——信阳火车站广场区域改造
Foundation Pit Safety Analysis and Flood Prevention Emergency Plan: Xinyang Railway Station Square Area Renovation
陈忠岭 CHEN Zhong-ling
（中化地质矿山总局河南地质局，郑州 450000）
（Henan Geology Bureau of CCGMB，Zhengzhou 450000，China）
摘要：本文介绍了信阳火车站广场区域改造建设项目地块四（18～21#楼）深基坑支护降水工程。 施工中对基坑开挖的安全性进行监测, 反馈信息及时指导施工, 对施工中出现的险情及时处理。
Abstract: This paper introduces the deep foundation pit supporting and precipitation project of the No. 4 (18~21# building) of Xinyang Railway Station Square Regional Reconstruction Project. During the construction, the safety of the foundation pit excavation shall be monitored, and the feedback information shall be promptly guided to guide the construction, and the dangerous situation occurring during the construction shall be dealt in time.
关键词：基坑安全分析；应急方案；区域改造
Key words: foundation pit safety analysis；emergency plan；regional transformation
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）23-0180-03
1 施工现状及存在问题
我单位施工的信阳火车站广场区域改造建设项目地块四（18～21#楼）深基坑支护降水工程，支护部分于2009年元月14日全部完成，降水部分正在有序进行，地下水位满足主体单位施工要求。
因为基坑为临时性工程，设计也是本着经济、综合安全性、主体工程进度等因素考虑的前提下进行的，因此在以后的使用过程中，各方面还应积极配合，才能确保基坑安全。
基坑设计开挖深度为-12.2m（结构施工图纸未出时会议确定），实际开挖深度筏板下-12.32m，中部东西方向-13.32m，21#楼西南部由于天然地基不满足设计要求加深开挖到-14.0m左右，局部电梯井已达到-16.0m左右。地下水位从地表下2.0m降到地表下12.0m左右，降深达10m。现对基坑支护施工过程进行概括总结：
基坑基本上分两部开挖，从08年10月30日开始开挖，到2009年1月14日已完成整个基坑的开挖。从基坑开挖到现在我们对基坑四周壁进行了系统观测。
南侧（灌注桩）加预应力锚索支护体系，西部发生较大位移，截止09年4月8日最大位移40mm，东部发生较小位移，最大8mm。北侧喷锚支护体系最大位移8mm，东侧最大位移5m。西侧边坡最大位移已至45mm。
根据现场施工实际情况分析西侧基坑变形过大的原因：
下部土层开挖时，未按规定的分层开挖深度作业，一次性开挖深度过大。
上部坡顶荷载过大。上部西侧离基坑边约4.0m，有一个下水管道，常年漏水，造成上部土层饱水。
原设计开挖深度10.7m，现已开挖至13.0m左右，在12月15日开挖至-10.0m左右时，发现基坑壁位移，造成上部水泥地坪开裂，施工方、监理、业主对此高度重视，开了专项会议，并提出了应急方案，且一直做了系统的变形观测。根据观测结果，除元月2日在基坑西侧壁用150T吊车安装塔吊当日位移激增13mm外，位移基本稳定，但位移量又趋增大。现累计位移最大已达45mm，已达警戒值。对西侧基坑壁在以后的过程中应高度重视。
土钉支护对水的作用特别敏感，土的含水量增加不但增大土的自重，更为主要的是降低土的抗剪强度和土钉与土体之间的界面粘结强度，后者是土钉能够起到加固和锚固作用的基础。因此基坑周围管道漏水是影响基坑安全的隐患之一。
