超期基坑生命周期的探讨

超期基坑生命周期的探讨

黄松平黄建逵

江苏南通三建集团股份有限公司226100

摘要：基坑支护与基坑施工是一对孪生兄弟，两者相互依存相互催生。基坑支护是基坑施工的一个充要条件，而基坑施工是基坑支护存在的必要条件。由于各种主客观因素限制，基坑施工被迫延长；基坑施工的延长，与之伴生的基坑支护体系被迫服务期延长，各种风险应运而生。笔者通过某省城超期服役基坑支护体系的改造及其相关情况的描述，力争对超期服役基坑支护体系的生命周期理论作出一个有益的探讨。

关键词：深基坑超期服役支护系统生命周期

1.工程概况

1.1工程基本情况与周边情况

在进行地下结构施工某省城一个大规模利用地下空间的二层地下室工程项目，该项目占地近40亩，建筑面积达5万余平方米。

该项目地区繁华闹市区，离火车站只有400米之遥，与汽车总站只一路之隔，交通十分便利。基坑距东侧建筑物4～20米（其中距名人御苑2#楼7.8米、1#楼7.0米），南距临泉路规划中心线22.5米，西距胜利路规划中心线30米，北距昌都路中心线15米。

1.2基坑基本情况

工程所处地形呈北高南低、东高西底，中部有一个喷水池。工程正负基坑东向尺寸为127米；基坑南北尺寸为217米。现场场地标高一般为-1.13～4.24米，最大高差约5.37米；北半部分基坑开挖底标高为-15.3米，南半部分基坑开挖底标高为-14.3米（本工程采用相对高程体系）。

1.3基坑的建设过程

该工程于2010年12月29日开始桩基施工，基坑围护桩2011年7月8日完成，基坑土方2011年12年25日完成，基坑护壁随之完成；负二层支板浇筑完成、换撑系统完成、土方回填完成时间为2012年10月10日；2013年11月20日对基坑北一半进行辅助加固处理完成。；2015年负一层结构施工完成；2016年4月肥槽土方回填完成。

2.基坑与基坑的生命周期

2.1基坑概念与形成方式

任何地面建筑物都必须有一个承载点，这个承载点就是基础。基础的表现形式有很多种，各异的基础就有不同的施工形式。凡需进行土石方作业，才能完成基础建设；该土石方作业形成的凹坑就是基坑。

在基坑土石方施工过程时，对基坑土质、周边环境、深度及施工成本等因素进行综合评估，可选择无支护放坡开挖和有支护开挖两种方式中的一种。合理的基坑施工方式是综合成本最佳。

2.2基坑生命周期及演变

任何一个建筑（构）物的选定，就是一段婚姻的确立；基础方案选定就宣告了基坑的孕育；破土动工是基坑的诞生，随着土石方开挖的进行，基坑渐渐长大；满足基础施工就是基坑的壮年；基础的渐次施工，开始土石方的回填，基坑进入老年；土石方的回填结束，宣告基坑寿终正寝。一个完整基坑生命周期包含诞生、成长、成熟、衰老、死亡五个阶段。

3.普通基坑与超期基坑的概念与异同

3.1普通基坑与超期基坑的概念

在任何一个基坑中都有一个设施的正常周期，建设者在设计规定的时间内完成基础的施工工作，这样基坑如期进行土石方的回填工作，这样的基坑就是普通基坑。

由于主客观条件的限制，导致建设者在设计规定的时间内无法完成基础的施工工作，这样基坑无法如期进行土石方的回填工作，基坑必须超过设计的正常周期，这样的基坑就是超期基坑。

3.1.1普通基坑与超期基坑的异同

普通基坑是整个建设用基坑的绝大部分，超期基坑仅占整个建设的绝少部分。超期基坑除拥有普通基坑的特点外还存在着几大特点：基坑一旦超期，其安全风险必然变大；当基坑超期过大时，必须对原有基坑进行加固与整改。

