【摘要】超深基坑的支护与开挖，如何保证质量与安全，又能兼顾其经济性？如何对位移、裂缝进行控制？特别是基坑抢险的应急措施等，为基坑支护重点、难点问题，本文对以上进行分析，以供参考。
【关键词】超深基坑；设计；施工；监控；质量与安全
现超高建筑日益增多，基坑深度越来越深，因此基坑支护结构就成为人们的热点，特别是超深基坑。由于地质情况复杂，设计水平、施工水平以及人们思想误区（临时结构，以低造价，大风险为主导），给支护结构体系的质量和安全带来较大的难度和风险。本文结合实例对基坑设计、施工、监理、加固、抢险全过程进行分析、总结，以供参考。
1 基坑支护结构形式
本基坑地下四层，基坑深达16.5米、长75米、宽55米，属超深基坑开挖的范畴。本工程支护结构最外围为深层搅拌桩互相搭接成截水围幕，人工挖孔排桩做支护，挖孔桩顶（－2.0米）设一条压顶梁，压顶梁上设一道预应力锚索，两桩布一锚，且又在桩身（－8.0米）布一道预应力锚索，两桩布一锚，并用腰梁连接成整体。
2 施工、加固、抢险的过程
支护结构施工完毕后（配合锚索施工，基坑边土方挖至－9.0米），进行土方大开挖，考虑运输从南、西、北基坑边向东边收缩，且各边是一挖到底的方法进行开挖。开始在西南角开挖，西边出现位移超过警戒值（35mm），决定西边中间留土条暂不开挖，其它正常开挖。基坑稳定后再将留土条开挖。但开挖后，西边基坑又开始移动，直到100 mm，拟采取处理措施，因各种原因，大家持待观态度，位移值最大已达140 mm。各方决定在西南角、西北角加设一条钢结构支撑（I60、I40组合钢支梁），此从备料开始加工、安装直到10天才基本完成，此期间西边基坑以每天5 mm的速度在移动，毫不收敛的迹象，最大位移点已达到200 mm，少量支护桩出现裂缝，压顶梁已多处裂缝，地面下陷达200～300 mm。因此，决定在24小时内采取应急抢险措施（西边基坑底中部用I40工字钢梁斜顶排桩腰梁，共11条，间隔3米，与锚头对齐；两端连接进行节点连接处理）。应急措施以及钢支撑完成2天后，位移值达到220 mm，而稳定下来，且有微量的反弹。基坑稳定后，在腰梁上部加设一道预应力锚索，再拆除应急措施的I40斜钢梁，进入地下室的施工。
3 原因分析
基坑施工完毕，支护桩动测、锚索的张拉与抗拔试验均合格，基坑三面（除西边）均相当稳定，位移最大值达60mm，只有基坑西边位移出现异常，以相当快的速率直达220 mm，须采取加固措施，才免于倒塌，经各方面原因分析，主要有：
3.1 支护结构形式设计上的缺陷
3.1.1 排桩上有两道锚索，根据地质情况设计上分八个区，每区锚索入岩、孔数、抗拔力均不同，上下两道锚索根数相同，上道抗拔值400～550KN，下道抗拔值500～700KN，设计上西边中央上道锚索抗拔值最小，只有420KN，因此反映出此部位位移最大。
3.1.2 原设计锚索均为入岩3.5米，但多数钻孔30米以上还未入岩，后设计院要求只要达到一定的深度即可，不要求一定入岩。从总钻孔情况统计实际入岩者只有20%，也就是说本全为岩锚后实际大部分为土锚，土锚受力难保证，预应力损失较大，反映出预应力的失效。
3.1.3 支护桩锚入基坑底的长度，设计按不同土层、岩层折算不同锚入长度后经复核验收，抗倾覆安全系数、整体稳定安全系数刚达规范要求，均偏小，安全储备不足。
3.1.4 锚索的抗拔值不做基本试验确定，主要是依据土质资料和经验得出，缺少可靠、真实的数据。违反预应力锚索设计的有关规定。
3.2 施工控制存在的不足
