京津地区深基坑工程发展现状比较及风险管理

李 琳

20世纪90年代以来,我国的高层建筑迅猛发展,同时,兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等,多层地下室逐渐增多。北京地区高层建筑以及城市轨道交通一直处于全国前端,近几年环渤海经济发展中心的提出为京津地区的城市建设注入了新的活力。北京、天津虽然相距仅仅200多千米,但是深基坑工程具有明显的区别。

基坑支护工程的设计与施工,既要保证整个支护结构在施工过程中的安全,又要控制结构和周围土体的变形,以保证周围环境的安全,因此,如何确保基坑工程的安全可靠、经济合理是当前城市建设中的一个非常重要和迫切的问题,深基坑工程主要工作内容如下:1)基坑工程勘察与周边环境调查。2)支护结构设计。3)基坑开挖与支护施工。4)周边环境保护。5)施工现场监测。

1 京津地区深基坑工程发展现状比较

1.1 北京地区深基坑工程的发展现状

1)北京地区地质特点。北京市地处华北平原的北部边缘,西部和北部群山环绕,东南与华北平原相连。北京平原主要由永定河、清河、潮白河等几条河流冲洪积而成。地质条件比较好,地下水位比较低,潜水水位埋深一般都在10 m以下,区域稳定性、场地稳定性较好,适宜一些深基坑工程的施工。2)深基坑一般采用的支护类型以及降水。根据北京地区的地质条件,北京地区深基坑工程支护结构一般采用钻孔灌注桩、锚杆、锚索结构等来进行施工,其中对于钻孔灌注桩插入比控制在0.2～0.3即可满足基坑强度及稳定性要求。降水一般采取基坑外降水。3)深基坑工程对周边环境的影响。北京地区的土质条件比较好,黏性土的塑性指数比较低,因此地下水对土的影响较低,基坑开挖降水过程中对地面沉降以及周边建筑(管线)的差异沉降都比较容易控制。

1.2 天津地区深基坑工程的发展现状

1)天津地区地质特点。天津市位于渤海之滨、华北平原东部、海河流域下游,北依燕山,东临渤海。其地形自西北向东南逐渐降低。北部山区约占全市总面积的5%,大部分是低于800 m的低山和相对高度在200 m以下的丘陵。京沈公路以南渐趋平缓。自北向南倾斜,南缘与近代河流冲积平原交接处地势相对低洼,形成洼淀。再向南是辽阔的海河冲积平原,海拔5 m～10 m。2)深基坑一般采用的支护类型以及降水。根据天津地区的地质条件,天津地区深基坑工程支护结构一般采用地下连续墙、SMW工法桩、旋喷或水泥搅拌止水帷幕等来进行施工,其中对于连续墙插入比控制在0.7～10之间,其作用不仅是满足基坑强度及稳定性要求,而且保证隔断承压水。降水一般采取基坑内降水+坑外降水结合的方式。3)深基坑工程对周边环境的影响。天津地区的土质条件比较差,海积软土普遍存在于市区范围内,对水比较敏感,因此基坑开挖降水过程中对地面沉降以及周边建筑(管线)的差异沉降都比较大。

1.3 京津地区深基坑工程发展现状比较

京津地区深基坑工程发展现状比较见表1。

表1 京津地区深基坑工程发展现状比较

1.4 京津地区深基坑工程风险管理

1)设计方案阶段。在设计方案阶段,所有深基坑工程必须到市建科委进行深基坑专项审查,由专家来对该工程方案的可行性以及存在风险元进行处理,确保深基坑工程的支护结构的合理,减小对周边环境的影响。2)施工阶段。除了要求施工单位认真按图施工外,要求施工现场安装电子设备进行实时监测。其次建设方必须委托第三方监测单位对工程进行检测。3)应急措施。深基坑工程建立一套完善的应急机制,一旦出现风险,由建设方、勘察设计、监理、施工方立即组成一个应急委员会,在现场就工程事故进行处理,并组织专家对工程下一步的实施方案进行分析研究,做到减小损失,及时处理问题。

