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摘要:地下室施工对近邻建筑物的影响,已成为地下室工程中的重点和难点。因此,在施工过程中必须采取可靠措施,并且根据监测周边建筑物的沉降及倾斜控制标准,对地下室施工过程进行有效的管理,严格控制,才不会影响邻近建筑物的安全使用。
关键词:工程周边建筑物的安全控制;监测;警戒。
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
引言
目前在我国城市经济发展迅速,伴随着城市人口规模的不断增加,城市居然的生活配套设施亦需求增大,地下停车场工程也随之增加,可城市发展用地却日趋紧张的情况日益严重,因此势必要求对城市旧城区进行的合理改造和利用。
但由于城市发展的各种历史原因,城市的旧有城区多数房屋较为密集且日久失修,或者因历史悠久而具有一定的文化、历史教育意义等等,都制约着我们对旧城改造工程的落实。本文将以位于广州市越秀区的南粤先贤馆一期配套地下停车场工程为例,总结地下室工程周边建筑物的安全控制。
工程简介
南粤先贤馆一期配套地下停车场工程,总建筑面积2054.39平方米;其中地下停车库面积1978.81平方米。地下停车场基坑开挖深度约为6.9米,基坑周长约为282.5米,基坑面积约2407平方米。支护形式为:冲孔灌注桩作支护结构,双排搅拌桩作止水帷幕,加一道钢筋混凝土内支撑。
工程位于广州市越秀区,为广州的旧城区。项目整体为L型,北面为五仙观牌楼,与项目支护桩桩边相距的最小距离为1.5米;南面为惠福西路人行道及车道主干道,砖砌的围墙与项目支护桩桩边相距最小距离为2.8米;东面为惠福西民居,居民住房周边的花基与项目支护桩最小间距为1.6米;西面为甜水巷。四周的施工环境十分狭窄。
针对以上情况,找准影响周边房屋安全的主要因素,设定实施目标、做好施工计划并设定具体实施措施是工程中不可缺少的。而对于工程周边建筑物的安全控制对策的实施过程,更是至关重要的。
分析安全控制要因并制定相应对策
4.1、制定全面的监测方案
1)、监测准备工作
(1)在监测前,对周边环境进一步进行勘察,了解周边管线在场地的具体位置及与基坑侧壁的位置关系。
(2)对周围原有的构筑物进行仔细调查、监测和技术鉴定,并做好记录、拍照、录像等工作,对周边构建物原有的裂痕进行标识、拍照留底,作为原始依据,为施工过程中监测抢险及可能产生的纠纷提供必要的依据。
2)、在周边建筑物、路面及基坑周边设置沉降及变形观测点
根据设计要求及本工程具体特点,本工程的监测项目包括:地表沉降、水位观测等项目。
(1)沉降监测
基准高程控制点设在非沉降影响区(远离场区约20m处),并在沿基坑周边建筑物、道路、围闭等处沿基坑周边每20米各布置一个沉降观测点,以形成一个高程控制观测网,对周边环境进行沉降监测。
采用水准仪按水准测量方法施测,用中丝读数法进行闭合观测。
工程施工过程中,每天应对各测点进行1~2次的沉降观测,观测在标志稳定的情况下进行。发现观测数据有错或有怀疑时,重测并注明原因。
(2)水位监测
在基坑周边设水位监测点,每天进行水位監测。
(3)监测安排
严格按照监测方案的监测频率要求进行监测,特别在土方开挖时每天最少监测一次。当出现危险事故征兆时,则增加每天监测的次数,并将监测结果向监理、代建及业主报告。
3)、在基坑冠梁上设置监测点
在基坑冠梁完成后,利用第三方监测的监测点,在冠梁上设置沉降监测点及位移监测点:地面沉降观测点10个;测斜及水平位移观测点15个。
主要监测时期由地下室土方开挖施工阶段开始,直至完成土方回填。
(1)位移监测
冠梁顶部位移监测基准点设于变形区以外,观测点在冠梁上布置。主要采用经纬仪观测,钢尺测量距离的方法进行冠梁顶部的位移监测。