3.2.1 锚索注浆为两次注浆，按要求为离锚索底部3米处、长6米的范围进行二次注浆，以形成一个扩大头锚固体，但施工情况二次注浆不太成功，注浆平均水泥用量50～100KN，主要是二次注浆的间隔时间、注浆设备、注浆压力等各方面造成。因为扩大头偏小，明显大大削弱锚固体的摩擦力。
3.2.2 土方开挖违反“平衡、对称、分块、分层、限时”的原则，采取一挖到底的方法，造成应力突变，加剧位移的变形。
3.2.3 基坑两边中央垂直于基坑处有1Φ200废给水管断裂，压力水向基坑流淌，一直不得根治，形成基坑边动水压力增大。
3.3 人为因素的误区
3.3.1 支护结构为临时性设施，业主考虑用尽可能低的造价，总是冒大的风险，就是位移已超过警戒值，还不愿意采取措施进行补救。
3.3.2 当位移发生到一定时，提出在排桩间打若干泄水孔，将基坑边的水泄掉，减少压力。因本工程采用止水桩进行止水，人们认为又止水又泄水，那究竟如何？对水的处理，人们产生误区，如上措施得不到落实，而错过了加固补救的最好时机。
4 加固处理措施
综合如上各种原因，导致基坑位移已达140mm，各方意识到基坑不稳定有更大的安全威胁，故将采取加固措施。
4.1 由于受基坑边场地的限制，坑边无法施行管柱注浆处理，只好在西南、西北角增设斜向内钢支撑，支撑利用I56、I40、I20等构件组成的组合性钢结构支撑，支撑点设在西边1/4跨处，并利用植筋技术固定于梁、排桩上。此方案施工共用10天，但基坑却以5 mm/天的速率在位移，加固完毕，位移已达200 mm。
4.2 正值雨季，在排桩间隙上打泄水孔，原计划打两排（水平间距3米），后改为在排桩间隙有明显渗漏处打泄水孔，能较好地将水引导。
4.3 对排水明沟、地面的开裂，进行彻底硬化处理，来不及硬化的又值雨天，用防水彩布条覆盖。
5 防止基坑倒塌的应急措施
以上加固措施基本完成时，位移已达200mm，由于钢支撑安装完毕后，要经一定外力、时间后才能受力起作用，未能在早期起控制位移的作用，西边中部随时有瞬间倒塌的可能性，因此各方采取应急的措施（24小时内完成），如下：
决定在基坑底用I40斜顶方法，即用一条I40钢梁斜顶在腰梁的锚头下面，一根锚索对应一条钢梁，I40用整条梁直接支承在基坑底，两端进行节点连接处理。
此应急措施，考虑预应力锚索的损失，斜顶既可弥补锚索的损失，又可解决基坑倒塌瞬间性，且施工快捷，是个很好的应急措施。
6 基坑稳定的永久性加固
随着钢支撑的慢慢受力，应急措施的安装完毕，且Φ200给水管得到彻底的封堵后，基坑的位移有所收敛，并在2～3天内达到稳定。位移达到220mm时，得到控制。由于斜顶和钢支撑随着地下室的施工，要逐步拆除，故又采取了如下加固措施：
在腰梁上面加一道预应力锚索，中部间距1.5米，两端部间距3.0米，且要求全部入岩3.5米，且张拉时要求先进行设计抗拔值确定再做锁定值的确认，并抽查少量进行重张拉，检测预应力放松锁定损失，从多方面严格控制预应力的质量。
7 经验总结
从整个施工过程，加固处理过程以及多次专家论证，对本工程实例经验总结如下：
7.1 对支护方案进行严格审查、验算，各种安全系数不能偏小。
7.2 地质钻探时，应扩大钻探的范围，基坑外面也应有相应钻孔。
7.3 锚索应埋设预应力片，以检测预应力筋内力受力情况，可直观知道预应力损失的情况。
7.4 锚索的张拉应进行抗拔值的确定后，再进行锁定。
7.5 充分认识土锚与岩锚的受力以及施工控制的区别。
7.6 用Φ200排水管代替排水明沟，减少明沟开裂的修复和修复不彻底排水的下渗。
8 结束语
