建筑深基坑工程施工與安全監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

廣東省水利水電第三工程局有限公司 523710

摘要：隨著城市人口超飽和，建筑空間擁擠和城市綠地減少，導(dǎo)致我國(guó)高層建筑如雨后春筍拔地而起，同時(shí)地下空間的開(kāi)發(fā)和利用也在不斷的擴(kuò)大，在深基坑支護(hù)工程中，由于設(shè)計(jì)不合理，或施工不當(dāng)，或自然災(zāi)害等原因，深基坑工程事故頻頻發(fā)生，已造成嚴(yán)重?fù)p失，制約著中國(guó)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，引起社會(huì)各界廣泛關(guān)注。所以，本文結(jié)合建筑工程實(shí)際案列，對(duì)深基坑支護(hù)施工期間的安全技術(shù)作一探討。

關(guān)鍵詞：基坑工程；深基坑支護(hù)；基坑監(jiān)測(cè)

我國(guó)截止2014年，按照人口統(tǒng)計(jì)，城市化率達(dá)到了約54%，也就是說(shuō)還有約一半的農(nóng)村人口。高層建筑的不斷增加，深基坑施工也將越來(lái)越多。而且可以預(yù)見(jiàn)，越來(lái)越多的深基坑將在建筑群中的空地開(kāi)挖，深基坑工程施工與安全監(jiān)測(cè)尤其重要。重點(diǎn)放在深基坑支護(hù)與安全監(jiān)測(cè)，施工期間密切監(jiān)測(cè)周邊建筑物的變化，及時(shí)消滅安全隱患。

1、工程概況

陽(yáng)西縣城西湖人防工程項(xiàng)目位于西湖公園內(nèi)，設(shè)置一層地下室，平時(shí)作為地下商業(yè)街及停車庫(kù)，戰(zhàn)時(shí)作為人防二等人員掩蔽所及人防物資庫(kù)工程；地面標(biāo)高約12.4m～14.7m；地下車庫(kù)建基面標(biāo)高8.2m，基本位于第四系殘積土層；基坑開(kāi)挖平面近似長(zhǎng)方形，長(zhǎng)約178m，寬約134m，總面積約19464m2，深度4.2m～6.5m，周長(zhǎng)約598m。

2、工程地質(zhì)

本基坑位于陽(yáng)西縣城西湖公園內(nèi)，地勢(shì)從西北向東南傾斜，西北和東南高，中部低。場(chǎng)地地面標(biāo)高為12.4m～14.7m之間。根據(jù)鉆孔揭露，工程地質(zhì)從地面至地下由人工填土、第四系沖淤積土、第四系殘積土和早志留世侵入的片麻狀中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗組成。

3、水文地質(zhì)

地質(zhì)鉆孔資料顯示，地下水穩(wěn)定水位埋深為0.00m～2.70m，標(biāo)高為9.92m～13.31m。本場(chǎng)地地下水類型可分為上層滯水、孔隙潛水和基巖裂隙水三種；本場(chǎng)地內(nèi)地下水環(huán)境類型為Ⅲ類，地層滲透性為B類。

4、基坑安全等級(jí)

本工程基坑深度4.2m～6.5m，設(shè)計(jì)基坑使用年限自基坑開(kāi)挖起不超過(guò)1年。根據(jù)《建筑深基坑工程施工安全技術(shù)規(guī)范》JGJ 311-2013的規(guī)定，基坑工程施工安全等級(jí)為二級(jí)。

5、基坑支護(hù)類型

本基坑支護(hù)劃分為四段，分別為AB段、BC段、CD段和DA段，其中BC段為懸臂灌注樁+三軸攪拌樁（帷幕止水），其他三段為土釘墻+三軸攪拌樁（帷幕止水），其平面布置詳見(jiàn)圖6.5-1，結(jié)構(gòu)剖面詳見(jiàn)圖5-1、5-2。

