论文部分内容阅读
摘要：本文结合作者多年实际工作情况，对工程深基坑施工技术做了简要分析，供大家参考。
关键词：深基坑；止水帷幕：环撑支护：支撑拆除；监测
一、工程概况
某工程占地面积13884m 2，地上十层，地下二层，建筑高度41m，总建筑面积为323O9m2 。基础采用桩支撑梁板基础，主附楼基础相连。槽底标高-8．53m，挖深7．42m，局部8．85m。基槽长约83m 宽约50m，占地面积约4300m2，支护长度300m，呈近似平行四边形。地下室北侧距用地红线约5m，红线外为三层厂房；地下室东侧距用地红线约5m，红线外为一公交车总站；地下室南侧距用地红线约8m，红线外为二纬路；地下室西侧距用地红线约6m，红线外为一经路。基坑西侧、南侧临近红线道路下均分布有管线，包括供电、污水管、供水管和煤气管等。
二、地质情况
该场地土层分布为：杂填土、素填土、黏土、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、淤泥质黏土、粉质黏土、粉粉质黏土。地下水位埋深为0．8－1．5m。基坑涉及范围深度内各土层土性指标统计
见表1。
三、深基坑支护设计及施工要点
本工程开挖深度大，浅部土层物理力学性能较差，深基坑支护设计主要目标是防止坑边土体产生过大位移，确保周边建筑、道路和管线安全。综合考虑各因素，本工程采用单排700@9O0混凝土灌注桩加一道混凝土内支撑的支护方案，内支撑采用双环撑结合对撑体系。
沿基坑周边采用单排双头700@900水泥土搅拌桩(组问咬30Omm)止水，方案布置图详附图。
(1) 基坑降水：
由于本工程周边施工环境较差，且土质多为不透水淤泥质粉质黏土。为了防止相邻建筑物和路面因不均匀降水而开裂，我们制定了基坑内降水，基坑外不降水的施工方案。根据基坑深度及面积以及单口并的降水影响，共设置24口大口井，井深I1．5m，井距约15一18m
一口，孔径7OOmm，井管采用4OOmm无砂硷管，外围土工布及等粒径碎石，起到渗水隔泥作用，增加透水性能。基槽外侧每边设置3个观测井，共12个，井深9．5m。
在开挖过程中，降水井每隔8小时观测一次水位，观测井每隔4h观测一次水位，记录留档作为统计分析数据。如发现观测井水位有突然下降现象，立即采取回灌措施，以保证槽外水位稳定，减小对相邻建筑物的影响。在实际开挖过程中，观测井水位始终保持－1．5m 左右，经过定期监测：外围观测井水位最大下降0．28m，小于设计预警值O．5m。长达30d的大口井降水达到预期效果，在土方开挖过程中没有出现大面积的积水。只有下雨形成的积水和淤泥土质局部包含的积水对机械开挖造成一定影响，在采取集中排水、晾晒、回填工程土等方法处理后，保证了土方施工的顺利进行。
(2) 止水帷幕及支护结构
根据本工程自身特点以及周围环境和土质情况，止水帷幕采用双轴中700@90O水泥搅拌桩围基槽一圈形成封闭状，桩长分别为12．55m， 组间咬合300mm， 组内咬合200mm。
支护结构采用单排砼灌注桩， 桩径700mm，间距分别为900ram，桩长13．3－15．5m，桩顶标高一3．3m，帽梁上表面标高－2．6m。砼强度等级C30。
该工程基坑呈长方形，长短边比例接近2：1，基坑内支撑体系采用混凝土单层双环梁(呈眼镜状)，环梁内径48m，截面1 300 X 700mm。根据地下室两层的结构标高，避开负一层楼板(一4．38m)把环梁设于－3．3m处(环梁底皮标高)，方便施工。双环梁中间采用对撑连接，起到基坑边的支撑作用。混凝土双环梁及对撑由28根450X450mm 的钢格构柱支撑。基坑四角处由砼撑杆及撑板将环、帽梁相连，帽梁、斜撑截面为1O0O×700mm，支撑梁截面为1200×7OOmm，中间板带厚度为15Omm，由斜撑、板带、支撑将受力传至帽梁，见图1。
