大同地區深基坑開挖與支護存在問題的探討

高 戰 鎖

(山西大同市勘察測繪院,山西 大同 037006)

大同地區深基坑開挖與支護存在問題的探討

高 戰 鎖

(山西大同市勘察測繪院,山西 大同 037006)

分析了大同地區區域地貌與地質特征，對侵蝕堆積河谷、剝蝕堆積臺原、侵蝕堆積傾斜平原三種類型的深基坑開挖與支護存在的問題進行了分析，并總結了深基坑開挖與支護需要注意的事項，以供參考。

深基坑，開挖，支護，地質特征

大同市是山西省第二大城市，地處山西省北部，屬中溫帶重半干旱氣候區，大同市是山西重要的重工業城市，經改革開放30年的發展，工業構成日趨完善，市政建設飛速發展，人民生活水平不斷提高。尤其近5年來，隨著城鎮化的不斷推進，民生經濟的發展，就業人口的增多，農村人口及外省市人口的不斷涌入，城市總體人口迅速增加。城市建設也躍上了一個新的臺階：高層建筑鱗次櫛比，多層建筑遍地開花，城市和縣域建筑日新月異。樓房越蓋越高，地下空間開發越來越大，基坑開挖越來越深，由此產生的基坑開挖與支護問題也越來越復雜。下面我把這些年來在工作中遇到的一些基坑開挖與支護方面的問題做一歸納與整理，以期在以后的工作中得以借鑒和發展。

1 大同地區區域地貌與地質特征

大同市地區四面環山，西北有采涼山、雷公山、塔山、小石山，東南有恒山、大同縣的火山群，位于群山環繞的就是大同盆地，總的趨勢為西北高、東南低，高程1 045.9 m～1 078.2 m之間。場地地貌宏觀上屬沖洪積平原，大體可細分為侵蝕堆積河谷、剝蝕堆積臺原、侵蝕堆積傾斜平原三種類型。

1.1 侵蝕—堆積河谷

河床與河漫灘：沿御河及十里河分布，高程1 000 m～1 050 m，御河寬400 m～800 m，十里河寬50 m～300 m，目前已成為季節性河流。其第四系地層主要由較密實的粗砂、礫砂及卵石組成。

Ⅰ級階地：沿御河及十里河呈條帶狀分布，階面平坦，陡坎明顯，前緣與河漫灘相連，后緣與Ⅱ級階地及傾斜平原、沖湖積平原相接，寬100 m～800 m，由Q4沖、洪積作用形成較密實的粗砂、礫砂。

Ⅱ級階地：主要分布在御河西岸，連續性及對稱性較差，是大同市城區內的主要地貌類型之一。其第四系地層主要由沖、洪積粗砂、礫砂組成，頂部分布厚度較小的次生黃土。

1.2 剝蝕—堆積臺原

崗地主要分布在御河及十里河右岸，也是大同市城區內的主要地貌之一。御河右岸分布連續性較好，其東邊與山地連接，坡度較緩，寬度約3 000 m，由Q2,Q3沖洪積物組成。