另外西侧、东侧污水箱涵通水后，造成基坑壁也漏水，这也是不安全因素。
综上所述，地块四基坑时至今日虽然安全性较好，降水基本满足施工要求，但西侧下水管道等隐患依然存在，超负荷堆载等不安全因素时有发生，南侧、西侧最大位移平均每月增大10mm，而且仍有发展趋势。
2 场地地质概况及原设计方案
2.1 地质概况
由勘察单位提供的“工程地质勘察报告”显示拟建场区内出露地层为大面积分布的全新统河流相冲洪积物，厚度在10-20m，下伏地层为“白垩系上统周家湾组砂岩”，地貌单元属狮河Ⅱ级阶地，上部平均深度8m以上，以粉质粘土为主，下部为粗砂、砾砂和圆砾。其地下水潜水水位为地表以下1m，其砂与砾砂层、水呈饱和状态，具有承压特征，由勘察单位提供的地下水渗透系数为75m/d。基坑开挖后地层分布与地质报告基本相符，但有稍许出入，对基坑安全存在影响，并对基坑支护、降水造成不便。
2.2 原设计方案
基坑大致为矩形，东西长130m，南北宽100m，深度12.75m，周围坡度为0.5，原设计方案考虑到地下水位较大，以及场地周围河流、污水管道复杂，根据工程地质勘察报告设计：基坑南部为钻孔灌注桩，Φ700mm，间距1m，桩长19m，底板以下埋深8m，桩顶设计80×70的冠梁，两桩之间的间隙在砂及砂砾石层中采取梯次后压浆做止水帷幕。
3 场地开挖后的复杂地质条件与周边环境对基坑造成安全影响
3.1 复杂地质条件的影响及处理方法
基坑开挖后，实际情况与地质勘察报告基本相符。但局部还是有稍微变化的，就是这稍微的变化却严重影响了基坑的降水和开挖工作。地质报告东部显示基坑8m以上为粘土层，8m～12m为中粗砂层，12m～16m依次为砂砾、卵砾石层，风化岩。基坑开挖后至12m时周边大量涌水导致基坑无法开挖，而基坑内所有降水井的水位都在15m以下，经分析原因后认为可能存在下卧隔水层，因此，决定用挖集水井（坑）的方法明排水，就在挖集水井时发现在12～16m之间的砂层与砾石层结合部有一层沉积完好的粘土层，厚30cm，具体位置约在12.00～12.30m，正好为基底垫层以上50cm处，由于粘土层的存在将基坑周边的含水分为上下两层，使得周边粘土层上砂层的水无法向下渗透进入基坑底下部砾石层由降水井排出，由于地质报告未显示粘土（隔水层），加上基坑周边条件的限制，基坑外围没设降水井，所以大量基坑外围上部含水层的地下水沿粘土层上部（砂层下部）通过地下径流流入基坑致使施工面无法工作。根据以上地质情况，我们果断采取在基坑底板周围挖若干个集水池用明沟串联进行明排水，如此有效的解决了边坡周围砂层水向基坑内的涌流。关键点在于粘土层上沿向边坡内打孔并插入外部缠有滤网的2吋PVC管向外排水，PVC管约2m深，外露50cm（插入砂层部制成花管），横向间距1m一个，水量大的地方加密，切实防止流水带砂造成坡面坍塌。
3.2 基坑周边环境的影响及处理方法
沿基坑东部、北部5m距离有一条污水河且常年有水流量约在2m3/s，沿基坑南部、西部距基坑大约5m，路基埋深3m为污水管道，因年久失修，有渗水现象，且向边坡渗透，从边坡可以看出多处渗水。在无法排除渗水源（即河流）的情况下，我们大量采取了插管法排水，并用导水管排入集水池，从而有效的解决了周边的渗水问题。切记我们的方针是“大禹治水：堵不如疏，堵疏结合，以疏为主”，千万不要一味的堵漏，这样才能有效减少边坡的侧压力，确保基坑安全。
4 基坑开挖后存在的安全隐患及处理措施
4.1 流砂管涌现象造成的隐患及处理方法
在基坑的西南部地质情况与东北部基本相似，但粘土层的深度为12.50m，也就是说整个上部砂层含水层呈东高西底的趋势。致使整个基坑西南处溢水量最大，由于西南部基坑周边是钻孔灌注护坡桩，桩与桩之间的空隙为30cm，所以基坑开挖后，在粘土层上部桩与桩之间的空隙中大量涌砂，给基坑边坡的稳定造成很大隐患。
处理措施：首先用预先准备好的沙袋，堵住管涌流砂，然后在管涌底部插入外部缠有滤网的2吋PVC花管排水，再在沙袋外用打入地下的Φ20钢筋支撑住沙袋，再用砂砾填满孔洞后，编网喷浆，此处的关键在于支护完毕后，必须在管涌部位的上部约30～50cm处凿开一个Φ10cm的检查孔，检查是否因管涌流砂而造成空洞，如有应再次用砂石填充，最后无论有无空洞都要掏孔置入注浆管加压注浆充实可能因涌沙造成的孔隙，从而确保边坡不留有隐患。因为流沙层中的孔洞如果不填实有可能形成坍塌的连续效应，一旦雨季来临，地下水位迅速升高，边坡后的孔洞就会给基坑安全造成严重隐患。
4.2 基坑周边发现沉降和位移的安全隐患及预防措施