圖5-1 BC段基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面圖

圖5-2 AB、CD、DA段基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面圖

5.1 基坑支護(hù)工程量見(jiàn)表1。

表1

序號(hào)工程項(xiàng)目單位數(shù)量備注

1混凝土灌注樁（800）m3520BC段

2三軸水泥攪拌樁（850）m10500四周

3混凝土冠梁（800*800）m385四周

4土釘m17100四周

5網(wǎng)噴砼（含泄水孔、插筋）m24430-

6圍護(hù)欄桿m610四周

7排水溝m610四周

8降水井個(gè)20-

9集水井個(gè)12-

10沉砂池個(gè)4-

5.2 基坑頂外圍臨時(shí)排水及地表水控制

為防止基坑外圍地表水流進(jìn)基坑內(nèi)，施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置連續(xù)、順暢的臨時(shí)排水系統(tǒng)，沿基坑頂周邊設(shè)置截水溝，溝中水經(jīng)沉沙井沉淀后排入市政排水渠。水溝穿過(guò)道路等設(shè)施部位采用埋管或加蓋板，大門口位置設(shè)洗車槽，安裝加壓泵、高壓水槍，供沖洗駛離現(xiàn)場(chǎng)的車輛。其中截水溝尺寸為300mm×300mm，在基坑四個(gè)轉(zhuǎn)角處設(shè)沉砂池，長(zhǎng)寬高均為600mm；截水溝與沉砂池均用磚砌、水泥砂漿抹面，截水溝按1%排水坡度排入沉砂池。截水溝及沉砂池平面布置圖祥見(jiàn)圖6.5-1。

6、總體施工程序

本工程基坑開(kāi)挖與支護(hù)施工總體施工程序?yàn)椋呵捌跍?zhǔn)備→測(cè)量放線→探明施工區(qū)地下管線→管線遷移或保護(hù)→施工道路填筑→攪拌樁施工→灌注樁施工→降水井、坡頂截水溝、抽排水→第一層土方開(kāi)挖→第一層噴砼護(hù)坡→第二層土方開(kāi)挖→第一排土釘噴錨→第三層土方開(kāi)挖→第二排土釘噴錨→第四層土方開(kāi)挖→第三排土釘錨噴→第五層土方開(kāi)挖→第四排土釘錨噴→第六層土方開(kāi)挖（至設(shè)計(jì)基底）→錨噴護(hù)腳。

6.1 攪拌樁施工

（1）本工程止水帷幕采用單排水泥攪拌樁，設(shè)計(jì)直徑為850mm，中心距為600mm，搭接寬度為250mm，平均樁長(zhǎng)8.5m。

（2）攪拌樁采用兩攪兩噴的施工方法，為了保證質(zhì)量和止水效果，擬采用4臺(tái)三軸攪拌機(jī)同時(shí)作業(yè)，每?jī)膳_(tái)攪拌樁機(jī)為一組，分別同時(shí)從AD邊和BC邊的中點(diǎn)向相反方向的路線施工推進(jìn)，環(huán)向閉合，保證樁與樁之間的連接時(shí)間不長(zhǎng)于24h，最后將基坑周邊圍成一個(gè)封閉的止水帷幕。

（3）施工方法

1）施工放樣：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙樁位，測(cè)量定出樁位中心軸線。

2）開(kāi)挖溝槽：采用挖掘機(jī)開(kāi)挖溝槽，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，定出攪拌樁樁位。

3）樁機(jī)就位：攪拌樁機(jī)及配套設(shè)備安裝就位，移動(dòng)調(diào)平主機(jī)，墊實(shí)、校正樁機(jī)水平，使鉆桿與孔位成一鉛垂線。

4）噴漿鉆進(jìn)攪拌：按設(shè)計(jì)水灰比配置水泥漿。

5）噴漿提升攪拌：攪拌頭自樁底反轉(zhuǎn)勻速提升噴漿攪拌至地面。

6）移動(dòng)樁機(jī)：把樁機(jī)設(shè)備移到下一個(gè)孔位，重復(fù)3～5進(jìn)行下一攪拌樁施工。

4 檢查驗(yàn)收

1）施工過(guò)程檢查內(nèi)容包括水泥規(guī)格及用量、外加劑用量、水泥漿液密度、攪拌軸的提升速度及轉(zhuǎn)速、成樁時(shí)間、成樁速度等。至少應(yīng)做到每日一查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。

2）工程完工后對(duì)所施工的攪拌樁進(jìn)行抽樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果應(yīng)滿足允許偏差標(biāo)準(zhǔn)；

3）成樁后3d，抽檢取總樁數(shù)的1%且不小于3根，進(jìn)行輕便觸探檢驗(yàn)；

6.2 灌注樁施工

（1）本工程于BC區(qū)段采用灌注樁（懸臂）支護(hù)，直徑為800mm，中心距為1000mm，平均樁長(zhǎng)7.7m，嵌固深度不少于4.5m。

（2）本工程采用兩臺(tái)旋挖樁機(jī)，分別從B、C兩點(diǎn)開(kāi)始相向推進(jìn)，施工工藝流程如下：泥漿制備→測(cè)量定位→樁機(jī)就位、調(diào)整垂直度→鉆孔→清孔驗(yàn)收→放置鋼筋籠→混凝土澆注→施工結(jié)束，轉(zhuǎn)入下一根灌注樁施工。