每天观测一次,观测前根据基准点在冠梁上通过钉钉子及弹墨线设置出观测的基线。观测时收集监测基准点的连线与基线的偏移。
(2)沉降监测
基准高程控制点W0设在非沉降影响区(远离场区约20m处),并在沿基坑冠梁上每26米各布置一个沉降观测点(共10个观测点),以形成一个高程控制观测网,对基坑进行沉降监测。
(3)每天应对各测点进行1次的沉降观测。发现观测数据有错或有怀疑时,重测并注明原因。当出现危险事故征兆时,则增加每天监测的次数,,并将监测结果向监理、代建及业主报告。
4)、监测警戒值确定与应急措施
(1)监测警戒值
基坑支护结构水平位移和周边地面沉降变形须满足要求,不发生周边建筑物和环境破坏,周边地面沉降变形量S≤10.2mm(报警值为8mm),基坑最大水平位移U≤17.2mm(报警值为13.8mm),变化速率vd<2mm/d,角撑轴力报警值为900kN,对撑轴力报警值为1800kN。土方开挖每天观测一次,遇大雨后加密监测。
(2)制定相应的应急措施
当基坑支护结构变形超过报警值或失稳前哨时,应立即采取加固措施,加固方法有撑、拉、压、灌、堵、减等,加固原则如下:
A、当支护变形过大,明显倾斜时,可在基坑底与坑壁之间加设斜撑,如基坑周边环境允许,可设拉锚;
B、支护结构桩嵌固深度不足,使支护桩踢脚失稳时,应立即停止土方开挖,在桩墙堆砂包反压,也可在基坑外侧堆土卸载,在挡土桩的被动区打短桩加固;
C、当坑边土体变形较大,且变形速率持续增加时,应视为基坑整体滑移失稳的前兆,应立即采用砂包、碎石或其他材料回填基坑,待基坑稳定后再作妥善处理;
D、坡顶卸载,坑内停止挖土作业,适当增加内撑或锚杆,增大内撑预应力或预应力锚杆的锚固力;
当基坑周围建筑物有开裂、倾斜现象时,应立即组织人员紧急疏散,并补强加固或拆除,同时上报上级主管部门。
4.2、合理安排桩机施工
1)、安排桩机施工原则
本工程支护桩采用冲孔桩机施工,在冲孔施工前,根据施工桩数及桩机数量,合理安排施工原作:
(1)保证桩机施工不走回头路,按顺序施工;
(2)保证桩孔必须跳桩施工,相邻的桩基不能同时施工。
2)、采用重锤低击等施工方法
本项目设计要求支护桩长度约9.5米~11米。根据地质资料显示,现场岩层较高,北面五仙观牌坊处地面下4米已经是微风化岩层,东面的民房边地面下4.5米已经是中风化岩层。在支护桩施工阶段,冲孔桩机冲击成孔的过程中,会产生地表的震动。由于桩机与临近构建物距离较小,当冲孔至中风化/微风化岩层时,震动加剧,容易对施工中支护桩桩位附近的地基和建筑物产生影响。针对上述情况,现场施工采用“重锤低击的施工方法”进行施工:
(1)冲孔初时,即在回填土及粘土层冲孔时,采用中等冲击高度(2~3.5m),操作时掌握卷扬钢丝绳的松紧度,以减少钻头、泥浆泵晃动。
(2)进入风化岩时,降低冲击高度,冲击高度改为0.8~1.5m之间,减少对地表的震动,即减轻对支护桩桩位附近的地基和建筑物产生影响。
3)、采用旋挖桩机施工代替部分冲孔桩机施工
(1)旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土及岩层等土层施工,在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。
(2)在准备进行东面支护桩施工过程中,发现惠福西263号和265号居民楼内部结构由于年久失修,有部分结构损坏严重。为保证该楼房的安全,施工方积极组织有关单位商量处理办法,经多方协调,为保证该楼房的安全,东面支护桩采用旋挖钻机代替冲孔桩机施工。
(3)北面紧贴五仙观牌楼。由于五仙观牌楼的建筑结构是采用搭积的方式堆积而成的建筑,任何剧烈的振动都会造成无法修复的破坏。因此,在靠近五仙观牌楼时也采用旋挖钻机代替冲孔桩机施工。
