某深基坑支护超期服役的质量安全评定及处理措施

杨庭森

Quality Safety Assessment and Treatment Measures for Overdue Service of a Deep Foundation Pit Support

YANG Ting-sen

摘要：现在对地下空间的利用越来越受到重视，而与之施工相关的深基坑工程就显得尤其重要。由于很多基坑深度大、使用期限长，以及很多不可预见的影响，已经完成的深基坑不能在设计年限内完成地下工程的施工，而需要延长基坑使用年限，因此，需要对既有超期服役的基坑进行质量安全评定，并根据评定结果确定是否需要加固处理及处理方案。本文以某工程实例，来阐述超期服役基坑的质量安全评定方法和处理措施。

Abstract： The use of underground space is now receiving more and more attention， and the deep foundation pit engineering related to its construction is particularly important. Due to the large depth， long service life and many unforeseen effects of foundation pits， the completed deep foundation pits cannot complete the construction of underground works within the design period， but need to extend the service life of the foundation pits. Therefore， it is necessary to conduct quality safety assessment for foundation pits with extended service， and based on the assessment results， to determine whether reinforcement treatment and treatment schemes are required. This paper uses an engineering example to illustrate the quality safety assessment methods and treatment measures for the overdue service pit.

关键词：深基坑支护;超期服役;质量安全评定;处理措施

Key words： deep foundation pit support;overtime service;quality safety assessment;treatment measures

中图分类号：TU753                                        文獻标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）32-0117-03

1  工程概况

1.1 工程简介

拟建工程位于河北省某市区内，为一栋综合体，主楼地上27层，裙楼地上4层，地下均为3层，基础埋深15.8m。场地平整，地面高程68.20-68.25m，换算后的基坑深度14.50m，平面尺寸为东西长139.0m，南北宽87.0m。

1.2 周边环境条件

根据现场调查，基坑西侧临一层厂房为8.0m，为轻钢结构，独立基础，基础埋深1.0m。基坑南临一排一层仓库，距离6.5m，砖混结构，条形基础，基础埋深1.0m。基坑东侧局部临2层板式办公房，距离为6.0m，为工地办公用房，北侧距离坑边8.0m为一栋3层办公楼，砖混结构，条形基础，基础埋深约1.5m。