3.1.2超期基坑产生的原因

由于主客观原因，主要体现在

（1）遭遇社会变革或特定的天灾人祸改变了投资环境。

（2）国家政策的调整，改变了投资方向，促使投资人改变地下结构。

（3）工程建设过程中，遇突发事件，延长地下结构施工工期。

（4）因建设主体中的某一方的原因，延长了地下结构的施工期限。

（5）地下结构深度大，即地下结构埋置深度大。

（6）地下结构复杂，施工工序多，施工工期长。

（7）基坑周边建（构）筑物存在。

（8）地质埋藏不同、以及可能存在的溶洞、裂隙。

（9）废弃的人防工程等人造构筑物。

（10）古人类活动遗址或墓穴等。

3.2超期基坑的几大破坏形式

基坑是服务于地下结构安全就位的辅助防护措施；其特点是在一定的期限内，能保证地下结构施工的安全。

由于主客观的原因，地下结构作业期限被迫延长，基坑服务期相应延长。基坑服务期的延长，现有基坑边坡的稳定性就会出现失稳现象，会给基础施工的安全隐患相应增加。

基坑常见的破坏形式有：支护结构整体失效、围护结构断裂、支撑系统失稳破坏、踢脚破坏、基底隆起破坏、坑底管涌破坏。

通过相关资料显示：土钉墙的安全使用期不超过12个月、预应力锚索的安全使用期不超过18个月。

4.结合超期基坑的案例析基坑生命周期变迁

本案某省城某省城一个大规模利用地下空间的二层地下室工程项目于2011年12月22日完成基坑土方施工，形成一个完整的基坑。

建设涉及到投资方的资金链断裂，致工程被迫于2012年9月20日施工方被迫停工；由于建设方无法筹集资金继续开工建设，2013年11月份基坑进行支护加强工作；该工程于2015年6月进行了拍卖，新建设单位于2015年8月筹资复建，到2016年6月份土石方回填完成。

该项目的基坑支护形式为：钢筋混凝土灌注桩+预应力锚索的二道钢筋混凝土水平内支撑的支护体系；钢筋混凝土灌注桩间采用喷射混凝土支护辅助支护形式。

基坑支护采用二道局部水平内支撑，水平内支撑的上平面分别为：+1.4、-6.15米。

图1第一道钢筋混凝土水平支撑梁图2第二道钢筋混凝土水平支撑梁

在本项目的基坑从2011年3月挖土开始到2016年6月基坑肥槽部分回填完成为止，前后时间持续了4年零3个月。在这段时间中不妨分析一下基坑经历了几次变化：

第一次改变：筏板基础和换撑结束，使基础底部与支护桩的根部有了可靠连接，改善了基坑的受力结构（增加了支护桩的锚固长度、缩短了悬臂长度；硬化了基坑底部）；

第二次改变：负二层结构和换撑结构及土方回填完成，进一步增加了支护桩的锚固长度、缩短了悬臂长度）；拆除-6.15米标高的大部分钢筋混凝土支撑。

第三次改变：基坑北半部分增加了钢结构围檩及钢管斜抛撑（改善了北半部分基坑悬臂长度）。

第四次改变：复工后拆除-6.15米标高的剩余部分钢筋混凝土支撑。

第五次改变：负一层结构和换撑结构及土方回填完成，更进一步增加了支护桩的锚固长度、缩短了悬臂长度）。

第六次改变：负一层结构上部土方回填完成，拆除+1.4米的钢筋混凝土支撑和冠梁，满足地面建筑的需要。

笔者研究发现：本案的基坑在实际存在阶段，经历了几次大的变化，每一次的变化都是改变了前一次基坑支护体系的更改，杆件的受力方式或大小都有变化。如果简单地仅对原有支护体系分析，就会得出错误的结论。

当筏板及换撑结构施工完成后，此时支护系统的悬臂长度比原有的基坑支护体系的悬臂长度缩短1米（即筏板厚度），其支护桩抵御外侧土方压力的能力得到提高；筏板浇筑的完成，极大地减少了踢脚破坏、基底隆起破坏、坑底管涌破坏的隐患。笔者认为：此基坑是对原有基坑的否定，基坑达到了壮年。

当负二层地下结构完成且完成换撑及土方回填的工程，进一步缩短了支护体系的悬臂长度（负二层的层高数值），也彻底解决了踢脚破坏、基底隆起破坏、坑底管涌破坏的隐患。这样就形成了新的基坑。笔者认为：此基坑的作用渐渐得到弱化。

由于投资方的原因，基坑超期后安全风险增加。政府从安全入手，筹措资金，对基坑进行加固（斜钢管抛撑加固）。基坑加固后，使基坑重新满足基础安全的需要，该项目的原有基坑焕发了新春。笔者认为此：基坑经过加固后，形成了一个新的基坑。其生命也应该给予重新计算。

当负一层地下结构完成且完成换撑及土方回填的工程，更进一步缩短了支护体系的悬臂长度（负二层+负二层的层高数值），形成了稳定体系。笔者认为：此阶段是对前一个基坑体系的否定，形成一个新的稳定。

当地下室顶部土方完成满足地面建筑施工需要时，基坑也失去了存在的必要，即本工程的基坑消亡。

5.建议与结论

5.1建议

由于基坑是临时措施，任何一个投资方都可能尽可能压缩基坑的投资费用。因此，笔者认为，在设计初期一定要充分评估工程的各种制约因素，合理选取最优的基坑形式，在保证基础的施工安全。

如果遇到突发事件而影响基础施工时，必须有针对性地采取加固补强措施，尽量延长基坑生命周期，从而延长基坑的安全使用期。

基坑涉及影响因素很多，在其存在期间必须密切关注，尤其重视基坑各种辅助结构的变形，如果出现异常症状时，必须立即分析，极早采取可靠措施，防止次生灾害。

5.2结论

基坑的生命周期的合理计算，是针对固定的工况条件；如果工况条件改变，基坑的生命周期计算亦应相应作改变。

参考文献

[1]何建雄编关于深基础延期和安全管理问题的探讨《企业科技与发展》2009年08期