基坑西部距上口边线9m处发现一条与基坑边线平行延伸的裂缝，宽度32mm，长度约等长于基坑边长，裂缝至基坑边缘的沉降量为36mm。从裂隙发现之初，我们决定对基坑西侧上部边缘进行卸载处理（详见图1）。
实际证明效果很好，位移在30～32mm处稳定，沉降也随之停止。因为是整体位移和沉降，如果在边坡上进行加固处理是行不通的，所以遇此情况，卸载应是最好的处理方法。
4.3 基坑开挖出土通道处加强边坡稳定性的处理方法
西北侧运土坡道口处，基坑边坡下部土体受土方运输车辆长时间碾压，上部土层物理力学性质已改变，因土体内部应力的变化，其稳定性已降低，容易对边坡稳定造成安全隐患，所以为确保基坑安全，我们对除通道处进行局部卸载的同时，对局部坡度由原来的0.5调整为0.6（详见图2）。
5 防汛应急处理
雨季即将来临，更大的考验还在后面，我们必须提前预警，做好充分的准备，不能麻痹大意。为了避免基坑支护降水在以后特别是雨季使用阶段出现重大问题，我方特提出以下几点建议，请领导协调并监督实施。
5.1 西侧下水管道要尽快从源头封堵
2009年3月16日，西侧下水管道被堵，管沟内水量马上升高，仅仅一小时后，相临边坡坡面大面积浸水，原来已经不流水的预埋管又开始流水。说明该管道对西边坡影响十分明显，渗漏也很严重。管道不处理隐患未除，无法保证基坑安全。
目前在管道未处理的情况下要注意加强观测，一旦位移进一步快速加大，应按我方提出的应急方案实施。
5.2 坡顶不得堆载
为了消除西侧安全隐患，业主、监理及施工单位曾召开专项会议，一致要求对西侧实行卸载，后因多方原因未实施。我方一直将此作为最大的隐患重点观测。现在西部不但没卸载，而且大量堆载，数百吨的钢筋、砂石等紧邻边坡堆放，对边坡造成巨大危害。
2009年元月2日，主体单位安装西部塔吊，由于受场地施工条件实际情况限制，在不得已情况下在基坑西侧壁，用150T吊车在西侧基坑边缘吊塔吊，估计吊车加航量壁自重在80T以上，当日西部位移增加至21mm，位移量达13mm多，元月4日-元月8日，位移量增长至28mm后才又趋减小。说明西侧对上部荷载比较敏感，现西侧累计位移最大已达45mm，已达警戒值，应高度重视。
西部堆载问题我方多次提出，但如今反而越堆越多。安全隐患排除尚且不及，如人为造成严重后果更是不值，应及早制止！
5.3 尽快回填
基坑支护是临时性设施，设计也是按一般建筑正常施工期而定的，一般基础工程到回填在6个月之内。目前工程筏板早已施工完毕，主体接近+0.000，已具备回填的基本条件。筏板混凝土面积大，结构设计明确要求：基础施工完成后，及时回填土，减少混凝土的外露时间及温差变化。
尽量赶到雨季来临之前对整个基坑进行回填，有以下好处：
①）满足设计要求，保证了混凝土质量。②可确保基坑绝对安全，减少不必要的风险责任。③基坑避过雨季，减轻了防汛压力，节省人力物力资源。④增大施工作业面，为下一步更好更快施工创造有利条件。
5.4 西北角坡道处河道设一道挡水墙
西北角河道现已经挖开准备对接，由于天然气管道暂未移走，可能短期内无法施工。河道遇大雨必然上涨，地块四基坑西北角及15#楼西部如不提前处理，极有可能被洪水冲塌，整个河水涌入基坑时我们将无计可施，后果相当严重。建议河道与基坑间针对河水设一道坚固挡水墙，具体做法应组织有关部门共同讨论。
5.5 成立强有力的防汛应急小组
信阳地区多雨，尤其是汛期雨更大。如果基坑及时回填，一切就简单了，如不回填，整个大基坑必然暴露在狂风暴雨中。我公司虽然承包了基坑支护降水工程，但工作整体上是为主体施工服务，离不开主体单位的统一领导，仅靠一方之力对抗洪水暴雨显然不够。根据常规，支护降水仅负责坡顶一米内范围排水，地下水我方责无旁贷，但天降大雨外界水涌入基坑时靠水泵快速抽水是有困难的，基坑水过深难免会对基坑护坡甚至是筏板结构造成危害。防汛工程还需要主体单位提前作防范措施：如基坑周边砌挡水墙、基坑底集水坑的疏通以及统一的领导小组。我方建议成立以主体单位或业主为领导的防汛小组，统一指挥，应对汛期到来。我方将利用我方优势，对基坑外围大量布置应急水泵，利用环境和线路熟悉全力配合，减少基坑内明水危害。
6 结束语
综上所述，本基坑后期使用安全必须引起各方面重视，提前排除隐患，一方面安全使用基坑，另一方面汛期来临时能够提前部署，统一协作，合理调配，减少损失。
参考文献；
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