论文部分内容阅读
摘要：本文作者探讨了某工程深基坑的施工技术，供大家参考。
关键词：深基坑；施工技术
1工程概况
某工程地上十六层，地下一层。基坑平面尺寸为83. 65m × 53. 70 m，开挖面积约为4 500m2，大面积开挖深度为9. 45 m，中部楼电梯井剪力墙筒芯处承台加深3. 9 m，形成“坑中坑”。支护体系设计上采用内撑式排桩支护结构:支护桩为700钻孔灌注桩，水平内撑为两层钢筋硅结构，支护桩间采用500高压旋喷桩做止水桩。本工程场地地势较平坦，平整后标高约为6. 60 m，根据岩土工程勘察报告，场地土层由上往下分为：①杂填土:厚度0. 80 m~2. 10 m;②粉质粘土:厚度一般0. 80 m~2.70 m;③淤泥:厚度一般3. 00 m~8. 60 m ;④中砂夹淤泥:厚度一般0. 90 m~7. 30 m ;⑤淤泥夹中砂/中砂夹淤泥:层厚一般16. 15 m~22. 40 m ;⑥砾砂:厚度1. 50 m~6. 70 m。
基坑开挖范围内岩土层主要为：①杂填土；②粉质粘土；③淤泥；④中砂夹淤泥，坑底土层主要为④中砂夹淤泥，局部为③淤泥。
场地地下水的稳定水位为5. 05 m~5. 87 m，对基坑开挖有影响的地下水主要赋存于第①杂填土的上层滞水及第④中砂夹淤泥中的微承压水，根据抽水试验，④中砂夹淤泥层的渗透系数为3.7 m/d，水位埋深6.8 m~8.0 m。
2基坑施工
深基坑工程施工的关键工序是土方开挖和降排水，必须慎重对待。由于基坑自土方开挖就处于动的状态，支护结构的受力状态、大小、位移变形都随着开挖深度的增加而增加，而且由于软土流变特性，随着基坑暴露时间越久，基坑支护体系的位移变形越大，稍有不慎随时都可能会发生事先估计不到的事故。因此软土地区基坑开挖应特别重视时空效应问题，认真做好施工组织设计及工期安排，尽量缩短基坑暴露的时间，减少时空效应对基坑支护结构的不利影响。
2.1施工顺序
根据支护体系的设计特点及要求，结合场地和周边环境的实际状况，本工程土方共分三阶段进行开挖，施工顺序如下：平整场地→第一阶段土方开挖→第一道支撑及东侧斜撑施工→第一道支撑养护→第二阶段土方开挖→第二道支撑施工→第二道支撑养护→第三阶段土方开挖→封底垫层→地下室结构施工
2. 2开挖方法
由于支护体系内支撑设计充分考虑到基坑挖运土机械化施工的需要，以圆拱形钢筋硅环梁作为支护体系的内支撑，充分利用硅的受压特性，使得基坑平面内无支撑区域达75%以上，为挖运土的机械化施工提供了良好的作业条件。另外基坑北侧约7m~8m为院内道路，可在北向中间对撑两侧留设两个挖运土坡道，以实现大规模、高度机械化的开挖，尽最大限度地减少基坑挖运土的时间，降低时空效应对基坑支护结构的不利影响。
基坑开挖采用三台CAT320型反铲挖掘机和三台小型挖掘机，由南向北逐步分段分层开挖，土方随挖随运。开挖以分层为主，东侧与门诊大楼地下室相邻处可结合采用分段方法开挖;支护桩边、格构柱附近及支撑梁底和基底、地梁等无法进行机械开挖部位的土方安排人工开挖、修整。
2. 3降排水方法
根据支护设计及场地水文地质情况，在基坑开挖前期，以“集水明排”的措施为主，作好基坑及周边的截水、疏水和排水工作;在基坑开挖后期，配合以坑底轻型井点降水措施，保证施工现场在基本无水状况下施工。
2. 4.1土方开挖措施
(1)借用场外地作为临时工程材料堆场及加工厂、土方随挖随运，以实现基坑四周的零堆载，同时基坑周边严禁停滞大型机械。
