大同地区深基坑开挖与支护存在问题的探讨

高 战 锁

(山西大同市勘察测绘院,山西 大同 037006)

大同地区深基坑开挖与支护存在问题的探讨

高 战 锁

(山西大同市勘察测绘院,山西 大同 037006)

分析了大同地区区域地貌与地质特征，对侵蚀堆积河谷、剥蚀堆积台原、侵蚀堆积倾斜平原三种类型的深基坑开挖与支护存在的问题进行了分析，并总结了深基坑开挖与支护需要注意的事项，以供参考。

深基坑，开挖，支护，地质特征

大同市是山西省第二大城市，地处山西省北部，属中温带重半干旱气候区，大同市是山西重要的重工业城市，经改革开放30年的发展，工业构成日趋完善，市政建设飞速发展，人民生活水平不断提高。尤其近5年来，随着城镇化的不断推进，民生经济的发展，就业人口的增多，农村人口及外省市人口的不断涌入，城市总体人口迅速增加。城市建设也跃上了一个新的台阶：高层建筑鳞次栉比，多层建筑遍地开花，城市和县域建筑日新月异。楼房越盖越高，地下空间开发越来越大，基坑开挖越来越深，由此产生的基坑开挖与支护问题也越来越复杂。下面我把这些年来在工作中遇到的一些基坑开挖与支护方面的问题做一归纳与整理，以期在以后的工作中得以借鉴和发展。

1 大同地区区域地貌与地质特征

大同市地区四面环山，西北有采凉山、雷公山、塔山、小石山，东南有恒山、大同县的火山群，位于群山环绕的就是大同盆地，总的趋势为西北高、东南低，高程1 045.9 m～1 078.2 m之间。场地地貌宏观上属冲洪积平原，大体可细分为侵蚀堆积河谷、剥蚀堆积台原、侵蚀堆积倾斜平原三种类型。

1.1 侵蚀—堆积河谷

河床与河漫滩：沿御河及十里河分布，高程1 000 m～1 050 m，御河宽400 m～800 m，十里河宽50 m～300 m，目前已成为季节性河流。其第四系地层主要由较密实的粗砂、砾砂及卵石组成。

Ⅰ级阶地：沿御河及十里河呈条带状分布，阶面平坦，陡坎明显，前缘与河漫滩相连，后缘与Ⅱ级阶地及倾斜平原、冲湖积平原相接，宽100 m～800 m，由Q4冲、洪积作用形成较密实的粗砂、砾砂。

Ⅱ级阶地：主要分布在御河西岸，连续性及对称性较差，是大同市城区内的主要地貌类型之一。其第四系地层主要由冲、洪积粗砂、砾砂组成，顶部分布厚度较小的次生黄土。

1.2 剥蚀—堆积台原

岗地主要分布在御河及十里河右岸，也是大同市城区内的主要地貌之一。御河右岸分布连续性较好，其东边与山地连接，坡度较缓，宽度约3 000 m，由Q2,Q3冲洪积物组成。

