论基坑支护结构的变形控制与周边建筑物的保护

李卫华

（广州市园林建筑工程公司，广东广州510095）

0 前言

近年来，随着城市建设的高速发展，工程建设性质、规模也不断向综合化、复杂化的方向扩展，其中各种地下工程包括大型地下商场、地下停车场、地铁工程、城市过江隧道工程、人防工程等建筑基坑建设也随之向“宽、深、大”的方向发展。而与之相伴随所产生的各种不良地质条件问题、地下水问题、基坑支护技术问题及城市中心区邻近住宅、商铺、市政管网的基坑变形控制问题、周边建（构）筑物的保护等问题日益显著。基坑施工安全不仅要保证基坑施工中围护结构的稳定、基坑内作业人员的施工安全，而且更要严格控制基坑周边地层的变形与位移，确保周边建（构）筑物、道路、市政管线的安全。影响深基坑支护结构变形控制及周边建（构）筑物保护的主要因素是很多的。本文主要就建筑深基坑支护结构在工程建设过程中的变形控制及对周边建（构）筑物的保护等问题进行探讨。

1 合理、可靠的支护结构体系设计

合理、可靠的支护结构体系设计是深基坑围护结构变形控制的前提，若支护结构体系的任何部位存在设计缺陷或考虑不周，则围护结构变形将难以控制在允许值范围内，甚至变形严重超限导致基坑失稳或发生坍塌等事故。支护结构设计合理、可靠性主要体现在：围护结构的选型、围护结构墙、桩的嵌固深度、围护结构的刚度、支撑结构的选型、支撑结构布设方式及强度、基底处理以及施工监测布置等方面。

1.1 深入了解和掌握工程地质水文条件

工程地质水文条件是工程设计的基础，也是参建各方在工程建设过程中需要特别注意的重点。工程参建各方必须深入了解掌握场区的岩土类型、性质、参数，以及水文条件；如某些施工场地的岩土特性在实验室不能准确地测试和揭露，就需要设计单位借鉴类似工程的经验和教训提出专业的设计考虑和要求。

1.2 内支撑体系设计问题

（1）支撑节点承载力既要满足轴力还应满足支撑和腰梁之间传递剪力要求，支撑和腰梁连接部位的翼缘和腹板均应焊加劲板。基坑平面形状有向内凸出的阳角时，阳角两侧转檩应封闭，而且同时布设支撑点，该部位如有斜撑，可设置抗剪键或水平方向牛腿，并进行抗剪验算。

（2）控制支护结构位移和周边地表沉降量，第一道支撑点的位置和支撑的及时架设是关键。另外，第一道支撑采用混凝土支撑，可以有效地提高支护体系的整体稳定性。

（3）支撑水平、竖向间距应综合考虑地质条件、施工方法及结构形式后再予以布置，必须保证土方开挖、结构施工作业有效空间，否则容易造成土方开挖与支撑架设工序衔接不好。另外，要考虑结构柱、侧墙钢筋不应在同一水平面断开。

（4）支撑布置尽量避免采用换撑设计，换撑不但施工作业困难，而且会导致基坑暴露时间过长，不利于基坑变形控制。

（5）混凝土支撑与钢结构体系相比，整体刚度大、稳定性好，但施工周期长，往往在混凝土支撑体系施工完成达到龄期后，该时段支护结构变形已完成，变形量难以满足该设计工况下的变形值，设计工况验算时应考虑该问题。

（6）钢支撑内力设计应考虑构件安装误差产生的偏心影响及温度附加应力引起的不利影响。

2 支护结构体系施工质量

支护结构体系变形过大导致基坑失稳的一个主要问题是支护结构体系构件施工质量没有达到设计要求，导致构件作用减小或失效。常见的施工质量问题有以下几个方面。

2.1 围护结构质量问题

墙（桩）体垂直度不够甚至严重倾斜、墙（桩）体混凝土灌注不密实出现孔洞甚至断墙（桩）、墙体接缝处施工不规范等，这些问题造成围护结构经常渗水、涌水涌砂甚至墙体强度不足而开裂，导致围护结构变形过大甚至失稳。