4)根据场地条件摆置搅拌桩机
(1)搅拌桩桩机由于自身体积大,施工时还需要制造小型的水泥泥浆池,搭配水泥泵施工,需要较大的施工面。在搅拌桩施工的同时,还有安排冲孔桩机、旋挖钻机进行支护桩的施工,因此,必须科学、合理安排搅拌桩桩机的施工路线及桩机位置,以保证机械间的安全距离。
(2)支护桩施工完成后,进行搅拌桩的施工。在进行搅拌桩施工时,尤其当搅拌桩机提升钻杆时,机身会产生较大的摇摆,容易与临近建筑发生碰撞,因此,需安排专人观察搅拌桩机与临近居民楼的距离,保证周边构建物与桩机的距离大于1米。由于东面的危房及北面的五仙观牌楼部分的场地狭窄,在进行搅拌桩施工时,需合理摆置搅拌桩机,保证周边构建物与桩机的距离大于1米。
4.3、对周边(20米内)构建物的加固保护措施
1)、对五仙观牌楼进行加固
五仙观牌楼的重量主要由牌楼下方的六根木柱承载,当木柱发生倾斜,可能会导致牌楼倾斜甚至坍塌。为防止五仙观牌楼在基坑支护施工时与机械产生碰撞、因冲孔的震动导致倾斜,引发安全事故。特别制定对五仙观牌楼的保护措施:
(1)首先对牌楼地基进行注浆加固处理。
(2)通过搭设满堂红脚手架保证牌楼的稳定性。
牌坊处设置的满堂红脚手架 牌坊处设置的满堂红脚手架
2)、对东面危楼的处理
(1)对危房的拆除
惠福西路259号、261号楼房经广州市稳固房屋鉴定公司鉴定,属于严重损坏房。与越秀区建设和水务局、区国土房管局有关部门协调,在东面支护结构施工前,该户屋主同意先将房屋拆除,待项目东面结构封顶后,由政府部门负责该房屋的重建工作。
(2)对危房的加固
在支护桩施工期间,发现惠福西263号和265号居民楼内部部分结构损坏严重。为保证该楼房在施工时期的安全,积极组织有关单位商量处理办法。经与越秀区建设和水务局及相关各个政府部门、代建单位、设计单位、监理单位多次开会讨论,最终确定由建设局委托我司对惠福西263号和265号居民楼内部通过架设脚手架,强化居民楼的稳定性。
惠福西路265号危房柱位加固照片
4.4、合理调整支护形式
当搅拌桩机与居民楼和五仙观牌楼的距离小于1米时,只能改变地基处理方法。
原设计要求采用两排搅拌桩作为基坑止水帷幕,当搅拌桩机与居民楼和五仙观牌楼的距离小于1米时,无法施工两排搅拌桩。通过与设计沟通,决定只施工一排搅拌桩,然后进行注浆处理,来代替另一排搅拌桩的止水帷幕的作用。同时减少了对地基的扰动。
安全控制措施的实施成果
5.1、对周边安全控制成果
1)、五仙观牌坊及周边的居民楼经加固后,没有发生明显倾斜。
2)、五仙观牌坊及东面居民楼在基坑支护的施工过程没有受到碰撞及破坏。
3)、监测获得数據显示,在地下室工程施工过程中,沉降允许变形量最大值为10.2mm,现场最大沉降值最大为6mm;位移允许变形量最大值为17.2mm,现场最大位移值为7mm。
5.2、产生的效益
支护桩有29条桩改用旋挖钻机施工,产生的效益分析如下:
1)、工期效益
用冲孔桩机施工,平均3天完成一条支护桩,3台冲孔桩机完成29条支护桩需要29天;旋挖钻机1天完成3~4条支护桩,完成29条支护桩用时10天;提前了19天的工期。
2)、经济效益
有29条桩改用旋挖钻机施工,按每条支护桩10m的深度,平均入岩6m计算:
参考资料
1)、《南粤先贤馆一期配套地下停车场工程基坑支护方案 》
2)、《南粤先贤馆一期配套地下停车场工程QC地下室工程周边建筑物的安全控制》
3)、广州市标准《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB02-98)
4)、广东省标准《建筑基坑支护技术规程》(DBJ/T15-20-97)
