杨 磊
(中央戏剧学院，北京 102209)
1 概述
随着我国经济社会的不断发展，城市规划的不断推进，建设用地资源越来越紧张，很多新建项目选址在已有建筑物附近，施工作业空间受到制约。新建工程深基坑开挖过程中会引起场区内土体应力条件的重新分布，对基坑工程自身安全造成严重影响，导致周边已有建筑物发生变形破坏。因此，需要对有限空间内深基坑工程支护方案进行具体分析，通过采取可靠的支护方案和监测措施，保证基坑及周边建筑物的安全。
2 项目概况
中央戏剧学院工坊建筑高度18 m，采用框架结构，地上4层，地下2层，地上建筑面积5 440 m2，地下建筑面积3 477 m2，基坑开挖面积2 033 m2，基坑开挖深度为10.46 m～12.16 m，属于危大工程深基坑。根据JGJ 120—2012建筑基坑支护技术规程，本工程的安全等级划分为二级。
2.1 周边环境状况分析
工坊深基坑工程位于学校南部，周边环境比较复杂。基坑西侧紧邻田径场，基坑西北角有一个灯杆，灯杆高约20 m，灯杆基础紧邻基坑开挖面；基坑东侧为舞美教学楼，距离基坑边缘11 m；基坑北侧为市政道路宏福南一街；基坑南侧为市政道路宏福南二街及现状景观河道。
2.2 工程地质条件分析
工坊工程位于北京市区北部平原，主要受温榆河冲积影响。根据场区内土体的工程性质和力学特征差异，土体自上而下分为8个大层，场地地基土层分布如下：①杂填土；②黏土夹②1砂质粉土；③粉质粘土夹③1砂质粉土；④1砂质粉土、粘质粉土；④2粉质粘土、重粉质粘土；⑤1粉细砂；⑤2砂质粉土；⑤3粉质粘土；⑥细砂夹⑥1黏土；⑦黏土层；⑧细砂夹⑧1黏土，⑧2粘质粉土。场区内包含三层地下水，第一层为上层滞水，稳定水位埋深3.4 m～3.5 m；第二层为层间潜水，稳定水位埋深11.8 m～12.1 m；第三层为承压水，稳定水位埋深20.9 m～21.7 m。水位受季节降水影响较大，呈现年季节周期性变化，变动幅度1 m～2 m。
3 深基坑支护方案
深基坑支护要求保证基坑安全，通过选择合理的支护结构形式控制深基坑周边已有建筑物、道路、市政管线的位移，总体上需要满足以下三个方面要求[1]：
1)确保基坑四周边坡稳定性，满足地下施工机具具有足够的施工空间。
2)确保基坑四周相邻建筑物、构筑物和地下管线在基坑施工过程中免受损害。
3)确保基坑工程施工作业面在地下水位以上。支护体系通过截水、降水、排水等措施将地下水位降低至坑底以下，保证基坑满足施工作业的要求。
3.1 支护形式选择
本工程基坑支护设计主要考虑因素包括：
1)拟开挖基坑北侧热力管线和电力管线通过，需要将管线移至开挖面外；基坑东侧为舞美教学楼，基础埋深3 m，支护结构中的锚索施工需要考虑教学楼基础的影响，同时应选择施工噪声小的施工机具，降低对学校正常教学的干扰。
2)基坑东侧为材料和施工机械设备进出场通道，支护方案设计时需考虑上部荷载引起的侧土压力。基于场地空间的局限性，支护方案的具体支护形式与现场作业空间要相互协调。
3)基坑西侧紧邻新建完成的田径场，基坑支护结构不得破坏既有田径场，同时要为建筑物主体结构外部剪力墙施工预留足够的支模作业空间，因此支护结构的设计要充分考虑空间的限制。
4)基坑南侧为市政道路宏福南二街和景观河道，其中宏福南二街为材料设备进出场通道。景观河道多年前已做防渗处理，基坑方案设计时需要适当考虑河水对地下水的径流补给，锚杆施工作业不能打穿河道防渗层。
根据工坊工程的现实情况，在应充分考虑到现场的环境条件、空间因素和地质条件的情况下，本着技术可行、经济合理、安全可靠和便于施工的原则[2]，最终确定桩锚支护加局部喷锚为工坊项目的支护形式。
根据现场平面布置、地层及开挖深度的要求，共划分为7个支护段如下：
1—1，支护深度10.46 m，采用桩锚支护，护坡桩φ600@1 200，设2道预应力锚杆；
1A—1A，支护深度10.46 m，采用桩锚支护，护坡桩φ600@1 200，设3道预应力锚杆；
1B—1B，支护深度10.46 m，采用简易喷锚+桩锚支护，护坡桩φ600@1 200，设3道预应力锚杆；
1C—1C，支护深度10.66 m，采用桩锚支护，护坡桩φ600@1 200，设2道预应力锚杆；
1D—1D，支护深度10.46 m，采用桩锚支护，护坡桩φ600@1 200，设2道预应力锚杆；
2—2，支护深度12.16 m，采用桩锚支护，护坡桩φ600@1 200，设3道预应力锚杆；