2.2 支撑体系质量问题

支撑体系包括钢支撑、围檩结构年久失修刚度下降，钢支撑安装后偏心率过大，支撑与围檩、围檩与墙体间焊接质量差或支座安装不规范，围檩与围护结构间填充不密实，钢支撑预应力施加不足或损失过大。

2.3 止水帷幕质量问题

（1）止水帷幕桩体垂直度偏差太大，使搭接失败，出现“开裆口”。

（2）围护结构桩本身垂直度偏差与旋喷桩垂直度偏差的叠加效应，出现“开裆口”。

（3）不良地层桩体成桩效果差，形成较多的缝隙、空洞。

（4）止水帷幕由于施工后期基坑口开挖产生的变形而未能紧贴支护结构，一旦止水帷幕与密排桩之间的土颗粒流失，止水帷幕变成支挡结构，不堪负荷，必然导致破坏止水帷幕。

（5）桩体施工中遇到地下障碍物，止水帷幕未能有效形成。

3 土方开挖与支撑体系架设工序衔接

控制支护结构变形的核心是保证基坑内外的水压力平衡与严格控制水土的流失。不少基坑出现失稳、倒塌实质上都是上述这两方面出现的问题。例如基坑超挖、不及时支撑，导致基坑外水土压力大于基坑内的支撑力，使围护结构变形过大甚至失稳。造成基坑超挖、不及时加撑的主要原因有：（1）施工过程中为抢进度主观忽视加撑的必要性；（2）支撑设置不合理导致机械开挖空间不足，难以实现随挖随撑；（3）土方开挖与支撑体系架设工序间安排不合理，没有有效衔接。

4 支护结构体系监测工作

及时、准确的基坑变形监测数据是支护结构设计优化和变形控制的依据，是深基坑施工中参建各方安全管理的眼睛。一旦不重视施工监测工作、监测点布设不规范、监测频率过低、监测点不注意保护，往往会导致无法及时掌握基坑变形情况，贻误处理险情的最佳时机。

5 周边建（构）筑物鉴定和保护

做好基坑周边建（构）筑物保护工作的关键是掌握建筑物的现状，控制基坑围护结构变形，严格控制水土的流失。

（1）做好基坑周边建（构）筑物的调查和鉴定工作。设计单位应在工程招标前的各设计阶段会同建设单位逐步摸查并掌握周边建（构）筑物的类别、重要性、基础,以及结构形式等资料。尽量避免受各种因素影响，导致支护结构设计时还没有掌握相关必须资料，导致设计阶段对部分建（构）筑物保护认识不充分和考虑不周全。另外，避免施工单位基于成本考虑或重视不够，施工前对基坑周边建（构）筑物鉴定范围和深度不够，现状鉴定资料不翔实，导致后期施工出现投诉时维权证据不足和相互扯皮现象，甚至升级为上访事件和法律案件。

（2）针对基坑周边重要或危旧的建（构）筑物，设计单位应在设计图中提出有针对性的保护方案和要求，在招标设计中单独开项由承包商投标报价。

6 总结

综上所述，做好基坑支护结构变形控制及周边建（构）筑物的保护工作，应该做到以下几个方面的工作：

（1）合理可靠的支护结构体系设计是做好深基坑围护结构变形控制的前提。设计单位应深入了解认识工程地质水文条件，尽可能收集并掌握基坑周边建（构）筑物情况，充分借鉴类似工作经验和教训，避免出现设计缺陷。

（2）支护结构体系中的构件施工质量是深基坑围护结构变形控制的根本。工程建设单位必须充分重视并按照设计规范要求做好支护体系施工质量过程控制。

（3）控制支护结构变形的核心是保证基坑内外的水土压力的平衡，严格控制水土的流失。工程建设单位应根据工程地质和水文条件特点，按设计工况研制科学合理的基坑开挖方案，保证基坑开挖和支撑体系施作工序间有效衔接。

（4）基坑监测数据是基坑变形控制的依据，工程建设单位必须重视施工监测工作，严格实施监测方案，及时反馈监测数据，使工程建设参建各方都能准确掌握基坑变形动态，及时调整、改进设计、施工方案，做到信息化施工。

（5）工程建设单位应做好基坑开挖常见险情应急预案的编制、演练工作，各项应急设备和物资要落实到位，出现险情后能够迅速启动预案。