本工程帽梁及支撑混凝土总量为645m。，钢筋用量67t。
(3)挖土方法
本工程基础垫层底标高为－8．45m，电梯井集水井垫层底标高－1O．15m，由于要进行水平支撑梁施工，所以土方工程分“两次三步”
施工，土方开挖方式见下图。第一次为帽梁、支撑部位局部开挖，一步开挖至支撑梁底标高处即－3．3m，待支撑梁砼施工完毕，达到设计强度9O％ 后方可进行土方二次开挖。第二次开挖采取“岛式开挖”分三步进行，每步不超过3m ，最后一步预留300mm基底土方采用人工清除，防止扰动基底老土。
在最后一层土方开挖至设计标高后，两施工段均按既定挖土顺序向出土口方向依次整平开挖，在开挖到出土口坡道部分时预留4台W l－60型小挖掘机在基底施工，其余挖掘机全部撤场，坡道和最后收尾阶段的土方用汽车吊配合清运出基槽，在所有土方施工完毕后再用
汽车吊将挖掘机吊出基槽；使用“加长臂”挖掘机进行最后的一点土方施工。
土方开挖遵循“对称、均衡、限时 先撑后挖、分层开挖、严禁超挖、中间高四周低”的总原则，利用时空效应，尽量减少无支撑暴露时间，控制基坑变形。基础底板与电梯井和集水井等降板位置的土方开挖及分层开挖的临边处均按照1：3放坡开挖，并在边侧加钢板桩支护。
(4)支撑拆除
我们经过仔细的考察和比较，根据工程实际情况、征求多方的意见，从施工工期、造价、安全文明施工等多方考虑，最后采用机械破碎和人工风镐拆除相结合的方法拆除水平内支撑系统。
原设计的拆除方案是：地下室二层外墙与支护桩之间的土方回填、混凝土板带浇筑完毕，方可进行支撑拆除工作。因回填前须完成外墙防水及保护层施工，且回填土和浇筑混凝土板带施工难度大，对工程整体进度影响较大；同时，拆撑时间的拉长，不受拆撑影响的其余部位施工会出现大面积窝工现象。优化后的拆除方案是：不拆除帽梁，用分段板带代替连续板带，分段板带的截面要与支撑截面一致，提高分段板带的砼强度和配筋。并与地下二层楼板一同浇筑，通过换撑来提前插入拆除支撑，见下图4。这样可节约防水、回填土方等施工时间，让拆撑的时间基本与环撑内结构施工时间一致，在加快工程进度的同时，沒有出现大面积窝工现象。
支撑拆除时采用1台履带式破碎机和2O台风镐进行全面破拆，待混凝土全部破拆完成后，用氧气乙炔将钢筋切断，并清理出场地。拆除时密切观测支护结构的变形情况，如变形过大，立即撤出施工作业人员，并及时采取抢险措施。
拆除顺序：
第一步：拆除四个角上的斜撑；第二步：拆除环形支撑及周围钢筋混凝土板带；第三步：拆除对撑中间的拉梁及周围钢筋混凝土板带；第四步：拆除对j掌；第五步：拆除钢格构柱。支撑破拆前，在支撑下部搭设好安全稳定的钢管脚手架，钢管脚手架下部必须铺垫模板和竹脚手板，即可保护钢筋混凝土楼板面层，也可起到缓冲作用。脚手架上部搭设距支撑底部300mm 处即可。破拆前在支撑两侧设置模板及安全密目网，防止风镐施工中出现飞石伤人现象。现场空压机合理配置，分段进行施工，专人负责清理破除下来的碎混凝土。混凝土必须全部凿碎。不能出现直径大于15Omm 的大块碎混凝土，方便搬运。混凝土凿除完毕后方可切断钢筋，严禁在混凝土未破拆完就进行切割。混凝土碎块采用人工清理，塔吊吊装上车，运至场处。
成品保护：破拆过程中注意对地下室二层顶板的保护工作，混凝土未全部破除严禁切割支撑梁内钢筋，施工过程中避免出现重物坠落于地下室二层顶板上。并在拆除施工范围内满铺脚手板，缓冲破碎混凝土坠落力量。
四、 施工监测
在施工过程中，我们采用多种科学的测试手段，对基础开挖及地下结构施工进行了全程跟踪监测。提高了信息化施工水平。监测自开挖日起每隔1～2天观测一次，并由此得出的数据，来控制开挖的进程，以保证基槽及周围建筑物的安全。
(1)周边建筑物沉降监测