洼地：分布在文瀛湖周圍，四周為崗地，中間為現代湖泊，湖水面積4.2 km2，高程在1 050 m～1 060 m，其第四系地層主要由湖積粉土及粉質黏土組成。

1.3 侵蝕—堆積山前傾斜平原

區內主要為老洪積扇，分布在山前地帶，由河流等堆積形成，與崗地及新洪積扇連接，物質組成以粉土為主，夾有粗砂、礫砂層。

2 不同地貌區域深基坑開挖與支護存在的問題

2.1 侵蝕—堆積河谷區域

在大同這座古老的歷史文化名城中，養育大同人民的兩條母親河就是御河和十里河。目前大同市提出的“一軸雙城，全面發展”所稱的一軸，就指以御河為軸線，御河西面的古城與御河東面的新城全面發展。目前御河東西兩邊的高層建筑有月亮灣小區、春暉園、春華園、水泉灣龍園、御錦園、太陽城、江鴻鉑藍郡等，最大高度接近100 m，層數22層～30層，地下室2層～3層，基坑開挖深度10 m～12 m為主，也有深度達到20 m的，這些深基坑如果為土質基坑，大多采用放坡開挖，或分兩個臺階開挖，坡比1∶0.5～1∶0.7，明溝排水。如果為土質與砂質結合基坑，對砂質采用噴錨或錨桿支護，有的砂質土由于含有大量土，或是砂子較密實，不會形成流沙，大多采用堆放沙袋做擋土墻放坡開挖，來保證主體建筑的順利施工。由于御河目前為季節性河流，地下水位埋深大于80 m，施工期間可以不考慮降水。該地段開挖最深的江鴻鉑藍郡32號、33號樓，最大深度接近20 m，地層出露土質依次為第①層雜填土，稍密狀，厚度1.5 m～1.7 m，第②層粉質黏土層，硬塑，厚度4.5 m～4.8 m，第③層粗礫砂，中密狀，厚度1.4 m～1.7 m，第④層粉質黏土層，硬塑，厚度4.2 m～4.5 m，第⑤層粗礫砂，中密狀，出露厚度約8.5 m。該基坑工程于2013年11月3日開挖，11月14日開挖結束，坡比1∶0.5～1∶0.7，只有第③,⑤層粗礫砂有少量的坍塌滑落外，粉質黏土層相當穩定。開挖后采用堆放沙袋做擋土墻，堆放高度約2.60 m。當年即進行了灌注樁施工，12月底樁基施工結束。2014年3月春季開工時監理單位要求做鋼筋混凝土擋土墻，建設單位邀請地勘單位、設計單位、監理單位、地基處理相關單位進行論證處理，與會專家強調了如果在雨季(6月～10月)到來前能夠建到±0.00，就可以不做擋土墻，如果在雨季到來前不能夠建到±0.00，就需要做擋土墻。經過建設單位綜合測算工期，不做擋土墻直接進行基礎施工，在2014年5月10日建到±0.00，并及時的做了防水，對基坑進行了回填處理。該方案為建設單位節省約80萬元資金。施工期間也是考慮了周邊沒有已建建筑物、管線、道路，如果周邊環境需要進行保護，至少也要進行噴錨支護。

2.2 剝蝕—堆積臺原

該地貌主要分布在御河及十里河右岸，是大同市城區內的主要地貌之一。市內建筑、管網、道路分布較多，該區段土地資源稀缺，新建高層住宅小區及商業區考慮到私人轎車的激增，人防設施的建設，基坑開挖越來越深。這樣的基坑支護安全等級均達到Ⅱ級或部分達到Ⅰ級。

比如凱德世家廣場基坑開挖8 m，上部1.50 m～2.40 m為雜填土，下部全部為粗礫砂，基坑東側為道路，下部有直徑600 mm的混凝土下水管、路燈線、通訊線纜，埋深1.50 m～3.00 m。根據地質勘察資料，結合周邊地質環境，綜合考慮該基坑東側采用了錨拉式支擋結構。自上而下共設計了3道錨索，錨桿腰梁采用雙工字鋼。上面連接鋼筋網片，進行了混凝土的面層噴射。支護施工很順利，支護效果較好。由于建設單位的重視，該工程把基坑處理列入了建筑施工的重要一環，合理安排工期，在開挖基坑的過程中同時做了支護工作，使整個施工程序能有條不紊的推進。提前做了基坑外圍回填處理，上部主體結構施工結束。

在大同市火車站附近建設的神寅大廈，層數28層，地下室2層，基坑開挖深度9.00 m，場地東側為站前街，西側為西馬路，北側為魏都大道，南側為已拆遷場地。根據設計意圖，站前街邊建3層商鋪，1層地下室，開挖深度3.5 m，神寅大廈北臨魏都大道，西鄰西馬路，基坑開挖位置距離道路紅線只有4 m。根據地質勘察資料，基坑外圍2倍基坑深度范圍(已經到了城市主干道上)缺乏勘察資料，基坑揭露地層上部1.50 m～2.40 m為稍密狀的雜填土，下部6.40 m～7.50 m為中密狀的粗礫砂，中夾粉質黏土薄層，基坑底部為硬塑狀的粉質黏土層。建設單位對基坑支護沒有引起足夠的重視，依據當地地區經驗，分兩次開挖，坡比1∶0.3，開挖上部4 m時，沒有支護，局部幾近直立，開挖順利。當開挖下部4 m時，靠近西馬路及魏都大道方向邊坡失穩，不斷滑塌，考慮到該道路下有上下水管線、電力管線，道路需要保證暢通，挖到6.50 m時終止下挖，此時坡比1∶0.6～1∶0.7，而東側站前街由于有商鋪，1層地下室，開挖時分兩步，粗礫砂中夾多層粉質黏土薄層，該段開挖較順利，坡比1∶0.3，直接挖到基底標高。此時建設單位才開始找基坑支護單位論證和報價，最終選擇了錨拉式支擋結構，外掛網噴漿。由于已經挖到6.50 m，基坑支護單位施工時還得搭施工腳手架，造成了工程的延時和費用的增加。原計劃基坑開挖10 d，實際含支護時間長達50 d，給建設單位造成很大的損失。