如上简述了一起深基坑支护施工过程的特例分析，以引起同业者对基坑支护的认识，以纠正、弥补一些施工过程中的不足，为基坑支护的质量监控提供一些参考。
【关键词】超深基坑；设计；施工；监控；质量与安全
现超高建筑日益增多，基坑深度越来越深，因此基坑支护结构就成为人们的热点，特别是超深基坑。由于地质情况复杂，设计水平、施工水平以及人们思想误区（临时结构，以低造价，大风险为主导），给支护结构体系的质量和安全带来较大的难度和风险。本文结合实例对基坑设计、施工、监理、加固、抢险全过程进行分析、总结，以供参考。
1 基坑支护结构形式
本基坑地下四层，基坑深达16.5米、长75米、宽55米，属超深基坑开挖的范畴。本工程支护结构最外围为深层搅拌桩互相搭接成截水围幕，人工挖孔排桩做支护，挖孔桩顶（－2.0米）设一条压顶梁，压顶梁上设一道预应力锚索，两桩布一锚，且又在桩身（－8.0米）布一道预应力锚索，两桩布一锚，并用腰梁连接成整体。
2 施工、加固、抢险的过程
支护结构施工完毕后（配合锚索施工，基坑边土方挖至－9.0米），进行土方大开挖，考虑运输从南、西、北基坑边向东边收缩，且各边是一挖到底的方法进行开挖。开始在西南角开挖，西边出现位移超过警戒值（35mm），决定西边中间留土条暂不开挖，其它正常开挖。基坑稳定后再将留土条开挖。但开挖后，西边基坑又开始移动，直到100 mm，拟采取处理措施，因各种原因，大家持待观态度，位移值最大已达140 mm。各方决定在西南角、西北角加设一条钢结构支撑（I60、I40组合钢支梁），此从备料开始加工、安装直到10天才基本完成，此期间西边基坑以每天5 mm的速度在移动，毫不收敛的迹象，最大位移点已达到200 mm，少量支护桩出现裂缝，压顶梁已多处裂缝，地面下陷达200～300 mm。因此，决定在24小时内采取应急抢险措施（西边基坑底中部用I40工字钢梁斜顶排桩腰梁，共11条，间隔3米，与锚头对齐；两端连接进行节点连接处理）。应急措施以及钢支撑完成2天后，位移值达到220 mm，而稳定下来，且有微量的反弹。基坑稳定后，在腰梁上部加设一道预应力锚索，再拆除应急措施的I40斜钢梁，进入地下室的施工。
3 原因分析
基坑施工完毕，支护桩动测、锚索的张拉与抗拔试验均合格，基坑三面（除西边）均相当稳定，位移最大值达60mm，只有基坑西边位移出现异常，以相当快的速率直达220 mm，须采取加固措施，才免于倒塌，经各方面原因分析，主要有：
3.1 支护结构形式设计上的缺陷
3.1.1 排桩上有两道锚索，根据地质情况设计上分八个区，每区锚索入岩、孔数、抗拔力均不同，上下两道锚索根数相同，上道抗拔值400～550KN，下道抗拔值500～700KN，设计上西边中央上道锚索抗拔值最小，只有420KN，因此反映出此部位位移最大。
3.1.2 原设计锚索均为入岩3.5米，但多数钻孔30米以上还未入岩，后设计院要求只要达到一定的深度即可，不要求一定入岩。从总钻孔情况统计实际入岩者只有20%，也就是说本全为岩锚后实际大部分为土锚，土锚受力难保证，预应力损失较大，反映出预应力的失效。
3.1.3 支护桩锚入基坑底的长度，设计按不同土层、岩层折算不同锚入长度后经复核验收，抗倾覆安全系数、整体稳定安全系数刚达规范要求，均偏小，安全储备不足。
3.1.4 锚索的抗拔值不做基本试验确定，主要是依据土质资料和经验得出，缺少可靠、真实的数据。违反预应力锚索设计的有关规定。
3.2 施工控制存在的不足
3.2.1 锚索注浆为两次注浆，按要求为离锚索底部3米处、长6米的范围进行二次注浆，以形成一个扩大头锚固体，但施工情况二次注浆不太成功，注浆平均水泥用量50～100KN，主要是二次注浆的间隔时间、注浆设备、注浆压力等各方面造成。因为扩大头偏小，明显大大削弱锚固体的摩擦力。
