关于复杂环境下基坑工程特点与实测研究

刘 钟

(徐州中国矿大岩土工程新技术发展有限公司，江苏 徐州 221008)

前 言

随着经济的发展和社会的进步，城市建设对地下空间开发的要求越来越高，我国的基坑工程建设有了进一步地发展，与此同时，周边环境的保护工作要求施工工程提高自身的基坑设计水平，做好每一项基坑工程实测工作。只有这样，才能从整体上保证基坑施工过程的安全，才能使施工企业获得更多的经济利益。

1 复杂环境条件下深基坑工程的特点

1.1 深基坑工程具有社会危害性和环境敏感性

一般情况下，建筑工程会在老城区或者商业繁华的地带进行建筑深基坑作业，施工地区一般会紧挨着地铁、管线、公路或者老旧建筑。在这样的地区进行深基坑作业，会在一定程度上改变施工地区的地下水水位和径流路径，也会破坏原土体的静力平衡，最终产生各种岩土力学现象。深基坑工程的环境敏感性会在一定程度上损害地铁线，使地下管网断裂，使道路变形，引起不良的社会反映。

1.2 深基坑工程具有多样性和差异性

基坑工程应用的计算方法不一，采用的工程理论也不一样，且工程建设中涉及到的经验系数和经验公式多，易出现问题，这是深基坑工程的多样性，每个深基坑工程有其独特的特点，具体来说，施工地区的水文地质和工程地质是不同的，这使得在施工过程中应用的施工方法、施工工序、支撑结构和维护结构也不同。

1.3 深基坑工程具有临时性和综合性

为了更好地进行建筑结构的施工服务工作，应该在基坑工程设临时购筑物，这种临时构筑物的工期一般占总工期的五分之一左右，造价占工程总造价的六分之一左右。深基坑工程还具有较强的综合性，总体来看，它涉及五方面施工内容，它们分别是降水工程、围护工程、土方开挖工程、支撑工程和结构工程。

2 复杂环境条件下的基坑工程设计应考虑的因素

在进行方案设计工作时，应该注意观察基坑的几何特点，施工地区的水文地质条件和地基特征。在方案设计工作中，还应该做好整体的施工部署，明确工期的长短和施工顺序，与此同时，设计人员还应该观察建筑物、道路、地下管线等与施工地区相关的周围环境情况。除此之外，设计人员还应明确施工的开挖方式和维护条件。优化复杂环境条件下的基坑工程设计方案可以从四方面入手，(1)比较优化前后的工期;(2)考虑优化方案是否可以降低对周边环境的影响;(3)考虑优化方案的经济效益;(4)分析施工的可行性，分析技术的先进性和可靠性。

3 复杂环境条件下的基坑工程实测研究

3.1 基坑工程的工程概况

我们对某建筑的基坑工程进行视察研究，已知该建筑共有九层，其中地下有2层，地上有7层，建筑平面的形状为90米*100米的“L”型，该建筑的基坑净深度为十米，基坑面积约为6500平方米。该建筑的东北侧是两栋6层的教学办公楼，北侧为一商务酒店;西北侧是新建的地下2层地上24层写字楼，西南侧和东南侧是两条公路。场地地基的土质结构比较差，土层呈灰色、褐黄色和褐色，土层均属于不透水或者微透水层，总体来看，场地工程的基坑属于中高压缩性土。

3.2 确定该基坑工程的支护方案

设计人员应该根据工程地质的勘察报告，对基坑周边的环境情况进行综合分析，包括基坑周边的建筑情况、管线情况和道路情况，将周边环境作为重点设计对象，支护方案的确定应该遵守方便原则、经济原则和安全原则。

3.3 基坑工程止水帷幕和隔水帷幕的设计

要想保护好基坑的周边环境，就得做好地下水处理工作。上文已经提到，施工区域的土层属于微透和不透水层，所以说，该建筑区域的水层为典型的承压水层。我们都知道，长期降水能够在一定程度上使坑外的土体固结，这样，能够引起地表沉降，并带动周边建筑物一起沉降，针对这种问题，应该采用三轴深层水泥搅拌桩，在桩底插入1.5米的不透水层，我们可以将其称之为土层5，这样，能够有效地将质粘土层和水路的联系阻断。土层六是承压水层，因为埋藏的比较深，经分析和考虑，确定它不会对基坑产生影响，详细情况可以用图表示，如图1所示。