（3）混凝土澆注：初灌時(shí)要有足夠的初灌量，確保導(dǎo)管一次埋深1.0m以上。經(jīng)計(jì)算初灌混凝土量為0.51m3。混凝土采用泵送的方式，澆注過(guò)程中，控制導(dǎo)管在砼里的埋深在2m～6m之間，防止拔空與埋管，終孔前勤測(cè)砼面高程，保證砼超灌長(zhǎng)度及樁頂質(zhì)量。

6.3 鋼筋土釘及噴射混凝土施工

（1）土釘：斜坡面處采用單排長(zhǎng)1m的鋼筋φ16@1000mm，插入角度為45°；垂直面處采用直徑25mm的三級(jí)鋼筋，鉆孔施工孔徑100mm，插入角度為15°。鋼筋網(wǎng)：采用φ8@200mm×200mm，搭接長(zhǎng)度為300mm。噴射混凝土：采用100mm厚C20細(xì)石混凝土。

（2）現(xiàn)場(chǎng)擬采用4臺(tái)混凝土噴射機(jī)分別在AB、BC、CD、AD同時(shí)作業(yè)，其工藝流程為：①放坡開(kāi)挖至▽13.5m，設(shè)置坡頂截水溝、修整邊坡、掛網(wǎng)噴砼、設(shè)置坡面排水孔→②土方開(kāi)挖至▽12.5m，埋設(shè)噴射混凝土厚度控制標(biāo)志并噴射第一道面層→③第一層土釘施工（包括鉆孔→清孔→插筋→注漿等）→④綁扎、固定鋼筋網(wǎng)、設(shè)置加強(qiáng)筋→⑤噴射第二層混凝土至設(shè)計(jì)厚度→⑥重復(fù)②～⑤步驟進(jìn)行下一層施工，直至坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（3）施工方法

1）根據(jù)施工圖紙定出孔位并作出標(biāo)記及編號(hào)。成孔工藝采用干成孔方法，斜坡面采用手風(fēng)鉆鉆孔，直立面采用錨桿鉆機(jī)鉆孔。在易塌孔的土體中鉆孔時(shí)采用套管成孔或擠壓成孔。成孔過(guò)程中由專人做成孔記錄，按土釘編號(hào)逐一記載取出土體的特征、成孔質(zhì)量、事故處理等，若發(fā)現(xiàn)有較大的偏差要及時(shí)修改土釘?shù)脑O(shè)計(jì)參數(shù)。

2）土釘施工采用先插桿后注漿的施工方法，插入土釘鋼筋前先進(jìn)行清孔檢查，在鋼筋上每2～3m間距安裝一對(duì)中定位支架，以保證鋼筋處于孔位中心且注漿后其保護(hù)層厚度不小于25mm。

3）注漿采用水泥砂漿低壓注漿的方式，采用底部一次注漿，注漿壓力為0.4MPa，注漿導(dǎo)管底端距孔底250mm～500mm處，孔口采用灌漿塞進(jìn)行封閉灌漿，適當(dāng)加壓，注漿滿后保持壓力3～5分鐘，待灌漿結(jié)束后及時(shí)封閉進(jìn)、回漿管。

4）噴射混凝土之前，先按設(shè)計(jì)要求綁扎、固定鋼筋網(wǎng)。噴射混凝土擬采用濕噴方式進(jìn)行，配合比通過(guò)試驗(yàn)確定。噴射混凝土的射距保持在0.6m～1.0m范圍內(nèi)，螺旋移動(dòng)噴槍并使射流垂直于壁面?；炷撩鎸咏涌p部位做成45°角斜面搭接。面層噴射混凝土終凝后2h噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為3～7天。

6.4 基坑開(kāi)挖

圖6.5-1 基坑降排水平面布置圖

本基坑工程土方開(kāi)挖約99600m3。根據(jù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案，基坑開(kāi)挖將嚴(yán)格執(zhí)行先支后挖的原則進(jìn)行，平面上分區(qū)、高度上分層臺(tái)階式開(kāi)挖。

基坑采用分區(qū)、分層開(kāi)挖。平面上分為四區(qū)，分別是I、II、III、IV區(qū)，施工次序?yàn)椋篒區(qū)→II區(qū)→III區(qū)→IV區(qū)，豎向開(kāi)挖層厚從上到下依次為1.2m、1.0m、1.2m、1.2m、1.2m、0.7m，基坑邊沿水平方向每開(kāi)挖9m，豎向開(kāi)挖每完成一層即開(kāi)始錨噴支護(hù)。分層開(kāi)挖詳見(jiàn)圖5-1、5-2。

