深基坑支护勘察设计中的几个问题

深基坑支护勘察、设计中的几个问题讨论Discussion on Several Problems of Deep

Basement Hollow Shelter’s Survey and

Design

刘冬柏Liu Dongbo 吴其芳Wu Qifang

随着我国城镇化和汽车进入百姓家庭进程的飞速发展，建造地下空间的规模越来越大，开挖深度也越来越深，然而此类大而深的基坑又地处城市中心，周边建筑密集、管线稠密，环境复杂，地质条件变化多样。基坑工程事故也越来越多，已造成了重大的经济损失和邻里纠纷的群体性事件，如上海的“楼脆脆”、广州海珠城广场等基坑事故震动全国，引发的社会矛盾日益突显。笔者在基坑工程的勘察、设计、施工中所发现的问题与同行们一起讨论。

1、对周围环境调查的缺失

周围环境调查是深基坑工程勘察设计中重要的任务之一，在建筑密集，交通流量大的城市更为重要。例如，某市深基坑支护时，忽视了基坑边缘城市供水管的存在，造成供水管断裂，导致周边街区停水数日。还有，因采用锚杆支护将电缆管线打断，致使区段停电，损失惨重。

又如，某深基坑支护前未对周围道路上汽车载重和流量进行深入调查，对支护结构的水平变形限值作出严格控制，导致周边道路开裂和塌陷，引起严重的交通事故。再如，某工程的深基坑支护，对影响区域内的所有建（构）筑物，未查明其平面位置、距离关系、用途、层数、结构形式、基础形式与埋深，未做基坑四周的截水帷幕，盲目降水，引发周围地面下沉，造成四周房屋裂隙，激发群体性上访事件。这些对周边建（构）筑物和地下管线情况不了解，就盲目开挖造成损失的实例很多，后果十分严重。在此不作一一赘述。引起这些事故发生的原因虽然是多方面的，但凡进行了勘察设计的深基坑工程：勘察设计单位是应承担起主要责任的。长期以来，建筑基坑支护工程只是为地下室的施工创造条件，一直由施工单位作为临

时性施工措施自行解决。造成了有些勘察、设计人员对基坑支护的特点和要求缺乏较深的了解，出现了有些设计人员提供的勘察任务书未涉及基坑支护工程的勘察要求。采用供建筑基础设计的勘察资料作为深基坑支护设计的依据。有些设计人员即使提出了基坑支护的勘察要求，但勘察人员所提供的勘察成果仍然沿袭建筑地基勘察的技术路线。勘察钻孔的布点只限在建筑划定的轮廓线以内，并严重缺乏四周环境状况的调查资料。随着城市建筑密度的增大，各种地下管线的复杂交错，基坑深度的增大，这种基坑工程的勘察成果中资料依据的缺失，必然会导致基坑支护事故频发。

在我国现行《岩土工程勘察规范》中，对基坑工程的勘察专门设置了第4.8节，共11条，对勘察内容、勘察重点作了明确的规定。如基坑勘察的平面范围宜超出开挖边界外开挖深度的2～3倍；勘察深度宜为开挖深度的2～3倍。强调在开挖边界外，勘察手段以调查研究、搜集已有资料为主，复杂场地和斜坡场地应布置适量的勘探点。特别在第4.8.7条中，基坑工程勘察，应进行环境状况的调查，查明邻近建筑物和地下设施的现状、结构特点以及对开挖变形的承受能力。在城市地下管网密集分布区，可通过地理信息系统或其它档案资料了解管线的类别、平面位置、埋深和规模，必要时应采用有效方法进行地下管线探测。

基坑支护工程由于具有临时性，随着基坑的回填，其使用寿命也随之结束。因此，建设单位一般不大愿意在基坑支护结构上花费较多的投资。给勘察设计单位带来了一定的工作难度。但我们应该认识到基坑支护工程的勘察设计具有复杂性和高风险性。在设计计算中某些偶然荷载是不加考虑的，支护结构相对于永久性结构的安全储备较小，而环境变量多，影响因素复杂，基坑工程稍有不慎容易造成重大安全质量事故，一旦事故发生其处理难度大、费用高，带来的社会影响恶劣。因此，基坑工程的勘察、设计人员除了要掌握基坑支护工程的特点和制约因素外，特别需要重视对基坑四周环境的调查工作，严格按照我国现行的《岩土工程勘察规范》的要求进行深基坑工程的勘察工作，才能有的放矢地开展基坑支护工程的勘察设计。

2、土层抗剪强度力学指标的缺失

基坑工程的土层抗剪强度指标与一般建筑基础工程的力学指标是有一定区别的，建筑基础的地基勘察只在建筑划定的轮廓线以内，对持力层、下卧层进行详细分析研究，研究的重点主要针对地基土竖向承载力性能，并提供相关土质参数。在建筑基础的地基的勘察中对浅部软弱土层因不宜作为基础持力层，一般不作详细的土层分类，也不做常规试验，只采用“该土层不宜作为基础持力层”的简单描述。而基坑支护设计所需要的除了建筑基础地基的相关力学指标外，基坑四周一定范围内的土层划分和土质参数，其中包括浅部的软弱土层、土层的土质参数更加重要，若采用此类建筑基础的岩土勘察报告作为基坑支护的设计依据，土层抗剪强度力学指标实际上是缺失的。因为支护结构其荷载效应主要是土体、土中水及四周建、构筑物的存在而引起的侧压力。基坑支护结构型式的选择也不可能避开浅部土层自身的相关力学指标，若基坑采用放坡、土钉墙、锚杆等结构形式时，土体就是支护结构的重要组成部份。即使浅部土层是可作为建筑基础持力层，在岩土报告中做了实验研究，提供了建筑基础所需要提供的土层抗剪强度的γ、c，φ指标用于基坑支护设计，在某些情况下也是不可行的。根据《岩土工程勘察规范》条文说明，“从理论上说基坑开挖形成的边坡是侧向卸荷，其应力路径是不变减小，明显不同于承受建筑物荷载的地基土。另外有些特殊性岩土（如超固结考粘性土、软质岩），开挖暴露后会发生应力释放、膨胀、收缩开裂、浸水软化等现象，强度急剧衰减。因此选择用于支护设计的抗剪强度参数，应考虑开挖造成的边界条件改变、地下水条件的改变等影响，对超固土原则上取值应低于原状试样的试验结果”。如长沙地区的网纹土和粘土岩，天然条件下抗剪强度很高，但是开挖暴露侧向卸荷后，经应力释放、浸水软化、风化，微裂隙张开，抗剪强度显著降低，直接采用抗剪强度试验指标是偏于不安全的。另由于基坑开挖直接改变了原始状态下的自然条件，在空间上切断了原始地层的连接，改变了地下水的传导路径。基坑外降水或者基坑周边采用止水帷幕防渗后基坑内降水，周边土体抗剪强度指标应是有区别的，勘察报告应根据可能