1.3 工程地质情况

1.3.1 地层情况

①层杂填土：杂色，稍湿，松散状态。主要为建筑垃圾。层厚：0.50-0.70m，层底深度0.50-0.70m。

②层黄土状粉土：黄褐色，稍湿-湿，稍密状态，土质不均匀。层厚：4.20-5.20m，层底深度4.80-5.90m。

③层细砂：灰黄色，稍湿，中密状态，砂质纯净，分选性一般。层厚：0.90-2.30m，层底深度6.60-7.30m。

④层粉质粘土：褐黄色，可塑状态。土质不均匀。层厚：1.70-3.90m。层底深度：8.60-10.80m。

⑤层粉土：黄褐色，稍湿-湿，稍密-中密状态，土质不均匀，偶见小姜石。层厚：3.20-5.30m。层底深度：13.50-14.60m。

⑥层细砂：灰黄色，稍湿，中密状态。砂质不纯净，分选性一般。层厚：1.90-4.40m，层底深度16.50-18.40m。

⑦层中砂：灰白色，稍湿，稍密-中密。局部钙质胶结。层厚：0.70-3.10m。层底深度：17.70-20.10m。

⑧层细砂：灰白色，稍湿，密实状态。砂质纯净。层厚：0.80-5.70m。层底深度：22.50-25.30m。

⑨层中砂：灰白色，稍湿，密实。砂质纯净，见少量小砾石。层厚：3.10-5.00m。层底深度：27.50-28.70m。

⑩层粉质粘土：褐黄色，可塑状态。土质均匀。厚度：1.60-4.30m。层底深度：29.60-31.80m。

1.3.2 地表水和地下水

本区附近没有河流直接通过。地下水埋深超过45m，对本工程基础施工无影响。

1.3.3 基坑支护设计参数表

1.4 基坑支护设计方案

本工程基坑安全等级为一级，设计使用年限为一年。采用土钉墙+排桩+锚索联合支护方式。具体主要设计参数如下：

0.00～5.50m段：采用土钉墙支护，放坡为1：0.30，设置三排土钉，土钉孔径100mm，倾角15度，水平间距和排距均为1.5m，梅花型布置，土钉长度均为5.80m，内置1E18钢筋，全长灌注纯水泥浆。坡面铺设？准8@200×200mm钢筋网，喷C20的厚80mm的细石混凝土，土钉端部采用1E16钢筋水平连接。坡面按3.0*3.0m间距设置泄水孔，坡项设置挡水墙和安全护栏。

5.50～14.55m段：采用桩锚支护。桩径600mm，水平间距1200mm，桩长15.00m，嵌固长度为6.0m。冠梁尺寸为600*800mm。钢筋笼配筋主筋为13E25，螺旋箍筋为？准8@150，加强筋为？准16@2000。桩和冠梁混凝土均为C25。共设置三道锚索，第一道锚索设置在冠梁的中部，从其向下每隔2.80m设置一道。锚索孔径150mm，倾角15度，长度均为22.0m，锚固段长度自上而下分别为15.0m、16.0m、16.0m，分别内置3束S15.2、4束S15.2、4束S15.2的钢绞线，锁定值分别为120kN、150kN、150kN。灌注纯水泥浆液。锚索端部采用二根22A工字钢连接。

桩间土采用挂钢筋网并与护坡桩有效连接，然后喷C20厚60mm细石混凝土。

1.5 基坑支护施工情况

本工程于2016年12月开始施工，到2017年3月完成整個支护工程的施工。由于多种原因，项目停建。在施工期间，按相应规定进行了材料、过程质量报验，全程由监理人员控制，在施工期间由第三方进行了基坑变形监测，未发现异常变形的情况。

在停工期间，现场全封闭，除了有门卫，未再对工程进行管理、维护和变形监测。

根据建设方要求，本工程要求复工，在复工前，由于基坑已经超出设计使用年限近1.5年时间，根据有关要求，要求对现有基坑进行安全质量评定，若仍能满足规范和设计的使用条件，经原设计单位同意在履行有关程序后继续使用，或达不到规范或设计的使用条件，则应委托设计单位进行加固方案的设计，加固后方可使用。

2  超期服役的深基坑现状的安全质量检查

根据当地要求，在复工前对现有基坑进行安全质量评定。先进行质量评定，根据评定结果再确定是否需要加固等后续工作。

2.1 深基坑现状的安全质量评定内容

①复查基坑的设计资料、施工资料、检测报告以及基坑变形监测资料：

主要查验与上述内容相关的原始资料是否齐全，基坑变形监测是否连续有效，是否仍在进行检测等。

②对周边环境条件进行复查。

主要内容包括：周边建筑物、管线等有无破坏、裂缝、塌陷、变形等，有无渗水漏水处，排水导水设施是否完好等。

③对支护体本身现状进行复查。

主要内容包括外观检查及实体质量检测等内容。

土钉墙外观检查包括：坡面有没有损坏、有无裂缝、空鼓及损坏程度。有无局部坍塌，锚杆（或土钉）有无拔出等。

桩锚支护区外观检查包括：护坡桩和冠梁有无发生明显位移、折断、裂缝等;锚索有无拔出、失效等;腰梁是否完整、扭曲、断裂、脱落等。桩间土支护是否有松动、脱落、坍塌等。坡底土体是否有隆起，变形等其他情况。