对北向两栋相邻建筑物共设置沉降监测点11个，设计预警值为-40ram，实测最大沉降量为－3．3mm。未对周边建筑物造成影响。
(2)周边道路沉降监测对西向和南向道路共设置20个监测点，设计预警值为－30mm，实测最大沉降量为－2．5mm。未对周边道路造成影响。
(3)外围水位监测
对基坑周围的水位观测井共设置7个监测点，设计预警值为－50cm，实测最大沉降量为－12cm。止水帷幕未出现渗透水现象，满足设计要求。
(4)帽梁顶水平位移监测
对整个基坑支护的帽梁顶部共设置11个监测点，设计预警值为40mm，实测最大位移量为1 3．6mm。整个水平位移平稳、满足设计要求，未出现突然变形和累计位移超出设计要求的现象。
5 结语
通过本工程基坑支护设计、施工、监测及工程的成功实施，我们可以进行如下结论：
(1)该深基坑支护施工结合施工现场的具体情况，钢筋砼灌注桩、水泥搅拌桩，止水帷幕、砼环梁、砼水平支撑，多种支护手段综合运用，充分发挥不同支护结构的特点，即达到了支护止水的功能，又尽量节约了支护费用。
(2)该深基坑支护设计较为经济合理，最大程度的利用了红线范围内的地下结构。但距离周围建筑物、道路距离近、基坑支护上部施工荷载限制等影响，施工临时用地范围极小，因本工程在就近有外置生活、加工场地才较好的解决该问题。因此在市内等施工场地紧张的施工区域应适当提高帽梁及支撑标高。
(3)杭州市地下水非常丰富，本工程在实施过程中。止水帷幕达到预期效果，为基坑降水创造了有利条件，保障了基坑土方的顺利开挖。
(4)通过分段板带代替环形支撑，即解决了回填土方施工难的难题，又提前拆除了支撑。通过比较，合理提前工期12d，增加经济效益8万元以上。
(5)多项施工监测措施保证设计与施工结果相印证，通过第三方监测对基坑支护安全度作出了直观的评价，指导设计方案的优化，节约了工程造价。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：深基坑；止水帷幕：环撑支护：支撑拆除；监测
一、工程概况
某工程占地面积13884m 2，地上十层，地下二层，建筑高度41m，总建筑面积为323O9m2 。基础采用桩支撑梁板基础，主附楼基础相连。槽底标高-8．53m，挖深7．42m，局部8．85m。基槽长约83m 宽约50m，占地面积约4300m2，支护长度300m，呈近似平行四边形。地下室北侧距用地红线约5m，红线外为三层厂房；地下室东侧距用地红线约5m，红线外为一公交车总站；地下室南侧距用地红线约8m，红线外为二纬路；地下室西侧距用地红线约6m，红线外为一经路。基坑西侧、南侧临近红线道路下均分布有管线，包括供电、污水管、供水管和煤气管等。
二、地质情况
该场地土层分布为：杂填土、素填土、黏土、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、淤泥质黏土、粉质黏土、粉粉质黏土。地下水位埋深为0．8－1．5m。基坑涉及范围深度内各土层土性指标统计
见表1。
三、深基坑支护设计及施工要点
本工程开挖深度大，浅部土层物理力学性能较差，深基坑支护设计主要目标是防止坑边土体产生过大位移，确保周边建筑、道路和管线安全。综合考虑各因素，本工程采用单排700@9O0混凝土灌注桩加一道混凝土内支撑的支护方案，内支撑采用双环撑结合对撑体系。
沿基坑周边采用单排双头700@900水泥土搅拌桩(组问咬30Omm)止水，方案布置图详附图。
(1) 基坑降水：
由于本工程周边施工环境较差，且土质多为不透水淤泥质粉质黏土。为了防止相邻建筑物和路面因不均匀降水而开裂，我们制定了基坑内降水，基坑外不降水的施工方案。根据基坑深度及面积以及单口并的降水影响，共设置24口大口井，井深I1．5m，井距约15一18m
