深基坑工程遇位置不明废弃人防空洞处理措施

丁亚雷，陈豪华

（中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 300000）

0 引言

20 世纪 60、70 年代，受当时国际复杂局势的影响，我国城市兴建了大批人防工程，这在当时发挥了一定的战备作用。随着国家工作重心的转移和经济的发展，部分人防工程由于年代久远，缺乏管理维护，结构老化，已丧失战备防护作用。废弃的人防工程存在坍塌的危险，已成为城市灾害的隐患之一［1］。随着城市建设的发展，特别是城市地下空间的开发，不可避免地与人防工程产生交叉，如何顺利施做围护结构、开挖基坑，保证基坑工程的安全成为地下工程施工的重难点之一。

1 工程概况

本综合管廊工程位于老旧城区，根据规划，部分老旧建筑物需拆除，并对道路提升改造，周边地块规划为大型商业及居住用地。部分地段由于拆迁不到位，尚遗留几栋多层砖混结构，距基坑边距离约 7 m，设计及施工过程中应采取保护措施。原状管线废除后规划为综合管廊，除雨污水外，其他管线均入廊。设计管廊标准断面外轮廓尺寸 6.4 m×4.1 m，标准段管廊覆土深度约 4 m，部分考虑预留商业过街通道，埋深设计为 8 m。

本工程范围地貌单元为黄河冲积平原，地势平坦，勘察范围内地基土属第四系（Q）沉积地层，土层主要为杂填土、第四系全新统（Q4）粉土、细砂。稳定地下水位埋深约 14 m。

综合考虑基坑深度、地质条件、周边环境情况等因素，管廊基坑围护结构采用钻孔灌注桩加内支撑的支护结构，竖向根据基坑深度设置一道或二道φ609 mm、t=16 mm 钢支撑。典型围护结构断面如图 1、图 2 所示。

图1 管廊标准段围护结构横断面（单位：mm）

图2 管廊深埋段围护结构横断面（单位：mm）

根据对本工程现场调查走访，施工范围内存在若干处人防空洞，砖砌结构，宽度约 1～1.5 m，高度约 2 m，埋深约 6 m。人防通道出入口如图 3、图 4 所示。

图3 人防工程入口

图4 人防通道

为进一步调查人防空洞，走访了本区域人防办。但由于建设时备案不全，可查阅到的资料有限，且由于本人防工程废弃已久，结构老化严重，内部通风不畅，堆积有淤泥，人员进入调查其具体位置危险性较大。如何处理该位置不明的人防工程成为本工程的施工难题之一。

2 处理方案

2.1 常用处理方案

2.1.1 挖除法

人防工程的埋深约 6 m，可采用机械设备挖除人防通道拱部后回填素土，再进行钻孔桩的施工。

2.1.2 护筒穿越法［2］

采用旋挖钻机破除人防通道砖砌结构，在人防空洞顶底板间砌筑砖护筒，用做桩混凝土浇筑时的模板。也可采用钢护筒，打设锁脚锚杆将钢护筒固定于土层中，防止灌注混凝土时倾斜。

2.1.3 填充法［3］

采用边施工钻孔桩，边发现，边处理的方式。钻孔桩成孔过程中，通过发现人防孔洞的钻孔确定人防通道的具体位置，从地面通过钻孔向人防空洞注入填充料。填充密实后再继续钻孔桩、基坑开挖的施工。

2.2 对比分析

由于人防工程的位置不确定，人防工程年代久远，测量难度较大，详细调查所需的测量工作及时间难以估计，可能会严重制约本工程工期。且由于部分周边建筑物尚未拆迁，敞开开挖场地紧张，难以保证建筑物的稳定性，故挖除法的使用受限。

围护结构壁后空洞会对围护结构稳定性产生不利影响，文献［4］研究了悬臂桩支护结构壁后土体脱空现象，认为围护结构壁后土体脱空会造成围护结构侧移增大，稳定性降低。结合本工程实际，由于人防通道与管廊线路交角不确定，特别是人防通道与管廊线路接近平行时（见图 5），钻孔桩施工会破坏原有直墙拱结构稳定性，人防结构顶部塌落拱难以保持稳定，引发土体陷落，引起地表及周边建筑物的沉降。

由于本工程所遇人防空洞为砖砌结构，结构闭合成环的情况下可保持稳定性，一旦结构遭破坏容易发生失稳破坏。而护筒穿越法仅能保证桩正常灌注，对砖砌结构的稳定性并无有利作用。

