深基坑工程遇位置不明廢棄人防空洞處理措施

丁亞雷，陳豪華

（中鐵第六勘察設計院集團有限公司，天津 300000）

0 引言

20 世紀 60、70 年代，受當時國際復雜局勢的影響，我國城市興建了大批人防工程，這在當時發揮了一定的戰備作用。隨著國家工作重心的轉移和經濟的發展，部分人防工程由于年代久遠，缺乏管理維護，結構老化，已喪失戰備防護作用。廢棄的人防工程存在坍塌的危險，已成為城市災害的隱患之一［1］。隨著城市建設的發展，特別是城市地下空間的開發，不可避免地與人防工程產生交叉，如何順利施做圍護結構、開挖基坑，保證基坑工程的安全成為地下工程施工的重難點之一。

1 工程概況

本綜合管廊工程位于老舊城區，根據規劃，部分老舊建筑物需拆除，并對道路提升改造，周邊地塊規劃為大型商業及居住用地。部分地段由于拆遷不到位，尚遺留幾棟多層磚混結構，距基坑邊距離約 7 m，設計及施工過程中應采取保護措施。原狀管線廢除后規劃為綜合管廊，除雨污水外，其他管線均入廊。設計管廊標準斷面外輪廓尺寸 6.4 m×4.1 m，標準段管廊覆土深度約 4 m，部分考慮預留商業過街通道，埋深設計為 8 m。

本工程范圍地貌單元為黃河沖積平原，地勢平坦，勘察范圍內地基土屬第四系（Q）沉積地層，土層主要為雜填土、第四系全新統（Q4）粉土、細砂。穩定地下水位埋深約 14 m。

綜合考慮基坑深度、地質條件、周邊環境情況等因素，管廊基坑圍護結構采用鉆孔灌注樁加內支撐的支護結構，豎向根據基坑深度設置一道或二道φ609 mm、t=16 mm 鋼支撐。典型圍護結構斷面如圖 1、圖 2 所示。

圖1 管廊標準段圍護結構橫斷面（單位：mm）

圖2 管廊深埋段圍護結構橫斷面（單位：mm）

根據對本工程現場調查走訪，施工范圍內存在若干處人防空洞，磚砌結構，寬度約 1～1.5 m，高度約 2 m，埋深約 6 m。人防通道出入口如圖 3、圖 4 所示。

圖3 人防工程入口

圖4 人防通道

為進一步調查人防空洞，走訪了本區域人防辦。但由于建設時備案不全，可查閱到的資料有限，且由于本人防工程廢棄已久，結構老化嚴重，內部通風不暢，堆積有淤泥，人員進入調查其具體位置危險性較大。如何處理該位置不明的人防工程成為本工程的施工難題之一。

2 處理方案

2.1 常用處理方案

2.1.1 挖除法

人防工程的埋深約 6 m，可采用機械設備挖除人防通道拱部后回填素土，再進行鉆孔樁的施工。

2.1.2 護筒穿越法［2］

采用旋挖鉆機破除人防通道磚砌結構，在人防空洞頂底板間砌筑磚護筒，用做樁混凝土澆筑時的模板。也可采用鋼護筒，打設鎖腳錨桿將鋼護筒固定于土層中，防止灌注混凝土時傾斜。

2.1.3 填充法［3］

采用邊施工鉆孔樁，邊發現，邊處理的方式。鉆孔樁成孔過程中，通過發現人防孔洞的鉆孔確定人防通道的具體位置，從地面通過鉆孔向人防空洞注入填充料。填充密實后再繼續鉆孔樁、基坑開挖的施工。

2.2 對比分析

由于人防工程的位置不確定，人防工程年代久遠，測量難度較大，詳細調查所需的測量工作及時間難以估計，可能會嚴重制約本工程工期。且由于部分周邊建筑物尚未拆遷，敞開開挖場地緊張，難以保證建筑物的穩定性，故挖除法的使用受限。

圍護結構壁后空洞會對圍護結構穩定性產生不利影響，文獻［4］研究了懸臂樁支護結構壁后土體脫空現象，認為圍護結構壁后土體脫空會造成圍護結構側移增大，穩定性降低。結合本工程實際，由于人防通道與管廊線路交角不確定，特別是人防通道與管廊線路接近平行時（見圖 5），鉆孔樁施工會破壞原有直墻拱結構穩定性，人防結構頂部塌落拱難以保持穩定，引發土體陷落，引起地表及周邊建筑物的沉降。

由于本工程所遇人防空洞為磚砌結構，結構閉合成環的情況下可保持穩定性，一旦結構遭破壞容易發生失穩破壞。而護筒穿越法僅能保證樁正常灌注，對磚砌結構的穩定性并無有利作用。