④实体质量检测。

主要包括的内容有：土钉墙面层和桩间面层厚度和强度检测、土钉抗拔力检测、锚索抗拔力检测等，在条件允许的情况下，可进行桩完整性检测等。

检测数量按相应规范中有关条款执行。

2.2 深基坑现状的安全质量检测方法

对于外观检测，一般是根据眼观、尺量，以及必要时的仪器测量。

对于实体质量检测，则采用设备和仪器进行。如面层厚度检测是用抽芯法取芯测量厚度后，做抗压强度试验等。

锚杆（土钉）抗拔力检测则是在原位进行试验等。

2.3 深基坑现状的安全质量评定结果

一般情况下检测单位只根据检查和检测的结果给出具体数据及分布范围，不需要给出处理意见，如何处理由专业设计单位根据评定结果再另行给出处理意见。

本工程根据检查和检测结果如下：

复工前现场检查情况：

①设计和施工原始资料情况：经检查，原设计资料和施工资料齐全，未发现丢失和损坏情况。

②基坑变形资料：停工前基坑变形监测资料齐全，停工后无资料。经过了解，由于停工封闭，监测单位停止了监测，期间技术人员过来人工巡查过，发现三个测量基准点全部损坏，不能使用，监测单位向甲方发出过停止监测通知。三个测量基准点损坏原因经查为停工时大型机械撤场时未注意而压坏。

③基坑周边情况：基坑西侧厂房与基坑之间的室外地面有一冲沟，经调查为雨水冲刷而成，该区未设置统一排水系统，雨水从冲沟内渗入地面以下。该区在基坑影响范围以内。基坑其它三个区域地面未发现有裂缝，也未发现建筑物有裂缝和明显变形。

坑边挡水墙完好，安全护栏完好。

④支护体外观情况：经现场检查，总体上支护体完整，未发现有大的坍塌情况，主要情况如下：

1）土钉墙部分：出现局部坡面损坏、空鼓和裂缝现象，未出现大面积成片损坏情况，未发现局部坍塌现象，未发现漏水现象。

2）护坡桩+锚索部分：主要问题有：

（a）桩间土护面脱落严重，桩间土部分地段坍落形成较深的凹面。

（b）部分地段腰梁脱落，锚头脱落和锚索失效。检查发现腰梁整体性不强，较多的地段由于桩的偏位造成断开。

（c）坑底未发现有隆起现象。

⑤实体质量检测情况：

1）土钉墙面层厚度和强度：根据抽查结果，面层厚度80%达到设计要求，平均厚度满足规范要求，面层砼强度达到了设计要求。

2）护坡桩间面层厚度和强度：现场有超过30%的面层已脱落，根据对未脱落区的抽查结果，面层厚度40%达到设计要求，仅达到设计要求的50%，平均厚度也不满足规范要求，面层砼强度也未达到设计要求。

3）土钉抗拔强度：根据试验结果，所抽取的试验土钉抗拔强度全部达到设计要求。

4）锚索抗拔强度：根据随机选取的锚索进行的抗拔试验，100%未达到设计强度，根据统计结果，锚索的抗拔强度仅达到了设计强度的55～80%，平均值达到设计强度的65%。

3  对超期服役基坑的安全质量评定和处理措施

3.1 安全质量评定

安全质量评定的目的是为了确定风险程度，承受风险的能力，以及确定对社会影响及损失大小。

根据现场对基坑质量的检查结果，由建设单位、设计单位、施工单位，监理单位等几方综合形成以下意见：

①本工程基坑深度大，一旦破坏，造成的损失及影响巨大，是建设单位不能承受的风险;

②未来不能保证能短期内施工并完成回填，现有基坑长期暴露，增大了破坏的风险;并且近期雨水大，对基坑工程尤其不利;风险具有不可控性;

③部分支护面已经破坏，已经起不到应有的作用，并且监测数据的缺失，不能保证现有基坑变形在可控范围以内（虽然没有出现塌坍），处于失控状态;

