使用10年的复杂深基坑设计案例分析（1）

基坑支护结构为临时结构，使用期限为1年，一般不超过2年。而在工程建设过程中，偶尔会出现设计调整、建设方资金不足、合同纠纷等原因导致深基坑长时间搁置，其支护结构长期处于超期限使用状态，对基坑自身及周围建筑、管线等构成了潜在的威胁，严重影响人民的生命财产安全。

基坑超期限使用，给基坑的使用、设计、加固带来新的挑战。如何有效地评价超期基坑的稳定性，控制基坑超期使用的风险，避免基坑回填再开挖的巨大浪费，成为地下工程建设者必须面对和思考的实际问题。为了降低基坑复工时的安全风险，需合理选择加固和治理措施，确保基坑的安全。

1　工程概况

本研究所讨论的基坑2012年3月开工，至2021年3月才基坑回填，前后跨越10年。其间经历4次开工复工、4次停工、4次加固、基坑加深、基坑回填又再开挖。

基坑西侧为已建住宅楼，西侧北段住宅楼距离开挖线10.5?m，西侧南段住宅楼距离开挖线17?m；西北角为农民自建房，距离开挖线7.2?m，场地与上述建筑之间仅隔一条小区道路，基坑东侧、南侧为市政道路。基坑周边管线较多，有给水、雨水、污水等管线。

基坑呈狭长形，整个基坑南北方向长126m，东西方向宽约50m，面积约5000㎡；基坑原开挖深度约15m，后来建筑方案有所调整，深度加深至17m。基坑安全等级和周边环境风险均为一级。

2　地质概况

2.1　地层土层

场地大部分被人工填石覆盖，其下为冲洪积层（粗砂、含砂粉质粘土）、残积层粉质粘土，下伏基岩为侏罗系下统金鸡组全、强、中、微风化砂岩。

2.2　地下水

拟建场地内地下水类型主要为基岩风化裂隙水。人工填石赋存上层滞水，透水性较好，但不富水。基岩风化裂隙水主要赋存于风化砂岩裂隙中，透水性及富水性较弱。其余各土层均可视为相对弱透水层。地下水的补给来源主要靠大气降水的入渗和场地附近地下水的侧向补给。

勘察期间测得各孔终孔水位埋深1.20~7.50m。场地地下水对混凝土具有微腐蚀性，地下水对混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。场地环境类型为Ⅱ类。

2.3　基坑支护使用土层设计参数

基坑支护使用土层设计参数见表1。

3　基坑设计和施工情况

3.1　第一次设计方案

2011年开始设计，基坑开挖深度14.75m。基坑西北侧民房与本基坑的距离为7~10m，锚索方案不可行，西北侧采用桩+2层支撑；西南侧房屋采用挖孔桩基础，离基坑开挖线17m，采用支护桩+2排扩大头锚索+1排普通锚索支护；基坑东侧市政道路尚未建成，南侧为马路和公园，此两侧采用支护桩+3排 预应力锚索支护；基坑止水帷幕均采用桩间三重管旋喷桩。 基坑于2012年3月开工，10月停工，其间所有支护桩和止水帷幕施工完毕，施工了1~2排锚索和 1层内支撑，土方开挖一半。

3.2　第二次设计方案

2014年设计，基坑开挖深度16.25m，基坑深度加深1.5m；原有支护桩已经施工，支护桩嵌固深度减少1.5m，原有设计止水帷幕只嵌入坑底2m，基坑加深但止水帷幕嵌固深度只有0.5m，止水深度不够，需加深。

2014年基坑施工准备重新启动，2014年1月对已施工的4根锚索重行进行抗拔力检测，4根锚索的抗拔力均未达到要求的最大试验荷载，见表2。

2014年11月，再次选取9根锚索进行抗拔力试验，本次检验的9根锚索中，3根锚索（1根普通锚索，2根扩大头锚索）的承载力检测值达到设计抗拔力的1.2倍；其他6根锚索均在检测过程中拔出，承载力检测值均未达到设计抗拔力的1.2倍，见表3。从外观来看，钢绞线、夹片锈蚀较为严重。

本次设计调整了西北侧第二层支撑标高，在支撑下部增加了1~2排锚索，其余各侧锚索重新设置，新增锚索竖向间距加密并适当加长。

基坑于2014年2月复工，西北侧第二层支撑完成，锚索施工至第3排，其间经历短暂停工，12月再次停工。

3.3　第三次设计方案

2016年7月基坑设计重新启动，基坑开挖深度又加深0.5m，此时支护桩嵌固深度缩减为4m，但仍大于规范要求的0.2倍基坑深度3.35m；止水帷幕嵌固深度只有0.5m，止水深度不足，需加深。 根据现场支护结构现状以及2014年抗拔力结果，锚索锈蚀严重，提供的锚固力有限且难以评估，此次设计仍然不考虑已施工锚索的锚固力。

由于当地基坑管理要求提高，基坑除东南角出土坡道外，均调整为内支撑支护。其中西北角采用3层内支撑，东南角设置5排锚索，其余支护段采用2层内支撑支护+2排预应力锚索；在坑外增加2排6m长的实桩袖阀管对止水帷幕进行接长加深。

本次设计后基坑再次开工，北侧开挖到坑底，完成3层内支撑的施工和最下排锚索的施工，基坑南侧部分只开挖了一半，施工了2层内支撑和2~3排锚索。

2017年4月基坑再次停工，并于2019年年初对基坑进行了回填处理。

3.4　第四次设计方案

2019年12月基坑再次开工，最终支护方案与2016年基本一致，西北角采用3层内支撑的位置，不再加固处理。 采用2层内支撑的位置，由于2016年设计的锚索施工已经超2年，故不考虑2016年锚索的作用，第二层支撑下部位置，无论是否施工过锚索，均新增2~3排锚索进行加固处理。 东南角采用桩锚支护，设置5排锚索。

第四次基坑支护设计平面如图1所示，基坑支护典型剖面如图2~图5所示。