2A—2A，支护深度11.86 m，采用桩锚支护，护坡桩φ600@1 200，设3道预应力锚杆。
基坑开挖深度及平面布置见图1。
3.2 地下水控制
本工程所在地地下水埋藏较浅，根据勘察资料场地自上而下分布三层地下水，对坑开挖有影响的地下水为第一层地下水，类型为上层滞水，水量较大，含水层为②1砂质粉土、粘质粉土。本工程采用止水帷幕加坑内及周边疏干井疏干的方式控制地下水。常用的止水帷幕形式有三轴水泥土搅拌桩止水帷幕、双轴水泥土搅拌桩止水帷幕和高压旋喷止水帷幕。
由于搅拌桩机架占用空间大，现场作业空间有限不利于施工，旋喷桩具有质量有保证、强度高、与桩身结合更紧密的优点，本工程选择直径1.1 m、间距1.2 m的高压旋喷止水帷幕桩，止水帷幕桩与护坡桩咬合250 mm。本项目止水帷幕桩桩径较大，旋喷桩采用三重管施工工艺，需要在正式施工前进行试桩，确定正式施工时旋喷桩的控制参数。旋喷注浆过程中如果出现压力骤降、上升或冒浆异常时，应查明原因并及时采取措施保证成桩质量。
距离基坑上口边线约1.0 m～1.5 m布置应急疏干井，成孔直径600 mm，井管内径300 mm，井深19 m，井底距基坑底部6.84 m～8.54 m。在基坑四周共布置有13眼应急疏干井，间距20 m；在基坑内部南北中线位置布置7眼应急疏干井，间距15 m，具体分布见图1。
3.3 土方开挖要求
基坑工程开挖施工是决定深基坑工程成败优劣的关键工序，施工中必须科学地解决基坑本身的稳定性和控制地层变形这两个方面的问题。基坑开挖会引起基坑周边土体向坑内移动的趋势，产生侧向主动土压力，进一步导致支护结构发生位移，从而引起基坑周边建筑物、构筑物出现变形。
本项目基坑工程对开挖过程提出了以下五点要求：
1)当支护结构强度达到开挖阶段设计强度时，方可进行土方开挖；对采用预应力锚杆的支护结构，应在施加预应力后，方可开挖下层土方；对基坑东侧上部土钉墙部分，应在土钉、喷射混凝土面层的养护时间大于2 d后，方可开挖下层土方。
2)开挖至锚杆、土钉施工作业面时，开挖面与锚杆、腰梁、土钉的高差不宜大于500 mm。
3)开挖时，挖土机械设备不得碰撞或者损害锚杆、腰梁、土钉墙墙面。
4)当开挖揭露的实际土层性状或地下水情况与设计依据的勘察资料明显不符，或者出现异常现象，不明物体时，应立即停止挖土，在采取相应处理措施后方可继续挖土。
5)挖至坑底时，应避免扰动基础持力土层的原状结构。
3.4 变形监测
基坑的理论研究和工程实践已经确定理论、经验和监测相结合是指导基坑工程的设计和施工的正确途径。
本项目施工空间局限，深基坑属于危大工程，基坑开挖对基坑周边既有建筑物影响大，在基坑开挖过程中需要对支护结构的水平位移、竖向位移、深层水平位移、锚杆应力、地表周边建筑物及地下管线、周边的围护结构及地表沉降进行动态监测。通过对监测数据的收集分析和整理，了解基坑开挖对施工环境、地下土层、基坑周边建筑物的影响并及时进行调整。
本工程布置水平位移监测点4个，桩顶、坡顶水平位移及竖向位移监测点19个，道路及周边地表沉降观测点38个，锚索应力监测点17个，深层水平位移监测点8个，地下水位监测点2个，周边建筑物沉降监测点6个，周边地下管线沉降监测点7个。所有监测点均严格按照规范要求均匀分布在基坑及重要建筑物四周。
监测周期从基坑工程施工前开始，直至地基工程完成回填为止。基坑工程的监测频率应根据基坑开挖的施工进程、施工工况以及其他外部环境影响因素的变化及时调整。一般在基坑开挖期间，地基土处于卸荷阶段，支护体系处于逐渐加荷状态，应适当加密监测，当基坑开挖完成后一段时间、监测值相对稳定时，可适当降低监测频率。本工程基坑最大设计深度12.16 m，在基坑开挖深度0 m～5 m时，监测频率为1次/3 d，5 m～10 m时，监测频率为1次/3 d，大于10 m时，监测频率为1次/2 d，本工程基坑开挖正处于北京雨季，应在突降大雨或暴雨时加强监测频率，如出现紧急状况应立即启动应急预案。
4 结语
1)基坑支护结构属于建筑的临时结构，在有限空间内进行支护应尽可能少占用后期主体结构的工作面。
2)在保障主体结构地下部分施工安全的前提下，支护方案的选择应充分考虑经济效益，根据不同的施工环境做有针对性的调整，避免盲目套用。
3)支护设计方案要充分考虑现场的施工条件及施工工艺的可行性，降低对周边环境的影响。
4)基坑开挖过程需要做好基坑监测工作，通过施工单位和第三方的动态监测能有效预防基坑事故的发生，降低基坑开挖对周边建筑物及构筑物的影响。