(2)基坑开挖采用分段、分层相结合并以分层为主的开挖方法，分层开挖厚度严格控制在2 m之内;开挖至水平支撑位置后，及时跟进支撑系统钢筋砼的施工，以尽快形成水平支撑体系;在支撑系统硅未达到设计强度等级前，严禁进行下一道土方的开挖。
(3)土方开挖必须严格按施工方案的顺序均衡推进，严禁乱挖以保证支护体系均匀受力。施工中配备专职人员进行测量控制，及时将基槽开挖下口线测放到槽底，以控制开挖标高，避免超挖。
(4)每一阶段基坑土方开挖，在支护结构前均留置适量的被动土，待基坑内侧土方开挖完毕后再挖除此部分土体，以减少基坑支护结构变形和荷载的积累。
(S)坑底标高以上200mm~300 mm留作保护层，采用人工开挖，以保持坑底土体的原状结构、避免坑底超挖。开挖保护层时集中劳动力和配套设备，开挖一片，铺设一片垫层，以避免人为及自然因素造成扰动，减少坑底土的暴露时间，及时在坑底形成“水平支撑”，避免发生支护桩“踢脚”及坑底土体隆起等现象，确保基坑的整体稳定。
2. 4. 2降排水措施
(1)对于地表水，采取“集水明排”的办法：在第一道支撑梁施工及养护结束后，沿基坑支护桩冠梁边做环形排水明沟，以防地表水倒流人基坑。
(2)对于坑壁渗水，设计上虽采取止水措施，但止水桩位置因施工工艺的局限不可能准确无误，坑壁渗水在所难免，预防上采取“堵”和“疏”结合的办法:在第二道支撑梁上沿基坑四周设置扁槽砼排水沟，并于坑底四周及后浇带位置设置卵石铺设的盲沟、盲井，当坑壁渗水量较小时，用干海绵和导流管进行疏导，有组织地排到集水坑;当坑壁的渗水量较大时，将该处土体适当暂时保留并压实，以平衡基坑内外水头压力，再通过注浆措施将渗水堵死。
(3)由于基坑底部大都位于含有微承压水的④中砂夹淤泥层，水位较高，渗透性大，采取轻型井点辅助降水措施，在施工第二道支撑梁时即进行管井降水，初期出水量约3 600 m3/d~4 200 m3/d。同时加强对周边建筑物、道路等的监测，密切注意降水对周边的影响。
2.4.3监测措施
(1)土方开挖前，对邻近建筑物的资料进行收集、分析，对已有的裂缝等问题事先设置标记并备案，施工过程中定时观测其变形的发展情况，发现问题及时采取补救措施。
(2)在基坑开挖过程中，加强对支护结构体系和基坑稳定性监测，作到每一深挖土步骤就要进行监测，然后对监测值(桩顶位移、桩侧斜、沉降)进行分析并及时反馈，若监测值发生突变，说明基坑支护结构承受过大的压力，需要放慢挖土速度或立即停止挖土，待基坑变形稳定后，方可继续进行施工。
通过上述措施，基本上实现基坑周边无堆载，坑壁无重大渗漏现象发生。随后的监测数据表明:基坑坡顶水平位移及土体深层位移的增长非常缓慢，完全控制在设计许
可的范围之内。
3施工中出现的问题及对策
3.1地面沉降
当基坑开挖到底，准备进行大面积浇捣坑底硷垫层时，路面及教学楼E开始出现裂缝，为了摸清本工程基坑在土方开挖过程中的实况，我司再次组织项目部技术人员对现场的监测数据进行详细分析，对监测数据中表明的不足与缺陷进行统计，究其因由，主要是基坑初期大规模降水造成的，根据这种情况，为消除降水的不利影响，决定采取以下措施：
(1)在基坑北侧靠近住院部附近增设5口回灌井，将坑底抽排上来的地下水經沉淀过滤后回灌人地层，以平衡地下水位。