基坑開(kāi)挖采用PC200挖掘機(jī)挖土，15t自卸汽車運(yùn)輸土料到指定渣場(chǎng)堆放。

6.5 基坑降水與排水

本工程基坑降水采用管井法降水，沿基坑內(nèi)邊沿每25m設(shè)置1個(gè)降水井，通過(guò)潛水電泵將降水井內(nèi)的水抽排至坑頂排水溝，經(jīng)沉沙池沉淀后排入市政排水渠?？觾?nèi)降水在基坑開(kāi)挖前20天進(jìn)行，降水井內(nèi)的水位降至基坑面以下0.5m。根據(jù)基坑涌水量的情況，每天安排專門人員負(fù)責(zé)基坑的降排水工作，密切注意基坑的水位，并隨著基坑土方開(kāi)挖的進(jìn)度逐層拆除管井。

7、施工監(jiān)測(cè)

基坑施工前，由建設(shè)方委托具備相應(yīng)資質(zhì)的第三方對(duì)基坑工程實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)單位應(yīng)編制監(jiān)測(cè)方案，監(jiān)測(cè)方案需經(jīng)建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方等認(rèn)可，必要時(shí)還需與基坑周邊環(huán)境涉及的有關(guān)管理單位協(xié)商一致后方可實(shí)施。本基坑工程施工過(guò)程中主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與監(jiān)測(cè)頻率見(jiàn)表2。

表2

序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)數(shù)目監(jiān)測(cè)目的監(jiān)測(cè)頻率

基坑開(kāi)挖期間底板施工完后

1支護(hù)結(jié)構(gòu)

頂部位移WY31監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移1次/1天前7天，1次/天；

澆注7～14天，1次/2天；

澆注14～28天，1次/3天；澆注﹥28天，1次/5天

2測(cè)斜監(jiān)測(cè)CX14監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜1次/1天

3水位監(jiān)測(cè)SW13監(jiān)測(cè)地下水位變化1次/1天

4周邊地表

沉降CJ15監(jiān)測(cè)周邊土體位移變化1次/1天

7.1 監(jiān)測(cè)方法

本工程基坑監(jiān)測(cè)采用儀器與巡視檢查相結(jié)合的方法。基坑工程施工期間，每天委派專人進(jìn)行巡視檢查，巡視檢查以目視為主，輔以錘、釬、量尺、放大鏡等工器具以及攝像、攝影等手段進(jìn)行，并應(yīng)做好巡視記錄、與儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，如發(fā)現(xiàn)異常情況和危險(xiǎn)情況，應(yīng)及時(shí)通知有關(guān)各方。

7.2 監(jiān)測(cè)報(bào)警值

監(jiān)測(cè)報(bào)警值詳見(jiàn)表3。

表3

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目報(bào)警值（mm/d）控制值（mm/d）

支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移4050

支護(hù)結(jié)構(gòu)測(cè)斜4050

地下水位8001000

周邊地表豎向位移4560

7.3信息處理

監(jiān)測(cè)完畢，將實(shí)際測(cè)值與允許值進(jìn)行比較，預(yù)測(cè)變形發(fā)展趨向，及時(shí)向有關(guān)部門匯報(bào)。若發(fā)現(xiàn)位移變化較大，立即向設(shè)計(jì)和業(yè)主等部門報(bào)告，并提供報(bào)表。監(jiān)測(cè)結(jié)果正常，則在監(jiān)測(cè)結(jié)束后規(guī)定時(shí)間內(nèi)提供報(bào)表。監(jiān)測(cè)工作結(jié)束后提交完整的監(jiān)測(cè)報(bào)告，以達(dá)到信息化施工的目的。

8、結(jié)束語(yǔ)

眾所周知，深基坑支護(hù)工程是建筑工程項(xiàng)目施工作業(yè)實(shí)施期間所存在的最大問(wèn)題，同時(shí)也是工程作業(yè)的難點(diǎn)所在。深基坑支護(hù)工程施工的質(zhì)量將對(duì)整個(gè)建筑工程的施工質(zhì)量、工程造價(jià)、以及建設(shè)工期產(chǎn)生決定性的影響。除需要關(guān)注施工期間，支護(hù)方案的靈活選擇與施工以外，還需要從安全性角度入手，做好對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全保障工作，根據(jù)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)確?，F(xiàn)場(chǎng)人員能夠及時(shí)響應(yīng)各種安全事故，提高施工期間的安全性水平。文章從以上角度入手，結(jié)合建筑工程深基坑支護(hù)施工案例展開(kāi)分析，望能夠?qū)?shí)際工作的開(kāi)展有一定參考價(jià)值。