一口，孔径7OOmm，井管采用4OOmm无砂硷管，外围土工布及等粒径碎石，起到渗水隔泥作用，增加透水性能。基槽外侧每边设置3个观测井，共12个，井深9．5m。
在开挖过程中，降水井每隔8小时观测一次水位，观测井每隔4h观测一次水位，记录留档作为统计分析数据。如发现观测井水位有突然下降现象，立即采取回灌措施，以保证槽外水位稳定，减小对相邻建筑物的影响。在实际开挖过程中，观测井水位始终保持－1．5m 左右，经过定期监测：外围观测井水位最大下降0．28m，小于设计预警值O．5m。长达30d的大口井降水达到预期效果，在土方开挖过程中没有出现大面积的积水。只有下雨形成的积水和淤泥土质局部包含的积水对机械开挖造成一定影响，在采取集中排水、晾晒、回填工程土等方法处理后，保证了土方施工的顺利进行。
(2) 止水帷幕及支护结构
根据本工程自身特点以及周围环境和土质情况，止水帷幕采用双轴中700@90O水泥搅拌桩围基槽一圈形成封闭状，桩长分别为12．55m， 组间咬合300mm， 组内咬合200mm。
支护结构采用单排砼灌注桩， 桩径700mm，间距分别为900ram，桩长13．3－15．5m，桩顶标高一3．3m，帽梁上表面标高－2．6m。砼强度等级C30。
该工程基坑呈长方形，长短边比例接近2：1，基坑内支撑体系采用混凝土单层双环梁(呈眼镜状)，环梁内径48m，截面1 300 X 700mm。根据地下室两层的结构标高，避开负一层楼板(一4．38m)把环梁设于－3．3m处(环梁底皮标高)，方便施工。双环梁中间采用对撑连接，起到基坑边的支撑作用。混凝土双环梁及对撑由28根450X450mm 的钢格构柱支撑。基坑四角处由砼撑杆及撑板将环、帽梁相连，帽梁、斜撑截面为1O0O×700mm，支撑梁截面为1200×7OOmm，中间板带厚度为15Omm，由斜撑、板带、支撑将受力传至帽梁，见图1。
本工程帽梁及支撑混凝土总量为645m。，钢筋用量67t。
(3)挖土方法
本工程基础垫层底标高为－8．45m，电梯井集水井垫层底标高－1O．15m，由于要进行水平支撑梁施工，所以土方工程分“两次三步”
施工，土方开挖方式见下图。第一次为帽梁、支撑部位局部开挖，一步开挖至支撑梁底标高处即－3．3m，待支撑梁砼施工完毕，达到设计强度9O％ 后方可进行土方二次开挖。第二次开挖采取“岛式开挖”分三步进行，每步不超过3m ，最后一步预留300mm基底土方采用人工清除，防止扰动基底老土。
在最后一层土方开挖至设计标高后，两施工段均按既定挖土顺序向出土口方向依次整平开挖，在开挖到出土口坡道部分时预留4台W l－60型小挖掘机在基底施工，其余挖掘机全部撤场，坡道和最后收尾阶段的土方用汽车吊配合清运出基槽，在所有土方施工完毕后再用
汽车吊将挖掘机吊出基槽；使用“加长臂”挖掘机进行最后的一点土方施工。
土方开挖遵循“对称、均衡、限时 先撑后挖、分层开挖、严禁超挖、中间高四周低”的总原则，利用时空效应，尽量减少无支撑暴露时间，控制基坑变形。基础底板与电梯井和集水井等降板位置的土方开挖及分层开挖的临边处均按照1：3放坡开挖，并在边侧加钢板桩支护。
(4)支撑拆除
我们经过仔细的考察和比较，根据工程实际情况、征求多方的意见，从施工工期、造价、安全文明施工等多方考虑，最后采用机械破碎和人工风镐拆除相结合的方法拆除水平内支撑系统。
原设计的拆除方案是：地下室二层外墙与支护桩之间的土方回填、混凝土板带浇筑完毕，方可进行支撑拆除工作。因回填前须完成外墙防水及保护层施工，且回填土和浇筑混凝土板带施工难度大，对工程整体进度影响较大；同时，拆撑时间的拉长，不受拆撑影响的其余部位施工会出现大面积窝工现象。优化后的拆除方案是：不拆除帽梁，用分段板带代替连续板带，分段板带的截面要与支撑截面一致，提高分段板带的砼强度和配筋。并与地下二层楼板一同浇筑，通过换撑来提前插入拆除支撑，见下图4。这样可节约防水、回填土方等施工时间，让拆撑的时间基本与环撑内结构施工时间一致，在加快工程进度的同时，沒有出现大面积窝工现象。
