談大型深基坑施工

秦鵬程

(大同煤礦集團(tuán)宏遠(yuǎn)工程建設(shè)有限責(zé)任公司，山西大同 037003)

0 引言

我國(guó)城市建設(shè)和城鎮(zhèn)化進(jìn)入到一個(gè)新的階段，一線、二線，甚至三線城市土地寸土寸金，供應(yīng)極其緊張。以現(xiàn)實(shí)的科技發(fā)展水平為依托，設(shè)計(jì)人員不斷向空中和地下尋找土地充分利用的空間。高層及超高層的公共建筑或居住建筑如雨后春筍大量涌現(xiàn)，不僅地上高度不斷增加，地下部分埋深也隨之不斷增大。因此，地下部分的建筑基礎(chǔ)體型的增大和深度加深，使基坑施工進(jìn)入到深基坑施工。由于這些基坑形式多樣，開挖很深，再結(jié)合周邊環(huán)境及建筑物影響，這就對(duì)施工技術(shù)和理論都有新的要求，尤其對(duì)基坑支護(hù)的要求更高。因此，我們必須非常重視深基坑施工技術(shù)的研究和應(yīng)用。

1 我國(guó)深基坑工程特點(diǎn)

基坑工程歸類于巖土工程，因此，支護(hù)體系的設(shè)計(jì)根據(jù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)必須按承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別計(jì)算，并且選用對(duì)應(yīng)的側(cè)壁安全等級(jí)和重要性系數(shù)，并時(shí)刻觀察結(jié)構(gòu)本身的水平位移及由于地下水位變化可能引起周圍建筑物的水平向或豎向位移。尤其注意基坑保護(hù)，防止地表水和地下水滲漏。1)地域性。我國(guó)幅員遼闊，不同地域的地質(zhì)條件和水文條件差異很大，即使同一地區(qū)也存在著很大的差異。因此基坑工程實(shí)施應(yīng)根據(jù)具體工程問題采用不同的設(shè)計(jì)和施工方案。2)獨(dú)特性。因建筑產(chǎn)品的不可移動(dòng)性，不同建筑物所處位置的地質(zhì)、水文、環(huán)境、周邊建筑等都不相同，用統(tǒng)一的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)不切實(shí)際，因此在工程實(shí)踐中應(yīng)結(jié)合實(shí)際，采用符合其自身特點(diǎn)的技術(shù)方法。3)系統(tǒng)性?；庸こ毯w了巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、環(huán)境工程、施工技術(shù)等多種學(xué)科，是一項(xiàng)復(fù)雜且有機(jī)統(tǒng)一的系統(tǒng)工程，因此必須加強(qiáng)交叉學(xué)科之間的學(xué)習(xí)和研究，與工程實(shí)踐相結(jié)合。4)受時(shí)空效應(yīng)影響?；拥姆€(wěn)定性和變形受基坑的平面和深度(空間)影響很大，并且開挖后的基坑的土體壓力隨時(shí)間而發(fā)生變化(時(shí)間)，因此在深基坑施工時(shí)必須特別注意時(shí)空效應(yīng)的影響。5)影響環(huán)境。深基坑施工中對(duì)環(huán)境的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面:a.土方開挖、土體壓力和地下水位的變化對(duì)環(huán)境本身的影響;b.土體和地下水位的變化對(duì)周圍建筑和地下管網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性及正常使用的影響。6)工期緊和質(zhì)量高。深基坑工程在符合規(guī)范、規(guī)程規(guī)定和科學(xué)管理的基礎(chǔ)上，盡可能縮短工期，一方面可以減弱時(shí)空效應(yīng)的影響，另一方面可以減輕對(duì)環(huán)境的影響。同時(shí)，深基坑施工的質(zhì)量保證是整個(gè)結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證的基礎(chǔ)，質(zhì)量保障必須高標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)要求。7)事故多，風(fēng)險(xiǎn)高?；庸こ虒儆谂R時(shí)工程，有的施工單位重視度不夠，尤其基坑開挖后，不確定因素很可能出現(xiàn)，如自然環(huán)境，天氣變化等，很可能伴隨事故發(fā)生。因此基坑施工中必須加強(qiáng)管理，避免事故，降低風(fēng)險(xiǎn)。

2 深基坑工程的施工要點(diǎn)

大型深基坑工程作業(yè)面積大，對(duì)施工人員、施工技術(shù)、施工裝備水平要求較高。必須做好施工前期準(zhǔn)備工作，確定施工過程中技術(shù)保障、安全保障、質(zhì)量保障措施，制定應(yīng)對(duì)不確定因素出現(xiàn)的預(yù)案等等。