(2)严密监测降水井出水量及地下水位变化，在不超过预警水位的前提下逐步降低整个基坑抽水系统的工作强度，尽量减少抽水量或降低抽水频率;同时根据各降水井的出水量，有组织有针对性地进行抽水，确保整个基坑的地下水位处于相对均匀稳定的平衡状态。通过上述措施，在整个基坑施工过程中，路面及教学楼E的裂缝发展得到较为有效地控制，效果明显，基坑稳定与安全得到有效地保障。
3.2地下水
当开挖中间大承台位置的坑中坑时，按设计要求，地下水位至少应降至承台垫层以下0. 5m，但实际开挖后却发现坑中坑内水位尚未达到设计要求，在外周边增加轻型降水井点也不解决问题。认真观测后发现:虽然坑中坑内水位较高，但其外围的地下水位已降至设计要求的标高之下。根据现场开挖后揭露的地质情况并结合先前的开挖经验，分析后认为:由于坑底土层位于④中砂夹淤泥层或⑤淤泥与中砂交互层，该土层因淤泥夹层的隔水作用，其竖向透水性较水平向透水性小得多;且坑中坑周围设计上采用水泥搅拌桩帷幕进行围护止水，坑内又无降水井点，因此在坑内的土层中形成积水，这些积水实际上是淤泥与中砂交互层中的滞水，其水位难以随外围地下水位的降低而下降，需要在坑中坑内局部开挖坑井，采用明抽排水配合进行解决。现场施工后效果明显，坑中坑内水位很快就降至设计要求的标高，土方开挖得以顺利进行。
4监测结果
支护桩顶最大水平位移累计值为17 mm，最大竖向沉降累计值为10.3 mm;支护桩最大深层位移累计值为15. 38mm，表明支护结构稳定性较好，基坑处于相对安全的状态。而周边道路、建筑最大竖向沉降累计值分别为42. 6mm及64.6 mm，相对较大，表明基坑降水对周边环境有一定的不良影响。
5结束语
对深基坑开挖施工方法的研究, 既是老课题, 又是新问题, 可以说方法很多, 深浅不一。但都要做好深基坑开挖的前期准备、施工方法和特殊问题的处理等方面的工作。只有这样才能确保施工安全, 提高工程质量, 缩短施工时间, 减少成本投入, 实现经济营利。
关键词：深基坑；施工技术
1工程概况
某工程地上十六层，地下一层。基坑平面尺寸为83. 65m × 53. 70 m，开挖面积约为4 500m2，大面积开挖深度为9. 45 m，中部楼电梯井剪力墙筒芯处承台加深3. 9 m，形成“坑中坑”。支护体系设计上采用内撑式排桩支护结构:支护桩为700钻孔灌注桩，水平内撑为两层钢筋硅结构，支护桩间采用500高压旋喷桩做止水桩。本工程场地地势较平坦，平整后标高约为6. 60 m，根据岩土工程勘察报告，场地土层由上往下分为：①杂填土:厚度0. 80 m~2. 10 m;②粉质粘土:厚度一般0. 80 m~2.70 m;③淤泥:厚度一般3. 00 m~8. 60 m ;④中砂夹淤泥:厚度一般0. 90 m~7. 30 m ;⑤淤泥夹中砂/中砂夹淤泥:层厚一般16. 15 m~22. 40 m ;⑥砾砂:厚度1. 50 m~6. 70 m。
基坑开挖范围内岩土层主要为：①杂填土；②粉质粘土；③淤泥；④中砂夹淤泥，坑底土层主要为④中砂夹淤泥，局部为③淤泥。
场地地下水的稳定水位为5. 05 m~5. 87 m，对基坑开挖有影响的地下水主要赋存于第①杂填土的上层滞水及第④中砂夹淤泥中的微承压水，根据抽水试验，④中砂夹淤泥层的渗透系数为3.7 m/d，水位埋深6.8 m~8.0 m。
2基坑施工
深基坑工程施工的关键工序是土方开挖和降排水，必须慎重对待。由于基坑自土方开挖就处于动的状态，支护结构的受力状态、大小、位移变形都随着开挖深度的增加而增加，而且由于软土流变特性，随着基坑暴露时间越久，基坑支护体系的位移变形越大，稍有不慎随时都可能会发生事先估计不到的事故。因此软土地区基坑开挖应特别重视时空效应问题，认真做好施工组织设计及工期安排，尽量缩短基坑暴露的时间，减少时空效应对基坑支护结构的不利影响。
