试论深基坑越冬的安全防护

赵　乐　许传遒　刘　丹

摘 要：通过我司近年在沈阳施工的几个深基坑越冬过程中所出现问题的分析，总结出有效的越冬安全防护措施，供类似工程借鉴。

关键词：深基坑 越冬 安全防护 桩间土

随着城市现代化的发展，高层和超高层建筑越来越多，其地下室的层数也随高层建筑的高度增加而增多，基坑开挖深度由几米到几十米，使深基坑施工更具危险性。由于建设周期的安排和东北地区气候的制约，东北每年都有不少的基坑面临越冬的问题，从而对基坑支护和坑内外安全越冬防护也提出了更高的要求，怎样才能保证基坑安全越冬，做到安全施工呢?这是本文所要分析和研究的问题。

1、存在问题

东北地区冬季较长，气温较低，土的冻层较厚（1～2.6m），基坑越冬面临的主要问题是坑壁土的冻胀问题，尤其是饱和、过饱和土的冻胀问题，其次是喷射混凝土护壁在天气冷暖交替的过程中脱落，尤其阳光普照部位将会大面积脱落，导致桩间土流失，若不及时补救将形成恶性循环，进而破坏支护体系，危害基坑安全。

2、原因分析

如果说土的性质和土的自然含量是引起坑壁土冻胀的内因，那么外界气候条件及水力条件的变化就是引起坑壁土冻胀的外因。自然含水状态的坑壁土在气温0℃以下开始冻结，随着气温的下降和时间的积累冻层逐渐增厚，体积逐渐增大而出现冻胀，土体产生冻胀力，在其作用下，基坑支护体系将向临空面产生位移，增加桩身变形，增大桩顶水平向位移，尤其是在粘性土中更为显著；若基坑周边有渗漏，首先使土饱和，饱和状态土的冻胀性加强，其次过饱和水在土中逐渐形成水力通道，在冬季低温下冻结成冰，即在坑壁处渗漏出的水在低温下逐渐形成冰，并不断积聚成大量冰棱；此外在坑壁（主要是桩间土部分）插入的泄水孔中流出的水同样会冻结成冰，此时泄水孔不但达不到引流的作用，反而成为冻胀通道，增强土体冻胀破坏力；总之，在东北，深基坑越冬出现的冻胀问题除了受温度影响外，大多与基坑周边的水力条件有密切联系。泄水孔结冰、坑壁漏水点形成的冰棱、桩间土冻胀等都是由于水结冰导致的。

城市地下雨、污水管年久失修，长期的渗漏水在坑壁的土壤中形成了大量的滞水；持续不断的雨、污水管渗漏对上层滞水起到了源源不断的补给作用；加上施工中采用的管井降水对上层滞水的作用影响微乎其微，致使上层滞水难以疏干。

3、影响及危害

坑壁漏水点形成的大量冰棱，体积越积越大，无形中加大了支护结构倾向坑内的力矩，改变桩体应力，对支护结构的安全构成威胁；桩间土插入的泄水孔结冰，达不到引流的目的，土中的上层滞水无法导出，在土中形成水压力及冻胀力，严重的将在一瞬间和桩间土一起冲出坑壁，形成桩间土大量流失；混凝土护壁大面积脱落，进而导致桩间土塌落，桩体后形成空洞，基坑四周路面塌陷，危及人民财产公共安全。

城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失，深基坑越冬的安全性显得越来越重要。

4、防护措施

（1）确定合理的、最优的治水方案

在基坑工程中，若对地下水处理不当，也可能导致基坑出现险情，甚至事故。主要表现为：地下水渗透引起的基坑开裂坍塌；基坑周围水管破裂漏水及生活用水渗入基坑，引起岩土力学性质发生变化；在冬季引发严重的冻胀问题。

在基坑设计过程中，需要确定合理的治水措施。治水的基本原则是疏堵结合。疏是指将基坑范围内的地表水与地下水排除，如采用明沟排水、井点降水等，该方法施工简便，成本低，操作技术易于掌握，已广泛应用于各类基坑施工中；堵是指通过有效手段在基坑周围形成止水帷幕，将地下水止于基坑之外，如粉（浆）喷桩帷幕、高压旋喷桩、沉井法、花管注浆、灌浆法以及地下连续墙等。

对开挖深度不超过6m的基坑，通常采用土钉支护、锚喷支护、重力式挡墙等，上层滞水一般采用埋管引流的方法，支护结构后土层的水经排水管汇集到坑底排水沟，最后由集水井排至地面。

对开挖深度超过6m的基坑，土质较差存在深厚软土层时，多采用桩排支护、板桩支护、地下连续墙支护等。地下水治理，方案主要有“全封”方案、“半封半降”方案和“全降”方案。

基坑侧壁滞水易引起支护桩间涌水流土，严重时造成周边土体沉陷，其治理措施一般采用封堵、疏导相结合方式，即在支护桩外侧利用粉喷桩帷幕进行挡水，并埋设排水管用来排水，彻底的排出滞水，在越冬基坑中只有全面的挡水，才能消除由于滞水产生的冻胀问题。

（2）坡顶安全防护措施

清除坑边堆载：东北工地冬天停工期间，建筑现场基坑边上往往堆放料具、机械设备、积土等，这样一来就增加了坑边荷载，给边坡稳定带来一定的影响。所以，必须保证一定的安全距离，不然就很容易造成边坡失稳，形成坍塌而发生事故。

（3）混凝土护壁设计措施

针对桩间土脱落的现象，在设计时考虑对桩间土进行二次支护，采用挂网喷射混凝土，使钢筋网与支护桩有效连接.

（4）加强监测

基坑工程信息化施工基础是基坑工程环境监测，它是检验设计正确性和发展岩土工程理论的重要手段，又是及时指导正确施工、避免发生事故的必要措施，基坑工程环境监测是基坑在开挖施工处理中，用科学仪器设备与手段对基坑支护结构及周边环境(如土体、建筑物、道路、地下设施等)的位移、变形、倾斜、沉降、应力、开裂、基底隆起、地下水位动态变化、土层孔隙水压力变化等进行综合监测。冬季工地停工期间，施工单位往往只在现场安排值班人员，监测人员只是按监测计划按时到场监测，常住工地的人员太少，领导重视程度有所放低，在这期间，基坑支护的变形监测就显得相当重要，特别是在土方开挖深度达到坑底，基坑面临进入冬季发生冻胀、进入春季发生融冻的时候，变形监测尤为重要。监测是发现危险征兆的眼睛；监测结果是评定支护安全与否的具体依据。

5、结束语

东北地区的深基坑，如果面临越冬，在设计和施工过程中，除了在支护结构上给予重视外，尤其应该特别重视水的处理. 深基坑施工的安全越冬，只有从技术上采取周密的措施，在管理上加强力度，保证防护措施落到实处，严格执行规范及有关规定，安全越冬是可以实现的。◆