3.4 内支撑结构和挡土的设计

坑底标高在质粘土层当中，该土层呈软塑状态，颜色呈灰色，具有较差的土性，为了最大限度的降低围护结构对周边环境的影响，设计时采用两道钢筋混凝土杆式内的支撑和直径为800mm@1000mm的钻孔灌注桩，为了防止饭店的阳角处变形，应该在酒店那一侧的坑外设置拉杆，坑内设置支杆。

3.5 基坑工程中的支护设计和计算

图1 基坑支护

在进行计算工作时，可以采用同济启明星深基坑的计算软件，并采用直剪固结快剪指标进行基坑围护结构的计算工作。除此之外，对矩形的荷载进行分土计算，相关计算结果我们可以用图表示，如图2和图3所示。

图2 饭店侧围护桩内力计算结果

图3 其他侧围护桩内力计算结果

3.6 基坑工程中的土方开挖工作和效果分析

在进行基坑工程中的土方开挖工作时，应该遵循“严格控制一侧”“分层”“均匀”的原则，施工人员应该在西南侧和东南侧的两条公路处各自设置一个出土口。土方开挖工作可以分三步进行，将土方挖到第一道支撑底，然后进行第一道支撑施工工作，接着将土方开挖到第二道支撑底，进行第二道支撑施工工作，第三步将土方开挖工作进行到坑底。为了保护距施工地最近的饭店，应该在北侧的出口处加固部分混凝土，这样，能够为挖土挑台作支撑，能够在一定程度上防止施工北侧的基坑变形，除此之外，还能缩短施工工期。土方开挖工作共进行了四十天，据统计，施工地区北侧的累积沉降为12mm，累积变形最大值为17mm，其他侧基坑中，最大的累计变形值为21.5mm，地表累积沉降为15mm。

本次基坑工程中，重点保护了已有建筑物的深基坑阳角位置，采用，外部拉梁、内部支顶的设计方案能够在一定程度上防止基坑变形。施工过程中采用三轴深层水泥搅拌桩套接的施工方法，有效的保证了隔水和止水帷幕的成桩质量，减小了降水对坑外地表的影响，控制了已有建筑物的沉降。土方开挖中坚持后开挖的原则对保护已有建筑物起到了关键性的作用。施工作业完成之后，已有建筑物的变形情况比计算的小6.1mm，其它实测地的变形情况和计算相差4mm。一般情况下，应该采用反复填垫运土道路退挖方法进行土方开挖工作，根据实际情况，本工程在土方开挖中挖土挑台是利用部分混凝土作支撑的，这在一定程度上缩短了工期。本工程通过对挖土工序的调整，成功降低了酒店侧基坑的变形情况，为已有建筑物提供了安全上的保证。

4 结束语

随着城市化水平的不断提高，城市对地下空间开发的要求越来越高，在工程建设中，基坑工程已经成了十分重要的施工环节。基坑工程具有较强的综合性，进行这类施工涉及到的理论知识复杂，具有较大的风险性。很多基坑工程处于繁华的市区，这些地区的地层条件复杂、交通网线纵横、地下管线众多、建筑物密集、对环境保护的要求较高，要想保证基坑工程的质量，就得做好施工方案的设计工作。

［1］王浩然，徐中华.复杂环境条件下的基坑工程设计与实测分析［J］.地下空间与工程学报，2011(05).

［2］甄凤凤.复杂环境下轨道交通车站基坑工程设计［J］.中国市政工程，2012(6).

［3］顾开云，许磊.复杂条件下基坑变形控制——亚龙总部大楼基坑工程设计研究［J］.岩土工程学报，2010(11).

［4］张洪新.复杂环境下深基坑工程设计与施工管理［J］.住宅科技，2012(06).

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