2.1施工顺序
根据支护体系的设计特点及要求，结合场地和周边环境的实际状况，本工程土方共分三阶段进行开挖，施工顺序如下：平整场地→第一阶段土方开挖→第一道支撑及东侧斜撑施工→第一道支撑养护→第二阶段土方开挖→第二道支撑施工→第二道支撑养护→第三阶段土方开挖→封底垫层→地下室结构施工
2. 2开挖方法
由于支护体系内支撑设计充分考虑到基坑挖运土机械化施工的需要，以圆拱形钢筋硅环梁作为支护体系的内支撑，充分利用硅的受压特性，使得基坑平面内无支撑区域达75%以上，为挖运土的机械化施工提供了良好的作业条件。另外基坑北侧约7m~8m为院内道路，可在北向中间对撑两侧留设两个挖运土坡道，以实现大规模、高度机械化的开挖，尽最大限度地减少基坑挖运土的时间，降低时空效应对基坑支护结构的不利影响。
基坑开挖采用三台CAT320型反铲挖掘机和三台小型挖掘机，由南向北逐步分段分层开挖，土方随挖随运。开挖以分层为主，东侧与门诊大楼地下室相邻处可结合采用分段方法开挖;支护桩边、格构柱附近及支撑梁底和基底、地梁等无法进行机械开挖部位的土方安排人工开挖、修整。
2. 3降排水方法
根据支护设计及场地水文地质情况，在基坑开挖前期，以“集水明排”的措施为主，作好基坑及周边的截水、疏水和排水工作;在基坑开挖后期，配合以坑底轻型井点降水措施，保证施工现场在基本无水状况下施工。
2. 4.1土方开挖措施
(1)借用场外地作为临时工程材料堆场及加工厂、土方随挖随运，以实现基坑四周的零堆载，同时基坑周边严禁停滞大型机械。
(2)基坑开挖采用分段、分层相结合并以分层为主的开挖方法，分层开挖厚度严格控制在2 m之内;开挖至水平支撑位置后，及时跟进支撑系统钢筋砼的施工，以尽快形成水平支撑体系;在支撑系统硅未达到设计强度等级前，严禁进行下一道土方的开挖。
(3)土方开挖必须严格按施工方案的顺序均衡推进，严禁乱挖以保证支护体系均匀受力。施工中配备专职人员进行测量控制，及时将基槽开挖下口线测放到槽底，以控制开挖标高，避免超挖。
(4)每一阶段基坑土方开挖，在支护结构前均留置适量的被动土，待基坑内侧土方开挖完毕后再挖除此部分土体，以减少基坑支护结构变形和荷载的积累。
(S)坑底标高以上200mm~300 mm留作保护层，采用人工开挖，以保持坑底土体的原状结构、避免坑底超挖。开挖保护层时集中劳动力和配套设备，开挖一片，铺设一片垫层，以避免人为及自然因素造成扰动，减少坑底土的暴露时间，及时在坑底形成“水平支撑”，避免发生支护桩“踢脚”及坑底土体隆起等现象，确保基坑的整体稳定。
2. 4. 2降排水措施
(1)对于地表水，采取“集水明排”的办法：在第一道支撑梁施工及养护结束后，沿基坑支护桩冠梁边做环形排水明沟，以防地表水倒流人基坑。
(2)对于坑壁渗水，设计上虽采取止水措施，但止水桩位置因施工工艺的局限不可能准确无误，坑壁渗水在所难免，预防上采取“堵”和“疏”结合的办法:在第二道支撑梁上沿基坑四周设置扁槽砼排水沟，并于坑底四周及后浇带位置设置卵石铺设的盲沟、盲井，当坑壁渗水量较小时，用干海绵和导流管进行疏导，有组织地排到集水坑;当坑壁的渗水量较大时，将该处土体适当暂时保留并压实，以平衡基坑内外水头压力，再通过注浆措施将渗水堵死。