這兩個實例證明，深基坑開挖一定要引起各部門的絕對重視。開挖前就要做好預案安排，既要參考地區經驗，又要重視科學的勘察結論，嚴謹的設計方案。

2.3 侵蝕—堆積山前傾斜平原

該區內主要為老洪積扇及新洪積扇，物質組成以中密的粉土為主，夾有中密～密實的粗砂、礫砂層。地下水位埋深大于40 m，是較好的建筑場地。該區域的大部分建筑基坑采用放坡開挖，不需支護。在建筑密集區，考慮到深基坑周邊環境，多采用土釘墻支護。在塔山工礦區，由于環保評價要求，需建設污水處理池，占地面積(8×15)m2，開挖深度6.20 m，東側2 m為廠房西墻，獨立基礎，基礎埋深2.00 m，其余三側均為廠區道路。根據地質勘察資料，上部開挖深度6.20 m內均為中密狀粉土,無濕陷性，天然密度1.56 g/cm3～1.65 g/cm3，含水量8%～14%，孔隙比0.685～0.814，粘聚力標準值6 kPa～8 kPa，內摩擦角24°～27°。根據設計單位提供的方案，自基礎底面開始，布設三層土釘，間距1.50 m，上部兩層長度6 m，傾角10°，下部一層長度5 m，傾角15°，土釘鋼筋為HRB500鋼筋，鋼筋直徑22 mm。土釘中心間距1.50 m，外掛鋼筋網片，噴射C20混凝土面層80 mm厚，同時對廠房及路面進行水平及豎向變形觀測。在整個水池施工中，支護效果良好，沒有發現任何安全隱患。

3 深基坑開挖與支護還需要注意的問題

總之，大同市深基坑開挖與支護還處于一個不斷發展和探索的過程，大同市地下水位埋藏深，地基土強度較高，很多處于新開發地段，周邊施工環境較好，采用放坡開挖的占到60%多。但是，由于對土地的深度開發，深基坑開挖與支護遇到的問題也與日俱增，需要我們在以下方面提高認識，因地制宜，精心勘察、設計，合理施工、監測，確保基坑邊坡的穩定和周邊環境的安全。

1)細化巖土工程勘察成果：在前期場地勘察中，切實掌握相關設計意圖，尤其在基礎埋深范圍內的土質要做好支護設計所需參數的提供，同時盡可能把基坑外邊線2倍基坑深度范圍的勘察資料提供準確。當基礎埋深范圍內存在地下水時，一定要提供初見水位和靜止水位，便于確定承壓水頭。由于大同地區地下水位埋深較深，一般基坑不存在降水問題，如果需要降水，可提供相關含水層滲透系數經驗值，或者根據工程的重要性，建議進行抽水試驗。

2)重視基坑開挖和支護的合理性：在基坑開挖及支護中，要對擬建場地、擬建建筑、周邊環境情況吃透，結合地區經驗精心設計。否則，可能只需放坡開挖的基坑采用了錨噴支護、樁錨支護，簡單問題復雜化，既費時，又費工增加了工程造價。但是也不可為了省時省事，節約費用，該支護的不支護，盲目開挖造成地面開裂、管道破壞、坑壁滑塌等事故。

3)掌握基坑監測的科學性：基坑監測不是一項可有可無的工作，必須高度重視，準確監測，及時預報。它是基坑動態設計和信息化施工的基礎。要求變形觀測時，既要進行地面的沉降變形監測，又要做水平位移監測，更要做支護結構頂端水平位移監測。因為這是基坑變形最直接的表現。同時及時準確的提供變形數據，以便于基坑出現安全問題時能及時作出搶救性的工作，避免造成更大的損失。

[1] 劉建航，侯學淵.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.

[2] 陳希哲.土力學地基基礎[M].第3版.北京：清華大學出版社，1998.

[3] 龔曉南，高有潮.深基坑工程設計施工手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1998.

[4] 《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社，2007.

[5] 華北市政設計院.山西省萬家寨引黃入晉工程北干線大同黃河原水直供—配水支線工程可行性研究報告[R].2010.

[6] 山西省第三地質工程勘察院.山西省大同市黃河給水工程地質災害危險性評估報告[R].2009.

Discussion on deep foundation pit excavation and supporting problems in Datong

GAO Zhan-suo

(ShanxiDatongSurveyingandMappingInstitute,Datong037006,China)

This paper analyzed the area landform and geological characteristics in Datong, analyzed the existing problems of erosion and deposition valley, denudation and accumulation stage, erosion and deposition inclined plain three types deep foundation pit excavation and supporting, and summarizes the matters need attention in deep foundation pit excavation and supporting, for reference.

deep foundation pit, excavation, support, geological characteristic

2014-07-18

高戰鎖(1972- )，男，工程師

1009-6825(2014)27-0078-02

TU463

A