关键词：深基坑 高寒地区 安全等级 可靠性
1 场地位置及工程概况
拟建工程项目主体为试验水池水工结构，水池池壁结构高度16.5m，水池壁顶距地面高度9.0m，占地区域长60m，宽38m。拟建场地地面原状标高一般在+124.0～+131.0m之间。建筑标高±0.00m相当于绝对标高+127.65m。该工程地下无重要管线。南侧为原有建筑挡墙，最近距离12.8m。西侧为已有建筑，距离最近建筑13.3m。该场地位于哈尔滨市道里区太平镇，松花江南岸，所处地貌单元为松花江阶地，场地地形略有起伏，呈西南高东北低，标高在136.41m～139.68m之间，最大高差5.27m左右，地层成因为第四纪冲积作用下形成的黏性土和砂类土。
2 基坑安全系统分析
2.1基坑工程安全等级
场地地基土为第四纪冲积成因地层，基坑预计开挖7.8m左右，设计拟采用明挖法施工，基坑围护方案拟采用钢板桩+锚杆支护结构。开挖范围内主要由黏性土、粉细砂组成，根据周边环境、破坏后果和严重程度、基坑深度、工程地质和地下水条件，依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)，该项工程基坑工程安全级为一级。
2.2基坑支护重要保障
基坑边界周围地面设排水沟，且应避免漏水、渗水进入坑内。
基坑周边严禁超堆荷载。
应采取措施防止碰撞支护结构、工程桩或扰动基底原状土。
发生异常情况时，应立即停止挖土，立即查明原因，采取有效防治措施。
开挖至基底标高后坑底应及时满封闭并进行基础工程施工；地下结构施工过程中应及时进行夯回填土施工。
2.3基坑降水、抗浮分析
根据场地的地质条件，该场地地下水埋深较浅，水量较丰富，开挖前须进行降水，建议采用井点降水法或有经验的其它降水方法。
勘察期间勘察深度范围揭露砂砾石孔隙潜水，稳定水位11.00m~14.50m，高程115.36m~116.27m。该地下水主要接受大气降水及地下水径流补给，以蒸发及地下水径流的方式排泄，水位随季节变化较大，变幅约为2.5m。
增加结构自重会明显增加投资，对于城区内的大基坑，增加上覆土厚度或基础外扩可能场地条件、环境影响、施工条件不允许。目前较多采用抗浮桩或抗浮锚杆。
3 施工难点分析
3.1基坑开挖施工与周围环境的相互作用
本工程基坑开挖深度较大，开挖施工时因坑底隆起和支护结构的侧向位移导致周围地层移动，将会引起周围建（构）筑物的不均匀沉降。为尽可能减小土体开挖引起的坑底隆起和支护结构的侧向位移，拟采取几种应对措施：
3.1.1由于基坑开挖深度和范围较大，基坑周围土体会产生向基坑内的水平位移，从而导致基坑周围地面的沉陷，基坑开挖应及时做好支护结构桩间土保护施工措施。
3.1.2基坑施工时，需建立完整的测量和监控量测系统，对地面、地层和支护结构的动态进行观测，并及时反馈信息。监测项目应包括：围岩及支护状态；地表、地面建筑、地下管线及构筑物变化；拱部下沉；周边净空收敛位移及必要的选测项目。
3.1.3基坑开挖时不允许基坑顶部有重物堆载，以避免管廊坍塌、地面沉降变形。
3.1.4施工前应调查清楚，与权属单位取得联系与确认，施工时应注意对其保护和监测。
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3.2基坑开挖施工过程中与地下水相关的环境的问题
场地地下水较丰富，基坑开挖施工必然产生一定的水土流失，加大周围土体的固结和变形、产生地面沉降。基坑降水影响范围大，同样会产生较大的地面沉降影响建筑物和地下管线安全。水池作为一个地下构筑物会改变地下水的分布与流场及水质，在其长期影响下，会改变较大区域范围内的水文地质和工程地质条件以及地下生态环境。施工时，应针对具体的降水措施注意对周围环境的影响，采用适宜的抽、降水设备、控制降水速度，防止水土流失，造成对周围环境的不利影响。
为了确保此项基础工程能够经济、安全、高效的完成，需选用有效的支护结构体系，完全能满足现场周围既有建筑物的安全。
4 支护方案
4.1基坑支护关键指标
4.1.1安全等级
基坑普遍开挖深度为7.8-6.50m,；基坑周边无建筑物、管线等，开挖深度位于地下稳定水位以上，基坑开挖前应进行降水。，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）规定，本基坑支护结构的安全等级为一级，基坑侧壁重要性系数为1.1。
4.1.2.使用年限
基坑工程作为临时性措施，故基坑围护体系设计，按其施工周期及业主规定工期计划，确定正常年限为1年。
4.1.3 经济性
本工程基础施工需要采用基坑支护的方法确保基坑稳定，直至地下结构完成，回填土完成。本着“经济、安全、高效”的原则，全面考虑场地底层和周边环境限制等因素后，针对场地的实际情况提出支护方案。
4.1.4 可行性
根据场地的实际情况、基坑开挖深度和周边环境，结合安全、科学、经济的原则基坑支护形式进行考虑；
4.1.5 安全性 基坑支护完成后应做好防水坡及排水沟。
4.2 理论计算与方案设计
本工程设计根据国家相关规范、标准及任务书要求、场区内地质条件制定的，支护设计依据规范规定的设计原则和步骤进行。根据基坑开挖的最大深度、土质条件、土压力分布、土层抗剪参数，结合同类工程实践经验，确定不同部位采用的尺寸、直径、长度，并结合现场条件反复调整并最终确定各结构尺寸。考虑到该工程高差较大，分为两个部分进行分别设计。
4.2.1 标高较高部位（支护长度44.0m，基坑相对深度-7.8m）
支护桩采用工字钢（桩型号采用36#工字钢,桩长12.0m桩中心间距0.6米，桩顶标高0.0m，崁固深度4.2米，钢板桩间插入20mm厚木挡板）；
设两道锚杆（支撑标高为-2.5m、-5.3m，水平间距1.2米；
-基坑上部地面2米范围内做硬铺装 并做好挡水围堰、散水坡、安全防 护网、警示红灯）；
4.2.2 标高较低部位（支护长度121.0m，基坑深度-6.5m）
1、基坑上部地面2米范围内做硬铺装并做好挡水围堰、散水坡、安全防护网、警示红灯）；
2、支护桩采用工字钢（桩型号采用36#工字钢,桩长12.0m桩中心间距0.6米，桩顶标高0.0m，崁固深度5.5米，钢板桩间插入20mm厚木挡板）；
3、设两道锚杆（支撑标高为-2.0m、-4.5m，水平间距1.2米；
5 结论
本文结合工程实例，通过对高寒地区松花江冻土区深基坑开挖研究，分析了深基坑开挖与周边环境和地下水的博弈关系，并从经济性、可行性及安全性出发，结合不通深度和标高，提出了两种桩锚支撑体系，为深基坑工程的纵深发展提供了有力的技术支持。
参考文献
[1]郑刚，焦莹. 深基坑工程设计理论及工程应用［M］北京: 中国建筑工业出版社，2010．[2]田贵斌.建筑工程中的深基坑支护施工关键技术分析[J].建筑与装饰，2019（10）：164-165.
作者简介：王士龙（1980-），男，汉族，河北唐山人，高级工程师，博士，主要从事建筑工程设计、施工与管理工作。
论文作者:王士龙
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第5期
论文发表时间:2020/4/30
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