洼地：分布在文瀛湖周围，四周为岗地，中间为现代湖泊，湖水面积4.2 km2，高程在1 050 m～1 060 m，其第四系地层主要由湖积粉土及粉质黏土组成。

1.3 侵蚀—堆积山前倾斜平原

区内主要为老洪积扇，分布在山前地带，由河流等堆积形成，与岗地及新洪积扇连接，物质组成以粉土为主，夹有粗砂、砾砂层。

2 不同地貌区域深基坑开挖与支护存在的问题

2.1 侵蚀—堆积河谷区域

在大同这座古老的历史文化名城中，养育大同人民的两条母亲河就是御河和十里河。目前大同市提出的“一轴双城，全面发展”所称的一轴，就指以御河为轴线，御河西面的古城与御河东面的新城全面发展。目前御河东西两边的高层建筑有月亮湾小区、春晖园、春华园、水泉湾龙园、御锦园、太阳城、江鸿铂蓝郡等，最大高度接近100 m，层数22层～30层，地下室2层～3层，基坑开挖深度10 m～12 m为主，也有深度达到20 m的，这些深基坑如果为土质基坑，大多采用放坡开挖，或分两个台阶开挖，坡比1∶0.5～1∶0.7，明沟排水。如果为土质与砂质结合基坑，对砂质采用喷锚或锚杆支护，有的砂质土由于含有大量土，或是砂子较密实，不会形成流沙，大多采用堆放沙袋做挡土墙放坡开挖，来保证主体建筑的顺利施工。由于御河目前为季节性河流，地下水位埋深大于80 m，施工期间可以不考虑降水。该地段开挖最深的江鸿铂蓝郡32号、33号楼，最大深度接近20 m，地层出露土质依次为第①层杂填土，稍密状，厚度1.5 m～1.7 m，第②层粉质黏土层，硬塑，厚度4.5 m～4.8 m，第③层粗砾砂，中密状，厚度1.4 m～1.7 m，第④层粉质黏土层，硬塑，厚度4.2 m～4.5 m，第⑤层粗砾砂，中密状，出露厚度约8.5 m。该基坑工程于2013年11月3日开挖，11月14日开挖结束，坡比1∶0.5～1∶0.7，只有第③,⑤层粗砾砂有少量的坍塌滑落外，粉质黏土层相当稳定。开挖后采用堆放沙袋做挡土墙，堆放高度约2.60 m。当年即进行了灌注桩施工，12月底桩基施工结束。2014年3月春季开工时监理单位要求做钢筋混凝土挡土墙，建设单位邀请地勘单位、设计单位、监理单位、地基处理相关单位进行论证处理，与会专家强调了如果在雨季(6月～10月)到来前能够建到±0.00，就可以不做挡土墙，如果在雨季到来前不能够建到±0.00，就需要做挡土墙。经过建设单位综合测算工期，不做挡土墙直接进行基础施工，在2014年5月10日建到±0.00，并及时的做了防水，对基坑进行了回填处理。该方案为建设单位节省约80万元资金。施工期间也是考虑了周边没有已建建筑物、管线、道路，如果周边环境需要进行保护，至少也要进行喷锚支护。

2.2 剥蚀—堆积台原

该地貌主要分布在御河及十里河右岸，是大同市城区内的主要地貌之一。市内建筑、管网、道路分布较多，该区段土地资源稀缺，新建高层住宅小区及商业区考虑到私人轿车的激增，人防设施的建设，基坑开挖越来越深。这样的基坑支护安全等级均达到Ⅱ级或部分达到Ⅰ级。

比如凯德世家广场基坑开挖8 m，上部1.50 m～2.40 m为杂填土，下部全部为粗砾砂，基坑东侧为道路，下部有直径600 mm的混凝土下水管、路灯线、通讯线缆，埋深1.50 m～3.00 m。根据地质勘察资料，结合周边地质环境，综合考虑该基坑东侧采用了锚拉式支挡结构。自上而下共设计了3道锚索，锚杆腰梁采用双工字钢。上面连接钢筋网片，进行了混凝土的面层喷射。支护施工很顺利，支护效果较好。由于建设单位的重视，该工程把基坑处理列入了建筑施工的重要一环，合理安排工期，在开挖基坑的过程中同时做了支护工作，使整个施工程序能有条不紊的推进。提前做了基坑外围回填处理，上部主体结构施工结束。

在大同市火车站附近建设的神寅大厦，层数28层，地下室2层，基坑开挖深度9.00 m，场地东侧为站前街，西侧为西马路，北侧为魏都大道，南侧为已拆迁场地。根据设计意图，站前街边建3层商铺，1层地下室，开挖深度3.5 m，神寅大厦北临魏都大道，西邻西马路，基坑开挖位置距离道路红线只有4 m。根据地质勘察资料，基坑外围2倍基坑深度范围(已经到了城市主干道上)缺乏勘察资料，基坑揭露地层上部1.50 m～2.40 m为稍密状的杂填土，下部6.40 m～7.50 m为中密状的粗砾砂，中夹粉质黏土薄层，基坑底部为硬塑状的粉质黏土层。建设单位对基坑支护没有引起足够的重视，依据当地地区经验，分两次开挖，坡比1∶0.3，开挖上部4 m时，没有支护，局部几近直立，开挖顺利。当开挖下部4 m时，靠近西马路及魏都大道方向边坡失稳，不断滑塌，考虑到该道路下有上下水管线、电力管线，道路需要保证畅通，挖到6.50 m时终止下挖，此时坡比1∶0.6～1∶0.7，而东侧站前街由于有商铺，1层地下室，开挖时分两步，粗砾砂中夹多层粉质黏土薄层，该段开挖较顺利，坡比1∶0.3，直接挖到基底标高。此时建设单位才开始找基坑支护单位论证和报价，最终选择了锚拉式支挡结构，外挂网喷浆。由于已经挖到6.50 m，基坑支护单位施工时还得搭施工脚手架，造成了工程的延时和费用的增加。原计划基坑开挖10 d，实际含支护时间长达50 d，给建设单位造成很大的损失。