综上，推荐采用填充法处理人防空洞，以确保后续施工的安全及钻孔桩的正常施工。为确保围护结构施工影响范围内的人防结构稳定，遭钻孔桩破坏的人防结构断面均需处理，故坑外处理范围应大于人防结构宽度。

图5 钻孔桩施工对人防通道结构的破坏

2.3 填充料选择（见表 1）

由于基坑内部填充料需在基坑开挖过程中挖除，基坑内部填充料建议选用造价低，易于开挖的粗砂；基坑边界及基坑外侧考虑便于围护结构施做，保证基坑稳定性，填充料选用易于填充密实的 M5 水泥砂浆。

2.4 处理步骤

人防空洞填充处理及钻孔灌注桩施工步骤如下，示意图如图 6 所示。

图6 人防空洞填充处理示意图（单位：mm）

1）施工钻孔灌注桩，遇钻杆突然下落等异常现象时核实是否为人防通道。

2）若确定为人防通道，提出钻杆，下钢护筒［5］，保证孔壁稳定。

3）通过钻孔测量该人防空洞深度、宽度、走向，并在地面放线标记其位置。

4）在基坑内人防通道顶部间隔 2 m 打φ180 mm 钻孔，插入φ160 mm PE 管，PE 管露出地面 20 cm。通过 PE 管充填粗砂。

5）通过过钻孔桩钻孔填充 M5 水泥砂浆，填充应分次进行，每一次填充应等待一定时间间隔，待上一步填充的砂浆初凝，避免砂浆流动范围过大。

6）在基坑外距桩中心 2 m 处人防通道顶部打φ180 mm 钻孔，插入φ160 mm PE 管，PE 管露出地面 20 cm。通过 PE 管充填 M5 水泥砂浆。

7）在遇人防空洞的桩位处继续成孔至设计深度，灌注桩混凝土，拔除钢护筒。

2.5 施工注意事项

由于人防工程分布的不确定型，施工过程中应注意以下几点。

1）根据测量出的人防通道宽度、长度规模，估算填充量，施工过程中记录好每个填充孔的填充量，确保孔洞应填充密实。如遇填充量过小，应增设填充孔，进一步填充密实；如遇填充量过大，则应补充探测孔，进一步调查人防通道的分布范围。

2）由于基坑边界处填充材料的不同，土层软硬不均，如图 6 中区域所示，灌注桩成孔过程中易发生倾斜度过大的情况。因此，人防空洞附近桩施工过程中应加强桩的垂直度测量，控制好钻进参数，加强施工管理，及时纠偏［6］，保证垂直度施工精度，避免围护桩进入管廊主体结构限界。

3）基坑内土方开挖应分层开挖，挖深接近人防通道位置时可采用洛阳铲、地震波、探地雷达等测量手段复核空洞填充效果。开挖过程中应加强围护结构变形、钢支撑内力等监测［7］。

3 处理效果

本工程人防工程经填充处理后，钻孔灌注桩顺利施工，如图 7 所示，未发生灌注桩混凝土流失，无法成桩的现象。前期施工由于经验不足，出现了部分钻孔桩垂直度超限的现象。经核算桩侵限量较小，主体施工时计划凿除少许桩表面混凝土。后期施工时通过控制钻进速度，勤测量保证了桩的垂直度。

图7 人防空洞填充后钻孔桩顺利施工

图8 人防空洞填充密实

基坑内土方开挖出的人防通道填充密实，如图8所示，未发生突然沉陷现象。基坑各项监测指标稳定无异常。

4 结语

本工程针对砖砌地下人防工程的处理方案在实际施工中取得了很好的效果，对类似工程，如基坑、围护结构遇废弃雨污水管（涵）、电力隧道等，具有一定的指导意义。不同环境条件、基坑形式的地下空洞可采用如下的处理方式。

1）若围护结构采用工法桩、地下连续墙的支护结构，围护结构处应采用利于施工的填充材料，可考虑优质黏土、水泥土，并应分层夯实处理。

2）对人员可进入的地下空洞，可采用洞内堆沙袋、砌墙封堵的处理的方式。钢筋混凝土结构形式的地下构筑物采用机械破除困难时，也可采用人工挖孔桩的方法［8］人工切割破除。

3）对于埋深较浅、规模不大的地下构筑物，基坑内可不必填充处理。可采用沿基坑纵向推进、分层开挖的方式逐步开挖破除构筑物。