(3)由于基坑底部大都位于含有微承压水的④中砂夹淤泥层，水位较高，渗透性大，采取轻型井点辅助降水措施，在施工第二道支撑梁时即进行管井降水，初期出水量约3 600 m3/d~4 200 m3/d。同时加强对周边建筑物、道路等的监测，密切注意降水对周边的影响。
2.4.3监测措施
(1)土方开挖前，对邻近建筑物的资料进行收集、分析，对已有的裂缝等问题事先设置标记并备案，施工过程中定时观测其变形的发展情况，发现问题及时采取补救措施。
(2)在基坑开挖过程中，加强对支护结构体系和基坑稳定性监测，作到每一深挖土步骤就要进行监测，然后对监测值(桩顶位移、桩侧斜、沉降)进行分析并及时反馈，若监测值发生突变，说明基坑支护结构承受过大的压力，需要放慢挖土速度或立即停止挖土，待基坑变形稳定后，方可继续进行施工。
通过上述措施，基本上实现基坑周边无堆载，坑壁无重大渗漏现象发生。随后的监测数据表明:基坑坡顶水平位移及土体深层位移的增长非常缓慢，完全控制在设计许
可的范围之内。
3施工中出现的问题及对策
3.1地面沉降
当基坑开挖到底，准备进行大面积浇捣坑底硷垫层时，路面及教学楼E开始出现裂缝，为了摸清本工程基坑在土方开挖过程中的实况，我司再次组织项目部技术人员对现场的监测数据进行详细分析，对监测数据中表明的不足与缺陷进行统计，究其因由，主要是基坑初期大规模降水造成的，根据这种情况，为消除降水的不利影响，决定采取以下措施：
(1)在基坑北侧靠近住院部附近增设5口回灌井，将坑底抽排上来的地下水經沉淀过滤后回灌人地层，以平衡地下水位。
(2)严密监测降水井出水量及地下水位变化，在不超过预警水位的前提下逐步降低整个基坑抽水系统的工作强度，尽量减少抽水量或降低抽水频率;同时根据各降水井的出水量，有组织有针对性地进行抽水，确保整个基坑的地下水位处于相对均匀稳定的平衡状态。通过上述措施，在整个基坑施工过程中，路面及教学楼E的裂缝发展得到较为有效地控制，效果明显，基坑稳定与安全得到有效地保障。
3.2地下水
当开挖中间大承台位置的坑中坑时，按设计要求，地下水位至少应降至承台垫层以下0. 5m，但实际开挖后却发现坑中坑内水位尚未达到设计要求，在外周边增加轻型降水井点也不解决问题。认真观测后发现:虽然坑中坑内水位较高，但其外围的地下水位已降至设计要求的标高之下。根据现场开挖后揭露的地质情况并结合先前的开挖经验，分析后认为:由于坑底土层位于④中砂夹淤泥层或⑤淤泥与中砂交互层，该土层因淤泥夹层的隔水作用，其竖向透水性较水平向透水性小得多;且坑中坑周围设计上采用水泥搅拌桩帷幕进行围护止水，坑内又无降水井点，因此在坑内的土层中形成积水，这些积水实际上是淤泥与中砂交互层中的滞水，其水位难以随外围地下水位的降低而下降，需要在坑中坑内局部开挖坑井，采用明抽排水配合进行解决。现场施工后效果明显，坑中坑内水位很快就降至设计要求的标高，土方开挖得以顺利进行。
4监测结果
支护桩顶最大水平位移累计值为17 mm，最大竖向沉降累计值为10.3 mm;支护桩最大深层位移累计值为15. 38mm，表明支护结构稳定性较好，基坑处于相对安全的状态。而周边道路、建筑最大竖向沉降累计值分别为42. 6mm及64.6 mm，相对较大，表明基坑降水对周边环境有一定的不良影响。
5结束语
对深基坑开挖施工方法的研究, 既是老课题, 又是新问题, 可以说方法很多, 深浅不一。但都要做好深基坑开挖的前期准备、施工方法和特殊问题的处理等方面的工作。只有这样才能确保施工安全, 提高工程质量, 缩短施工时间, 减少成本投入, 实现经济营利。