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深基坑工程施工中存在问题的探讨

某综合大楼占地面积为16200m2 ，其中裙房6 层，靠东北与西南角各有一31 层主楼。该工程基坑开挖面东西长140m、南北长113m ， 开挖深度9.60 m ～ 11.15m ， 局部达13.6m。基坑采用地下连续墙围护结构， 墙体厚800mm ，地下连续墙入土深度裙房部分18.00m ，主楼部分20.00m。支撑采用钢筋混凝土边桁架加对撑形式，共加设2 道支撑，第1 道水平支撑中心标高0.45m ，第2 道水平支撑中心标高- 4.85m(该场地地面平均自然绝对标高3.08m) 。在开挖过程中进行了地下连续墙体倾斜与沉降、坑外孔隙水压力和土压力、土体分层沉降、基坑支撑轴力等多项指标的监测。
1 土压力计算时c 、φ的取值
土压力是作用于支护结构的主要荷载，计算土压力的合理与否，关键取决于c 、φ的取值。表1 为采用不同的试验方法得出的该场区不同深度处c 、φ值比较。由表1 可看出，由固结快剪和三轴固结不排水试验获得的c 、φ值的差别很大，到底哪一种试验方法的c 、φ值更合理呢? 下面来详细比较实测土压力值和计算土压力值。

表1 不同实验方法c、φ值比较
深度/m
三轴固结不排水试验
固结快剪试验
c/kpa φ/0
c/kpa φ/0
2.95～-0.05
23.5
22.0
15
13.0
-0.05～-3.05
27
25.0
12
10.0
-3.05～-12.05
20
19.0
12
8.0
-12.05～-18.05
19.5
19.5
7
13.5

在该工程基础施工过程中，在连续墙四边每边设有1 个土压力的测力孔，每个孔测取深度为6m、13m、20m处的侧向土压力值。利用三轴固结不排水试验和固结快剪试验的c 、φ值而获得的土压力计算值与实测值的比较如表2 所示。从表2 可以看出，孔KT3 和KT4 在13m 深度处的实测土压力值分别为105kPa 和120kPa ，而采用固结快剪所得c 、φ值计算的13m 处的主动土压力值为152.2kPa ，远远大于实际土压力值，这显然是不合理的。因为实际的土压力必须大于主动土压力值，小于被动土压力值。而采用三轴固结不排水试验所得c 、φ值计算土压力时，实测值介于计算主动土压力和被动土压力之间，相对来说，要合理得多。
　 另外，由连续墙测斜资料可得知在20m 深度即连续墙的底部，连续墙基本不发生位移，因此，连续墙底部土压力值应该接近土的静止土压力值。利用三轴固结不排水试验的c 、φ值计算的静止土压力为235.5kPa ，与实测值比较吻合。而利用固结快剪的c 、φ值得出的静止土压力值为271kPa ，与实测值则相差较远。

表2 土压力计算值与实测值比较
深度/m

6
13
20
垂直土压力γH/kPa
110
229
353.5
计算值/kPa
三轴固结不排水 试验
主动土压力
23
87
149
静止土压力
63.5
154.5
235.5
被动土压力
324
506
763
固结快剪试验
主动土压力
57.3
152.2
208.7

静止土压力
90.9
196.8
271
实测值/kPa
被动土压力
184
330.7
586
孔号
KT1

KT2
74
158.5
231
KT3
105
105
215
KT4
65
120
243

综合上述两点可看出，对于类似工程的软土地基，计算土压力时宜采用三轴固结不排水试验的c 、φ值，而不宜采用固结快剪值。
2 基坑降水
由于该工程投资大，基坑开挖深，场区地下水位较高，对降水质量要求高，降水深度值大，因此采用井点降水，共布置51 台抽水管井，采用点阵形式布置。基坑降水过程中注意到以下问题:
(1) 井点降水虽然可以收到良好的降水效果，但如果考虑不周，忽略了降水对环境的影响，会造成邻近建筑物的位移和开裂，以及邻近管线的破坏等不良后果。为最低限度地减少降水对环境的影响，采用了基坑内降水的方式。将降水井点布置在基坑内部，可使周围的连续墙起到隔水帷幕的作用，减少降水对周围环境的影响。
(2) 该工程采用两级井点降水，在基坑开挖前1 个月左右，沿地下连续墙周边离墙内边3.50m 左右，在标高3.08m 处设置一级井点， 深8m、@2.5m; 当开挖至-4.24m 时，设置二级井点，深7m、@1.3m。
(3) 为保证施工安全顺利进行，在基坑四周连续墙墙体上布置了4 个水位观测孔，从水位监测的结果来看，虽然基坑内水位降到了14.00m ，但在基坑四周，水位降低一般不到1.00m。在该工程中并没有设置回灌井，可见，连续墙帷幕在减少降水对周围环境的影响方面起到了良好的效果。
3 施工监测
基坑工程是一个动态变化的复杂系统，不确定因素太多，仅依靠理论分析和经验估计是难以保证工程安全施工的。因此加强现场监测就成了保证基坑安全施工的重要一环。
在该工程基础施工过程中，曾出现了一次险情。当开挖到11.00m 深度，第2 道支撑完工之前，在基坑北边导墙监测点，连续墙在7.00～8.00m处出现裂缝，并且在基坑外侧10 多米处地面出现了明显的裂缝，这说明，土体的滑动面已经形成。该滑动面的出现严重危害了基坑北边邻近的6 层建筑。出现问题后，通过对监测资料(见图1、2) 进行分析并作出预测，提前采取措施，排除了险情。

由图1 可看出，位于基坑北边(破坏边) 的测点QX8 处位移与其它测点处(以西边测点QX4 为例) 位移相比较大，开挖初期该测点处水平位移就几乎是其它测斜孔处2 倍。在以后的开挖过程中，该处的位移进一步增大，这是该侧可能发生工程破坏的前兆，后适当采取补强措施，控制了位移变形量的发展。
观察图2 的水位、孔隙水压力、土压力曲线，不难发现水位与水压力升高，而土压力值降低。水位的升高(事后查明是施工房就地排放生活用水所致) ，孔隙水压力的升高，全导致主动区土抗剪强度降低;而主动区土压力却由155kPa 降低到105kPa 左右，这不是安全的标志，相反反映了连续墙的位移发展较快，墙体与土体之间的接触变得松动。这些都是土体可能破坏的前兆。

4 结束语
由于在施工过程中重视对监测资料的分析反馈，在该工程中及时发现了隐患，调整了施工方案，防止了重大工程事故的发生，所以，在实际的基坑工程施工过程中，一定要加强施工监测，及时做好信息反馈分析，密切配合设计、施工的进行，以确保施工工程的安全，以保证工程的顺利进行。