④近几年对质量安全的大力度管理，也是各方不可承受的风险所在。

综上所述，一致认为基坑虽然目前表观上为稳定狀态，但实际上为不可控状态，一旦有不可控因素影响，存在发生坍塌的可能性，且风险和影响巨大。因此综合确定本基坑工程存在安全隐患，有可能坍塌的风险。应该进行加固处理。

3.2 处理方案措施

由于加固期恰逢雨季，因此本超期服役基坑的处理分为前期应急处置和加固处理二部分。

3.2.1 前期应急处置措施

处理方案如下：先采取有效措施，防止不可预见的事故发生，然后尽快恢复变形监测。之后，根据建设方总体进度计划，以检测结果为依据进行边坡加固设计，之后再付之实施。

先期的处置措施就是：由于下面二排锚索有一半已经失效，为防止意外发生，先沿坑底堆土反压，采用素土反压，宽度底边为8.0m，上边为4.0m，高度为6.0m，分层碾压密实。施工顺序从每边的中间向二侧对称施工，在施工时严禁机械撞击边坡及支护体。

同时，对周边安全防护和围档检查和修改，并修复周边排水措施及堵漏洞，防止雨水渗漏浸泡边坡土体。

3.2.2 基坑的加固方案

①土钉墙段加固：对于破坏地段，采用加挂钢筋网并固定后喷C20细石混凝土加固的方法。对于空鼓地段，采用凿孔墙后注浆的方法加固。

②护坡桩段加固。

1）锚索加固：分别在第二排、第三排锚索上部1.5m位置各增加一道锚索，一桩一锚，锚索孔径150mm，倾角15度，为减小空间效应，在每边的中部按边长1/3的区域一桩一锚，锚杆长度均为20.0m，锚固段长度15.0m，在其二侧各1/3的区域锚索杆长度均为18.0m，锚固段长度13.0m，均内置2束S15.2的钢绞线，锁定值均为100kN。锚杆灌注纯水泥浆液。锚索端部采用二根20A工字钢连接。对于桩不平直地段，采用槽钢或其它方法使腰梁与桩体有效接触。

2）原锚杆区的处理：对于第一排锚索（位于冠梁处），由于未破坏，不再单独处理。对于第二排和第三排锚索，分别在完成上部加固锚索后，逐层均匀下挖到相应位置，将原腰梁拆除，采用完整的20槽钢重新安装腰梁后，施加80kN的预应力。

3）桩间土加固：由于大部分已经脱落，故在施工时，将原施工网片清理，重新铺挂钢筋网，采有螺栓紧固在桩上，并增加横向连接筋加固，然后喷C20细石混凝土60mm厚。

③加固后的基坑质量验收。在整个加固完成后，仍应该按规范要求对支护质量进行检测和验收，检测内容和数量按相关规范要求进行。

④基坑变形监测。在恢复监测后，按规范要求和设计要求对全过程进行变形监测，监测内容包括支护体变形，周边建筑物、管线变形，以及地面裂缝、建筑物裂缝等。期间应做好监测点及基准点的保护工作。

4  基坑加固的施工及效果

目前本工程加固已经完成，效果良好，根据当前变形监测记录，均在可控范围以内。

5  结论与建议

由于目前所遇到的超期服役的基坑工程比较多，为了保证基坑及周边环境的安全，当基坑使用时限达到或者超过设计要求时，应该及时对基坑进行质量安全评定，当可以继续使用时，应该提交相应的质量安全检测报告，并征得原设计和施工单位的同意，并就有关使用过程中需要注意的问题做出说明，同时，基坑的变形监测也应该相应延长，并按变形监测要求进行监测和预警。对于需要加固的则应该先出具加固方案，施工并完成质量验收后方可继续使用。对于已经存在安全隐患的，应该先消除安全隐患后，再行施工。

参考文献：

[1]JGJ 120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]DB 13（J）133-2012，建筑基坑工程技术规程[S].北京：中国建材工业出版社，2012.

[3]GB 50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

作者简介：杨庭森（1973-），女，山东枣庄人，高级工程师，研究方向为岩土工程。