綜上，推薦采用填充法處理人防空洞，以確保后續施工的安全及鉆孔樁的正常施工。為確保圍護結構施工影響范圍內的人防結構穩定，遭鉆孔樁破壞的人防結構斷面均需處理，故坑外處理范圍應大于人防結構寬度。

圖5 鉆孔樁施工對人防通道結構的破壞

2.3 填充料選擇（見表 1）

由于基坑內部填充料需在基坑開挖過程中挖除，基坑內部填充料建議選用造價低，易于開挖的粗砂；基坑邊界及基坑外側考慮便于圍護結構施做，保證基坑穩定性，填充料選用易于填充密實的 M5 水泥砂漿。

2.4 處理步驟

人防空洞填充處理及鉆孔灌注樁施工步驟如下，示意圖如圖 6 所示。

圖6 人防空洞填充處理示意圖（單位：mm）

1）施工鉆孔灌注樁，遇鉆桿突然下落等異常現象時核實是否為人防通道。

2）若確定為人防通道，提出鉆桿，下鋼護筒［5］，保證孔壁穩定。

3）通過鉆孔測量該人防空洞深度、寬度、走向，并在地面放線標記其位置。

4）在基坑內人防通道頂部間隔 2 m 打φ180 mm 鉆孔，插入φ160 mm PE 管，PE 管露出地面 20 cm。通過 PE 管充填粗砂。

5）通過過鉆孔樁鉆孔填充 M5 水泥砂漿，填充應分次進行，每一次填充應等待一定時間間隔，待上一步填充的砂漿初凝，避免砂漿流動范圍過大。

6）在基坑外距樁中心 2 m 處人防通道頂部打φ180 mm 鉆孔，插入φ160 mm PE 管，PE 管露出地面 20 cm。通過 PE 管充填 M5 水泥砂漿。

7）在遇人防空洞的樁位處繼續成孔至設計深度，灌注樁混凝土，拔除鋼護筒。

2.5 施工注意事項

由于人防工程分布的不確定型，施工過程中應注意以下幾點。

1）根據測量出的人防通道寬度、長度規模，估算填充量，施工過程中記錄好每個填充孔的填充量，確?？锥磻畛涿軐?。如遇填充量過小，應增設填充孔，進一步填充密實；如遇填充量過大，則應補充探測孔，進一步調查人防通道的分布范圍。

2）由于基坑邊界處填充材料的不同，土層軟硬不均，如圖 6 中區域所示，灌注樁成孔過程中易發生傾斜度過大的情況。因此，人防空洞附近樁施工過程中應加強樁的垂直度測量，控制好鉆進參數，加強施工管理，及時糾偏［6］，保證垂直度施工精度，避免圍護樁進入管廊主體結構限界。

3）基坑內土方開挖應分層開挖，挖深接近人防通道位置時可采用洛陽鏟、地震波、探地雷達等測量手段復核空洞填充效果。開挖過程中應加強圍護結構變形、鋼支撐內力等監測［7］。

3 處理效果

本工程人防工程經填充處理后，鉆孔灌注樁順利施工，如圖 7 所示，未發生灌注樁混凝土流失，無法成樁的現象。前期施工由于經驗不足，出現了部分鉆孔樁垂直度超限的現象。經核算樁侵限量較小，主體施工時計劃鑿除少許樁表面混凝土。后期施工時通過控制鉆進速度，勤測量保證了樁的垂直度。

圖7 人防空洞填充后鉆孔樁順利施工

圖8 人防空洞填充密實

基坑內土方開挖出的人防通道填充密實，如圖8所示，未發生突然沉陷現象?；痈黜棻O測指標穩定無異常。

4 結語

本工程針對磚砌地下人防工程的處理方案在實際施工中取得了很好的效果，對類似工程，如基坑、圍護結構遇廢棄雨污水管（涵）、電力隧道等，具有一定的指導意義。不同環境條件、基坑形式的地下空洞可采用如下的處理方式。

1）若圍護結構采用工法樁、地下連續墻的支護結構，圍護結構處應采用利于施工的填充材料，可考慮優質黏土、水泥土，并應分層夯實處理。

2）對人員可進入的地下空洞，可采用洞內堆沙袋、砌墻封堵的處理的方式。鋼筋混凝土結構形式的地下構筑物采用機械破除困難時，也可采用人工挖孔樁的方法［8］人工切割破除。

3）對于埋深較淺、規模不大的地下構筑物，基坑內可不必填充處理?？刹捎醚鼗涌v向推進、分層開挖的方式逐步開挖破除構筑物。