2 深基坑工程存在的问题

1)勘察设计阶段。a.基坑工程勘察及环境调查。有些建设方因经济等原因,对基坑工程勘察不重视,对周边建筑物调查不透,加之勘察市场管理不规范,在1倍～2倍基坑周边范围内没有按规范布点勘察,造成勘察报告质量太低,地质资料失真,软土或软土夹层没有查清,参数不准确等。设计据此选择错误的支护形式,造成基坑失稳。b.基坑工程支护选型。分析众多深基坑支护工程事故发生的原因,其中最主要的是基坑工程选型不合理,考虑的因素不够全面。基坑支护方法较多,为达到同一目的,可以有多种方法,而每一种方法都有其独特的优点,有的速度快,有的投资少。c.设计参数取值。土质参数及抗力系数的选用对可能遇到的因素等自然因素的影响没有考虑强度的降低;对于基坑加固后的计算指标,没有根据实验和当地经验确定;对周边环境荷载的影响取值不当等。d.地下水处理。地下水处理包括周边帷幕设置和地下承压水的控制设计。由于对浅层粉土、粉质黏土夹粉土互层土的认识不足,对坑壁不设置帷幕或设置帷幕效果不足,导致基坑流水、流土、流砂,边坡失稳、滑移,周边地面不均匀沉降。

2)施工阶段。施工时没有严格按照设计审定的方案进行。施工时不严格按设计及规范进行施工,喷锚支护中挖土与设计方案不一致,严重时甚至一挖到底;锚杆不成孔,直接打入一次性花管,注浆效果及锚固效果很差。在施工中偷工减料,施工锚杆长度擅自减短,严重影响锚固力。帷幕及降水施工中不严格按规范进行,垂直度、间距、喷灰量、搭接度、洗井质量等控制不严,导致帷幕及降水井质量效果差,发生涌水、流砂、突涌现象。

3)监测阶段。深基坑工程的安全不仅取决于合理的设计、施工,而且取决于贯穿在工程设计、施工全过程的信息化监测。基坑工程在发生事故前或多或少都有预兆,基坑工程支护结构的破坏要经历一个由量变到质变的过程,通过信息化施工可以不断优化设计方案,确保基坑开挖安全可靠、经济合理。目前,通常以施工单位自测代替第三方监测;或设置少量监测点,对于测斜、应力项目等根本不测。

4)监督管理。首先,深基坑工程质量检验不完善,质量检验、验收无章可循,给深基坑工程的质量监督和质量评价带来困难;其次,施工单位违规行为受到了建设方的明示与暗示,监理单位无从管理;监理人员和政府有关监督管理人员深基坑工程专业能力和经验有限,重要性认识不足,发现不了质量问题;第三,某些部门和人员素质不高、执法不严、执法不公。

3 结语

1)通过对京津两地区深基坑发展现状的比较,可以看出不同地区由于地质条件的差异,对深基坑支护结构以及降水的影响很明显,京津地区地质条件具有内地平原和沿海地质的代表性,可以为类似地区深基坑工程提供一定的借鉴意义。2)深基坑工程相对于其他类型工程具有较高的风险性,因此各地应借鉴京津地区的风险管理办法根据当地的特点制定相应的风险管理措施来确保深基坑工程的安全。3)工程监测与信息反馈方面,必须进行第三方监测来确保基坑监测数据的真实可靠,并提供给施工、监理、设计以及建设方,在监测数据出现异常的情况下,立即分析原因,及时处理问题,防患于未然。4)各地应建立一套完善的处理风险的应急机制,以保证在出现深基坑工程事故的情况下及时完成抢险的工作,使各方面的损失减少到最低。

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[3] 郭晔华,楼迪光,徐菊芳.某广场深基坑支护设计与施工[J].山西建筑,2008,34(10):123-124.