載進行分土計算，相關計算結果我們可以用圖表示，如圖2和圖3所示。

圖2 飯店側圍護樁內力計算結果

圖3 其他側圍護樁內力計算結果

3.6 基坑工程中的土方開挖工作和效果分析

在進行基坑工程中的土方開挖工作時，應該遵循“嚴格控制一側”“分層”“均勻”的原則，施工人員應該在西南側和東南側的兩條公路處各自設置一個出土口。土方開挖工作可以分三步進行，將土方挖到第一道支撐底，然后進行第一道支撐施工工作，接著將土方開挖到第二道支撐底，進行第二道支撐施工工作，第三步將土方開挖工作進行到坑底。為了保護距施工地最近的飯店，應該在北側的出口處加固部分混凝土，這樣，能夠為挖土挑臺作支撐，能夠在一定程度上防止施工北側的基坑變形，除此之外，還能縮短施工工期。土方開挖工作共進行了四十天，據統計，施工地區北側的累積沉降為12mm，累積變形最大值為17mm，其他側基坑中，最大的累計變形值為21.5mm，地表累積沉降為15mm。

本次基坑工程中，重點保護了已有建筑物的深基坑陽角位置，采用，外部拉梁、內部支頂的設計方案能夠在一定程度上防止基坑變形。施工過程中采用三軸深層水泥攪拌樁套接的施工方法，有效的保證了隔水和止水帷幕的成樁質量，減小了降水對坑外地表的影響，控制了已有建筑物的沉降。土方開挖中堅持后開挖的原則對保護已有建筑物起到了關鍵性的作用。施工作業完成之后，已有建筑物的變形情況比計算的小6.1mm，其它實測地的變形情況和計算相差4mm。一般情況下，應該采用反復填墊運土道路退挖方法進行土方開挖工作，根據實際情況，本工程在土方開挖中挖土挑臺是利用部分混凝土作支撐的，這在一定程度上縮短了工期。本工程通過對挖土工序的調整，成功降低了酒店側基坑的變形情況，為已有建筑物提供了安全上的保證。

4 結束語

隨著城市化水平的不斷提高，城市對地下空間開發的要求越來越高，在工程建設中，基坑工程已經成了十分重要的施工環節。基坑工程具有較強的綜合性，進行這類施工涉及到的理論知識復雜，具有較大的風險性。很多基坑工程處于繁華的市區，這些地區的地層條件復雜、交通網線縱橫、地下管線眾多、建筑物密集、對環境保護的要求較高，要想保證基坑工程的質量，就得做好施工方案的設計工作。

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