5)、中华人民共和国国家标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)
6)、广东省标准《建筑基坑支护技术规程》(DBJ/T15-38-2005)
关键词:工程周边建筑物的安全控制;监测;警戒。
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
引言
目前在我国城市经济发展迅速,伴随着城市人口规模的不断增加,城市居然的生活配套设施亦需求增大,地下停车场工程也随之增加,可城市发展用地却日趋紧张的情况日益严重,因此势必要求对城市旧城区进行的合理改造和利用。
但由于城市发展的各种历史原因,城市的旧有城区多数房屋较为密集且日久失修,或者因历史悠久而具有一定的文化、历史教育意义等等,都制约着我们对旧城改造工程的落实。本文将以位于广州市越秀区的南粤先贤馆一期配套地下停车场工程为例,总结地下室工程周边建筑物的安全控制。
工程简介
南粤先贤馆一期配套地下停车场工程,总建筑面积2054.39平方米;其中地下停车库面积1978.81平方米。地下停车场基坑开挖深度约为6.9米,基坑周长约为282.5米,基坑面积约2407平方米。支护形式为:冲孔灌注桩作支护结构,双排搅拌桩作止水帷幕,加一道钢筋混凝土内支撑。
工程位于广州市越秀区,为广州的旧城区。项目整体为L型,北面为五仙观牌楼,与项目支护桩桩边相距的最小距离为1.5米;南面为惠福西路人行道及车道主干道,砖砌的围墙与项目支护桩桩边相距最小距离为2.8米;东面为惠福西民居,居民住房周边的花基与项目支护桩最小间距为1.6米;西面为甜水巷。四周的施工环境十分狭窄。
针对以上情况,找准影响周边房屋安全的主要因素,设定实施目标、做好施工计划并设定具体实施措施是工程中不可缺少的。而对于工程周边建筑物的安全控制对策的实施过程,更是至关重要的。
分析安全控制要因并制定相应对策
4.1、制定全面的监测方案
1)、监测准备工作
(1)在监测前,对周边环境进一步进行勘察,了解周边管线在场地的具体位置及与基坑侧壁的位置关系。
(2)对周围原有的构筑物进行仔细调查、监测和技术鉴定,并做好记录、拍照、录像等工作,对周边构建物原有的裂痕进行标识、拍照留底,作为原始依据,为施工过程中监测抢险及可能产生的纠纷提供必要的依据。
2)、在周边建筑物、路面及基坑周边设置沉降及变形观测点
根据设计要求及本工程具体特点,本工程的监测项目包括:地表沉降、水位观测等项目。
(1)沉降监测
基准高程控制点设在非沉降影响区(远离场区约20m处),并在沿基坑周边建筑物、道路、围闭等处沿基坑周边每20米各布置一个沉降观测点,以形成一个高程控制观测网,对周边环境进行沉降监测。
采用水准仪按水准测量方法施测,用中丝读数法进行闭合观测。
工程施工过程中,每天应对各测点进行1~2次的沉降观测,观测在标志稳定的情况下进行。发现观测数据有错或有怀疑时,重测并注明原因。
(2)水位监测
在基坑周边设水位监测点,每天进行水位監测。
(3)监测安排
严格按照监测方案的监测频率要求进行监测,特别在土方开挖时每天最少监测一次。当出现危险事故征兆时,则增加每天监测的次数,并将监测结果向监理、代建及业主报告。
3)、在基坑冠梁上设置监测点
在基坑冠梁完成后,利用第三方监测的监测点,在冠梁上设置沉降监测点及位移监测点:地面沉降观测点10个;测斜及水平位移观测点15个。
主要监测时期由地下室土方开挖施工阶段开始,直至完成土方回填。
(1)位移监测
冠梁顶部位移监测基准点设于变形区以外,观测点在冠梁上布置。主要采用经纬仪观测,钢尺测量距离的方法进行冠梁顶部的位移监测。
每天观测一次,观测前根据基准点在冠梁上通过钉钉子及弹墨线设置出观测的基线。观测时收集监测基准点的连线与基线的偏移。
(2)沉降监测