这两个实例证明，深基坑开挖一定要引起各部门的绝对重视。开挖前就要做好预案安排，既要参考地区经验，又要重视科学的勘察结论，严谨的设计方案。

2.3 侵蚀—堆积山前倾斜平原

该区内主要为老洪积扇及新洪积扇，物质组成以中密的粉土为主，夹有中密～密实的粗砂、砾砂层。地下水位埋深大于40 m，是较好的建筑场地。该区域的大部分建筑基坑采用放坡开挖，不需支护。在建筑密集区，考虑到深基坑周边环境，多采用土钉墙支护。在塔山工矿区，由于环保评价要求，需建设污水处理池，占地面积(8×15)m2，开挖深度6.20 m，东侧2 m为厂房西墙，独立基础，基础埋深2.00 m，其余三侧均为厂区道路。根据地质勘察资料，上部开挖深度6.20 m内均为中密状粉土,无湿陷性，天然密度1.56 g/cm3～1.65 g/cm3，含水量8%～14%，孔隙比0.685～0.814，粘聚力标准值6 kPa～8 kPa，内摩擦角24°～27°。根据设计单位提供的方案，自基础底面开始，布设三层土钉，间距1.50 m，上部两层长度6 m，倾角10°，下部一层长度5 m，倾角15°，土钉钢筋为HRB500钢筋，钢筋直径22 mm。土钉中心间距1.50 m，外挂钢筋网片，喷射C20混凝土面层80 mm厚，同时对厂房及路面进行水平及竖向变形观测。在整个水池施工中，支护效果良好，没有发现任何安全隐患。

3 深基坑开挖与支护还需要注意的问题

总之，大同市深基坑开挖与支护还处于一个不断发展和探索的过程，大同市地下水位埋藏深，地基土强度较高，很多处于新开发地段，周边施工环境较好，采用放坡开挖的占到60%多。但是，由于对土地的深度开发，深基坑开挖与支护遇到的问题也与日俱增，需要我们在以下方面提高认识，因地制宜，精心勘察、设计，合理施工、监测，确保基坑边坡的稳定和周边环境的安全。

1)细化岩土工程勘察成果：在前期场地勘察中，切实掌握相关设计意图，尤其在基础埋深范围内的土质要做好支护设计所需参数的提供，同时尽可能把基坑外边线2倍基坑深度范围的勘察资料提供准确。当基础埋深范围内存在地下水时，一定要提供初见水位和静止水位，便于确定承压水头。由于大同地区地下水位埋深较深，一般基坑不存在降水问题，如果需要降水，可提供相关含水层渗透系数经验值，或者根据工程的重要性，建议进行抽水试验。

2)重视基坑开挖和支护的合理性：在基坑开挖及支护中，要对拟建场地、拟建建筑、周边环境情况吃透，结合地区经验精心设计。否则，可能只需放坡开挖的基坑采用了锚喷支护、桩锚支护，简单问题复杂化，既费时，又费工增加了工程造价。但是也不可为了省时省事，节约费用，该支护的不支护，盲目开挖造成地面开裂、管道破坏、坑壁滑塌等事故。

3)掌握基坑监测的科学性：基坑监测不是一项可有可无的工作，必须高度重视，准确监测，及时预报。它是基坑动态设计和信息化施工的基础。要求变形观测时，既要进行地面的沉降变形监测，又要做水平位移监测，更要做支护结构顶端水平位移监测。因为这是基坑变形最直接的表现。同时及时准确的提供变形数据，以便于基坑出现安全问题时能及时作出抢救性的工作，避免造成更大的损失。

[1] 刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[2] 陈希哲.土力学地基基础[M].第3版.北京：清华大学出版社，1998.

[3] 龚晓南，高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.

[4] 《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[5] 华北市政设计院.山西省万家寨引黄入晋工程北干线大同黄河原水直供—配水支线工程可行性研究报告[R].2010.

[6] 山西省第三地质工程勘察院.山西省大同市黄河给水工程地质灾害危险性评估报告[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

高战锁(1972- )，男，工程师

1009-6825(2014)27-0078-02

TU463

A