1)做好做細(xì)前期勘察工作。前期現(xiàn)場(chǎng)勘察和取樣工作是后續(xù)施工方案確定的基礎(chǔ)，這一階段工作提供的信息越準(zhǔn)確，基坑開挖和支護(hù)方案的確定就越科學(xué)、越合理?；庸こ炭辈炝鞒桃妶D1。

2)確定開挖方案、支護(hù)方案、環(huán)保措施、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。開挖、支護(hù)、環(huán)保、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析流程見圖2。

圖1 基坑工程勘察工作流程圖

圖2 開挖、支護(hù)、環(huán)保、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析流程圖

3)施工實(shí)施。

a.支護(hù)。工程中常用的支護(hù)方式有土體加固水泥墻、排樁、地下連續(xù)墻、土釘墻等，不同的支護(hù)方式所適合的場(chǎng)地條件和施工工藝是不同的，但無(wú)論何種支護(hù)方式，其功能無(wú)非有以下幾種:擋水:以防止地表水或地下水對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響。支撐:提供足夠支撐以限制基坑側(cè)壁位移不超過限值。擋土:形成受力體系抵抗基坑側(cè)壁土壓力。

b.開挖。對(duì)于大型深基坑來(lái)說，開挖工藝很重要，一般采用分層機(jī)械開挖。在開挖過程中隨時(shí)對(duì)邊線邊坡觀察，一是防止出現(xiàn)較大誤差，二是發(fā)現(xiàn)特殊情況如斷層、洞穴、古墓等及時(shí)上報(bào)處置。若周邊建筑基礎(chǔ)埋深較深，還應(yīng)采取加固措施，防止對(duì)其產(chǎn)生影響。土方堆運(yùn)規(guī)劃合理，防止對(duì)基坑和環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

c.排水。對(duì)于大型深基坑，往往地下水位較高，地下水滲入不僅加大施工難度，而且會(huì)造成邊坡破壞甚至塌方。地基土在水的浸泡下會(huì)發(fā)生變化，甚至影響建筑物的整體安全。因此在開挖前或開挖過程中要進(jìn)行降水排水。方式多用井點(diǎn)降水。施工時(shí)應(yīng)通盤考慮，既做到保證土體的強(qiáng)度和變形、坑底土體穩(wěn)定，還要保證對(duì)周邊環(huán)境不產(chǎn)生不利影響。降水排水過程監(jiān)控到位，防止安全事故發(fā)生。

3 深基坑工程破壞形式分析

深基坑開挖中，由于坑內(nèi)外土壓力差的增大使支護(hù)結(jié)構(gòu)變形超過限制而破壞。包括強(qiáng)度破壞與穩(wěn)定破壞兩種主要形式。

1)支護(hù)受彎破壞(見圖3)。強(qiáng)度破壞。主要由于支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，應(yīng)從支撐、拉錨、墻體截面幾個(gè)方面分析。

2)支護(hù)傾斜(見圖4)。強(qiáng)度破壞。主要由外載突然增大引起支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞。

3)管涌(見圖5)。土體穩(wěn)定破壞?？觾?nèi)外水頭壓力差過大引起。

圖3 支護(hù)受彎破壞

圖4 支護(hù)傾斜

圖5 管涌

4)坑底隆起(見圖6)。土體穩(wěn)定破壞?？拥淄馏w回彈或周邊土體自重作用引起。

5)支護(hù)整體失穩(wěn)(見圖7)。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定破壞。支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌土深度較小或坑內(nèi)被動(dòng)土壓力過大引起。

圖7 支護(hù)整體失穩(wěn)

圖6 坑底隆起

4 深基坑工程質(zhì)量保證措施

深基坑工程是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，我們必須從建設(shè)單位、勘察單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位等幾方面入手，以影響工程質(zhì)量的各個(gè)因素為基礎(chǔ)進(jìn)行分解，以全面質(zhì)量管理理論為指導(dǎo)，層層負(fù)責(zé)，制定出具體的質(zhì)量保證體系和措施，保證深基坑工程的整體質(zhì)量，進(jìn)而為建筑物整體質(zhì)量的保證打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著深基坑工程實(shí)踐越來(lái)越多，工程技術(shù)人員的理論素養(yǎng)也隨之提高，工程經(jīng)驗(yàn)逐漸豐富，在深基坑工程實(shí)踐中不斷總結(jié)、學(xué)習(xí)，借助先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和分析方法，既可以實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益，更可實(shí)現(xiàn)建筑施工技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

[1] 劉 瑢.基于風(fēng)險(xiǎn)管理的深基坑工程施工預(yù)警系統(tǒng)研究[D].南京:東南大學(xué)，2006.

[2] 趙志緒，應(yīng)惠清.簡(jiǎn)明深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

[3] 徐至鈞.深基坑與邊坡支護(hù)工程設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)錄[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2011.

[4] 中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)土力學(xué)及巖土工程分會(huì).深基坑支護(hù)技術(shù)指南[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.