基准高程控制点W0设在非沉降影响区(远离场区约20m处),并在沿基坑冠梁上每26米各布置一个沉降观测点(共10个观测点),以形成一个高程控制观测网,对基坑进行沉降监测。
(3)每天应对各测点进行1次的沉降观测。发现观测数据有错或有怀疑时,重测并注明原因。当出现危险事故征兆时,则增加每天监测的次数,,并将监测结果向监理、代建及业主报告。
4)、监测警戒值确定与应急措施
(1)监测警戒值
基坑支护结构水平位移和周边地面沉降变形须满足要求,不发生周边建筑物和环境破坏,周边地面沉降变形量S≤10.2mm(报警值为8mm),基坑最大水平位移U≤17.2mm(报警值为13.8mm),变化速率vd<2mm/d,角撑轴力报警值为900kN,对撑轴力报警值为1800kN。土方开挖每天观测一次,遇大雨后加密监测。
(2)制定相应的应急措施
当基坑支护结构变形超过报警值或失稳前哨时,应立即采取加固措施,加固方法有撑、拉、压、灌、堵、减等,加固原则如下:
A、当支护变形过大,明显倾斜时,可在基坑底与坑壁之间加设斜撑,如基坑周边环境允许,可设拉锚;
B、支护结构桩嵌固深度不足,使支护桩踢脚失稳时,应立即停止土方开挖,在桩墙堆砂包反压,也可在基坑外侧堆土卸载,在挡土桩的被动区打短桩加固;
C、当坑边土体变形较大,且变形速率持续增加时,应视为基坑整体滑移失稳的前兆,应立即采用砂包、碎石或其他材料回填基坑,待基坑稳定后再作妥善处理;
D、坡顶卸载,坑内停止挖土作业,适当增加内撑或锚杆,增大内撑预应力或预应力锚杆的锚固力;
当基坑周围建筑物有开裂、倾斜现象时,应立即组织人员紧急疏散,并补强加固或拆除,同时上报上级主管部门。
4.2、合理安排桩机施工
1)、安排桩机施工原则
本工程支护桩采用冲孔桩机施工,在冲孔施工前,根据施工桩数及桩机数量,合理安排施工原作:
(1)保证桩机施工不走回头路,按顺序施工;
(2)保证桩孔必须跳桩施工,相邻的桩基不能同时施工。
2)、采用重锤低击等施工方法
本项目设计要求支护桩长度约9.5米~11米。根据地质资料显示,现场岩层较高,北面五仙观牌坊处地面下4米已经是微风化岩层,东面的民房边地面下4.5米已经是中风化岩层。在支护桩施工阶段,冲孔桩机冲击成孔的过程中,会产生地表的震动。由于桩机与临近构建物距离较小,当冲孔至中风化/微风化岩层时,震动加剧,容易对施工中支护桩桩位附近的地基和建筑物产生影响。针对上述情况,现场施工采用“重锤低击的施工方法”进行施工:
(1)冲孔初时,即在回填土及粘土层冲孔时,采用中等冲击高度(2~3.5m),操作时掌握卷扬钢丝绳的松紧度,以减少钻头、泥浆泵晃动。
(2)进入风化岩时,降低冲击高度,冲击高度改为0.8~1.5m之间,减少对地表的震动,即减轻对支护桩桩位附近的地基和建筑物产生影响。
3)、采用旋挖桩机施工代替部分冲孔桩机施工
(1)旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土及岩层等土层施工,在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。
(2)在准备进行东面支护桩施工过程中,发现惠福西263号和265号居民楼内部结构由于年久失修,有部分结构损坏严重。为保证该楼房的安全,施工方积极组织有关单位商量处理办法,经多方协调,为保证该楼房的安全,东面支护桩采用旋挖钻机代替冲孔桩机施工。
(3)北面紧贴五仙观牌楼。由于五仙观牌楼的建筑结构是采用搭积的方式堆积而成的建筑,任何剧烈的振动都会造成无法修复的破坏。因此,在靠近五仙观牌楼时也采用旋挖钻机代替冲孔桩机施工。
4)根据场地条件摆置搅拌桩机