支撑拆除时采用1台履带式破碎机和2O台风镐进行全面破拆，待混凝土全部破拆完成后，用氧气乙炔将钢筋切断，并清理出场地。拆除时密切观测支护结构的变形情况，如变形过大，立即撤出施工作业人员，并及时采取抢险措施。
拆除顺序：
第一步：拆除四个角上的斜撑；第二步：拆除环形支撑及周围钢筋混凝土板带；第三步：拆除对撑中间的拉梁及周围钢筋混凝土板带；第四步：拆除对j掌；第五步：拆除钢格构柱。支撑破拆前，在支撑下部搭设好安全稳定的钢管脚手架，钢管脚手架下部必须铺垫模板和竹脚手板，即可保护钢筋混凝土楼板面层，也可起到缓冲作用。脚手架上部搭设距支撑底部300mm 处即可。破拆前在支撑两侧设置模板及安全密目网，防止风镐施工中出现飞石伤人现象。现场空压机合理配置，分段进行施工，专人负责清理破除下来的碎混凝土。混凝土必须全部凿碎。不能出现直径大于15Omm 的大块碎混凝土，方便搬运。混凝土凿除完毕后方可切断钢筋，严禁在混凝土未破拆完就进行切割。混凝土碎块采用人工清理，塔吊吊装上车，运至场处。
成品保护：破拆过程中注意对地下室二层顶板的保护工作，混凝土未全部破除严禁切割支撑梁内钢筋，施工过程中避免出现重物坠落于地下室二层顶板上。并在拆除施工范围内满铺脚手板，缓冲破碎混凝土坠落力量。
四、 施工监测
在施工过程中，我们采用多种科学的测试手段，对基础开挖及地下结构施工进行了全程跟踪监测。提高了信息化施工水平。监测自开挖日起每隔1～2天观测一次，并由此得出的数据，来控制开挖的进程，以保证基槽及周围建筑物的安全。
(1)周边建筑物沉降监测
对北向两栋相邻建筑物共设置沉降监测点11个，设计预警值为-40ram，实测最大沉降量为－3．3mm。未对周边建筑物造成影响。
(2)周边道路沉降监测对西向和南向道路共设置20个监测点，设计预警值为－30mm，实测最大沉降量为－2．5mm。未对周边道路造成影响。
(3)外围水位监测
对基坑周围的水位观测井共设置7个监测点，设计预警值为－50cm，实测最大沉降量为－12cm。止水帷幕未出现渗透水现象，满足设计要求。
(4)帽梁顶水平位移监测
对整个基坑支护的帽梁顶部共设置11个监测点，设计预警值为40mm，实测最大位移量为1 3．6mm。整个水平位移平稳、满足设计要求，未出现突然变形和累计位移超出设计要求的现象。
5 结语
通过本工程基坑支护设计、施工、监测及工程的成功实施，我们可以进行如下结论：
(1)该深基坑支护施工结合施工现场的具体情况，钢筋砼灌注桩、水泥搅拌桩，止水帷幕、砼环梁、砼水平支撑，多种支护手段综合运用，充分发挥不同支护结构的特点，即达到了支护止水的功能，又尽量节约了支护费用。
(2)该深基坑支护设计较为经济合理，最大程度的利用了红线范围内的地下结构。但距离周围建筑物、道路距离近、基坑支护上部施工荷载限制等影响，施工临时用地范围极小，因本工程在就近有外置生活、加工场地才较好的解决该问题。因此在市内等施工场地紧张的施工区域应适当提高帽梁及支撑标高。
(3)杭州市地下水非常丰富，本工程在实施过程中。止水帷幕达到预期效果，为基坑降水创造了有利条件，保障了基坑土方的顺利开挖。
(4)通过分段板带代替环形支撑，即解决了回填土方施工难的难题，又提前拆除了支撑。通过比较，合理提前工期12d，增加经济效益8万元以上。
(5)多项施工监测措施保证设计与施工结果相印证，通过第三方监测对基坑支护安全度作出了直观的评价，指导设计方案的优化，节约了工程造价。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。