3.2.2 土方开挖违反“平衡、对称、分块、分层、限时”的原则，采取一挖到底的方法，造成应力突变，加剧位移的变形。
3.2.3 基坑两边中央垂直于基坑处有1Φ200废给水管断裂，压力水向基坑流淌，一直不得根治，形成基坑边动水压力增大。
3.3 人为因素的误区
3.3.1 支护结构为临时性设施，业主考虑用尽可能低的造价，总是冒大的风险，就是位移已超过警戒值，还不愿意采取措施进行补救。
3.3.2 当位移发生到一定时，提出在排桩间打若干泄水孔，将基坑边的水泄掉，减少压力。因本工程采用止水桩进行止水，人们认为又止水又泄水，那究竟如何？对水的处理，人们产生误区，如上措施得不到落实，而错过了加固补救的最好时机。
4 加固处理措施
综合如上各种原因，导致基坑位移已达140mm，各方意识到基坑不稳定有更大的安全威胁，故将采取加固措施。
4.1 由于受基坑边场地的限制，坑边无法施行管柱注浆处理，只好在西南、西北角增设斜向内钢支撑，支撑利用I56、I40、I20等构件组成的组合性钢结构支撑，支撑点设在西边1/4跨处，并利用植筋技术固定于梁、排桩上。此方案施工共用10天，但基坑却以5 mm/天的速率在位移，加固完毕，位移已达200 mm。
4.2 正值雨季，在排桩间隙上打泄水孔，原计划打两排（水平间距3米），后改为在排桩间隙有明显渗漏处打泄水孔，能较好地将水引导。
4.3 对排水明沟、地面的开裂，进行彻底硬化处理，来不及硬化的又值雨天，用防水彩布条覆盖。
5 防止基坑倒塌的应急措施
以上加固措施基本完成时，位移已达200mm，由于钢支撑安装完毕后，要经一定外力、时间后才能受力起作用，未能在早期起控制位移的作用，西边中部随时有瞬间倒塌的可能性，因此各方采取应急的措施（24小时内完成），如下：
决定在基坑底用I40斜顶方法，即用一条I40钢梁斜顶在腰梁的锚头下面，一根锚索对应一条钢梁，I40用整条梁直接支承在基坑底，两端进行节点连接处理。
此应急措施，考虑预应力锚索的损失，斜顶既可弥补锚索的损失，又可解决基坑倒塌瞬间性，且施工快捷，是个很好的应急措施。
6 基坑稳定的永久性加固
随着钢支撑的慢慢受力，应急措施的安装完毕，且Φ200给水管得到彻底的封堵后，基坑的位移有所收敛，并在2～3天内达到稳定。位移达到220mm时，得到控制。由于斜顶和钢支撑随着地下室的施工，要逐步拆除，故又采取了如下加固措施：
在腰梁上面加一道预应力锚索，中部间距1.5米，两端部间距3.0米，且要求全部入岩3.5米，且张拉时要求先进行设计抗拔值确定再做锁定值的确认，并抽查少量进行重张拉，检测预应力放松锁定损失，从多方面严格控制预应力的质量。
7 经验总结
从整个施工过程，加固处理过程以及多次专家论证，对本工程实例经验总结如下：
7.1 对支护方案进行严格审查、验算，各种安全系数不能偏小。
7.2 地质钻探时，应扩大钻探的范围，基坑外面也应有相应钻孔。
7.3 锚索应埋设预应力片，以检测预应力筋内力受力情况，可直观知道预应力损失的情况。
7.4 锚索的张拉应进行抗拔值的确定后，再进行锁定。
7.5 充分认识土锚与岩锚的受力以及施工控制的区别。
7.6 用Φ200排水管代替排水明沟，减少明沟开裂的修复和修复不彻底排水的下渗。
8 结束语
如上简述了一起深基坑支护施工过程的特例分析，以引起同业者对基坑支护的认识，以纠正、弥补一些施工过程中的不足，为基坑支护的质量监控提供一些参考。