(1)搅拌桩桩机由于自身体积大,施工时还需要制造小型的水泥泥浆池,搭配水泥泵施工,需要较大的施工面。在搅拌桩施工的同时,还有安排冲孔桩机、旋挖钻机进行支护桩的施工,因此,必须科学、合理安排搅拌桩桩机的施工路线及桩机位置,以保证机械间的安全距离。
(2)支护桩施工完成后,进行搅拌桩的施工。在进行搅拌桩施工时,尤其当搅拌桩机提升钻杆时,机身会产生较大的摇摆,容易与临近建筑发生碰撞,因此,需安排专人观察搅拌桩机与临近居民楼的距离,保证周边构建物与桩机的距离大于1米。由于东面的危房及北面的五仙观牌楼部分的场地狭窄,在进行搅拌桩施工时,需合理摆置搅拌桩机,保证周边构建物与桩机的距离大于1米。
4.3、对周边(20米内)构建物的加固保护措施
1)、对五仙观牌楼进行加固
五仙观牌楼的重量主要由牌楼下方的六根木柱承载,当木柱发生倾斜,可能会导致牌楼倾斜甚至坍塌。为防止五仙观牌楼在基坑支护施工时与机械产生碰撞、因冲孔的震动导致倾斜,引发安全事故。特别制定对五仙观牌楼的保护措施:
(1)首先对牌楼地基进行注浆加固处理。
(2)通过搭设满堂红脚手架保证牌楼的稳定性。
牌坊处设置的满堂红脚手架 牌坊处设置的满堂红脚手架
2)、对东面危楼的处理
(1)对危房的拆除
惠福西路259号、261号楼房经广州市稳固房屋鉴定公司鉴定,属于严重损坏房。与越秀区建设和水务局、区国土房管局有关部门协调,在东面支护结构施工前,该户屋主同意先将房屋拆除,待项目东面结构封顶后,由政府部门负责该房屋的重建工作。
(2)对危房的加固
在支护桩施工期间,发现惠福西263号和265号居民楼内部部分结构损坏严重。为保证该楼房在施工时期的安全,积极组织有关单位商量处理办法。经与越秀区建设和水务局及相关各个政府部门、代建单位、设计单位、监理单位多次开会讨论,最终确定由建设局委托我司对惠福西263号和265号居民楼内部通过架设脚手架,强化居民楼的稳定性。
惠福西路265号危房柱位加固照片
4.4、合理调整支护形式
当搅拌桩机与居民楼和五仙观牌楼的距离小于1米时,只能改变地基处理方法。
原设计要求采用两排搅拌桩作为基坑止水帷幕,当搅拌桩机与居民楼和五仙观牌楼的距离小于1米时,无法施工两排搅拌桩。通过与设计沟通,决定只施工一排搅拌桩,然后进行注浆处理,来代替另一排搅拌桩的止水帷幕的作用。同时减少了对地基的扰动。
安全控制措施的实施成果
5.1、对周边安全控制成果
1)、五仙观牌坊及周边的居民楼经加固后,没有发生明显倾斜。
2)、五仙观牌坊及东面居民楼在基坑支护的施工过程没有受到碰撞及破坏。
3)、监测获得数據显示,在地下室工程施工过程中,沉降允许变形量最大值为10.2mm,现场最大沉降值最大为6mm;位移允许变形量最大值为17.2mm,现场最大位移值为7mm。
5.2、产生的效益
支护桩有29条桩改用旋挖钻机施工,产生的效益分析如下:
1)、工期效益
用冲孔桩机施工,平均3天完成一条支护桩,3台冲孔桩机完成29条支护桩需要29天;旋挖钻机1天完成3~4条支护桩,完成29条支护桩用时10天;提前了19天的工期。
2)、经济效益
有29条桩改用旋挖钻机施工,按每条支护桩10m的深度,平均入岩6m计算:
参考资料
1)、《南粤先贤馆一期配套地下停车场工程基坑支护方案 》
2)、《南粤先贤馆一期配套地下停车场工程QC地下室工程周边建筑物的安全控制》
3)、广州市标准《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB02-98)
4)、广东省标准《建筑基坑支护技术规程》(DBJ/T15-20-97)
5)、中华人民共和国国家标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)
6)、广东省标准《建筑基坑支护技术规程》(DBJ/T15-38-2005)