深基坑施工安全技術研究

薛 云 中國鐵路上海局集團有限公司東華地鐵公司

深基坑工程項目建設規(guī)模日益擴大，市政深基坑項目施工環(huán)境較為復雜，鄰近各種建構筑物、道路、管道、管線，極易引發(fā)質(zhì)量事故和安全事故?；诖?，本文以某市政工程深基坑為例闡述了深基坑施工的相關內(nèi)容，介紹了深基坑施工工藝，總結了相應的質(zhì)量控制措施。

1 工程概況

錫滬路1 號橋位于錫滬西路與通沙路交叉口處，現(xiàn)狀雙向七汽車道，鄰近火車站，西北側(cè)為北新變電所，東北側(cè)為益明花園，現(xiàn)狀有一單跨22 m 老橋，老橋敷設有電力、信息、燃氣、上水等多種管線，現(xiàn)將管線進行遷改，老橋拆除，在老橋西側(cè)新建箱涵。

箱涵跨度為3.5 m+8 m+3.5 m，箱涵頂、底、腹板厚度均為0.5 m，分為5 個節(jié)段，總長70.844 m，箱涵基坑底標高為-2.88，現(xiàn)狀路面標高約4.8 m，基坑開挖深度約為7.7 m。錫滬路1 號橋分幅施工，先施工南半幅（2 個節(jié)段），后施工北半幅（3 個節(jié)段）?；訛樵谠O計中心線處設置1.2 m 直徑的鉆孔樁和在西北側(cè)設置1 m 直徑的鉆孔樁支護外，其他部分進行放坡開挖。

2 地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)

（1）雜填土，分布于場地內(nèi)，該層底標高2.7。

（2）粉質(zhì)黏土夾粉土，該層底標高為-3.3，灰黃色，可塑，局部硬塑，含鐵錳質(zhì)氧化物，工程性質(zhì)一般。

（3）粉土，該層底標高-9.3，灰色，具水平層理，局部夾粉砂薄層。土層具中壓縮性、工程地質(zhì)性能一般。

（4）黏土，該層底標高-21.3，灰黃色，可塑-硬塑，含鐵錳質(zhì)結核及氧化物。土層具中壓縮性，該土層工程性能好。

（5）粉質(zhì)粘土，該層灰黃色，可塑，土層具有中壓縮性，該層土層工程性能好。

2.2 地下水情況

擬建場地在垂深25 m范圍內(nèi)有兩層含水層，河道兩岸的雜填土和1層粉土，雜填土主要分布在河道側(cè)，該層含水層地下水穩(wěn)定水位埋深1.10 m～2.60 m，平均1.63 m；標高1.57 m～2.56 m，平均2.05 m。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，地下水位年變幅約1 m。粉土地下水類型屬微承壓水，該層地下水主要接受橫向補給，與地表水聯(lián)系較少，排泄主要是側(cè)向徑流排除區(qū)外，其地下水位一般變化較小，該層地下水穩(wěn)定水位標高為1.50 m，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，該層地下水年變幅一般在1.0 m 左右。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，該層在水頭差的作用下，可能會產(chǎn)生流沙或管涌現(xiàn)象，因此需采取井點降水方式防止其發(fā)生，土層滲透系數(shù)為1 m/d。

3 施工工藝流程（圖1）

圖1 施工工藝流程圖

4 主要施工技術

4.1 測量控制

4.1.1 平面測量

（1）由已知平面控制點向基坑外圍布設一條閉合平面導線。在地下基礎的施工過程中，軸線投點采用極坐標法，根據(jù)基坑外圍閉合導線及基準點，投放各主軸線控制點，然后用全站儀引測出各條軸線。

（2）施工過程中，基坑外圍基準點可能因為圍護結構位移而走動，挖土結束及底板澆筑完畢，必須根據(jù)設計提供的原始坐標對外圍閉合導線、軸線基準控制點進行復核、調(diào)整，并在底板面布設軸線控制點。

4.1.2 高程測量

（1）在基坑外圍布設一條閉合水準導線，并與已知高程點聯(lián)測，再由水準點向基坑用吊鋼尺法向下傳遞高程。

（2）定期對基坑外圍的高程控制點進行復核。

4.1.3 基坑施工測量

（1）基坑開挖過程中，應使用坡度尺或采用其它方法檢測邊坡坡度，坡腳距結構的距離應滿足設計要求。

（2）基坑開挖至底部后，應采用附合路線形式將線路中線引測到基坑底部?；拙€路中線縱向允許誤差為±10 mm，橫向允許誤差為±5 mm。

（3）結構底板綁扎鋼筋前，應依據(jù)線路中心線，在底板墊層上標定出鋼筋擺放位置，放線允許誤差為±15 mm。

（4）底板混凝土立模的結構寬度與高度，預埋件的位置和變形縫的位置放樣后，必須在混凝土澆筑前進行檢核測量。底板頂面標高允許誤差為±10 mm,鋪裝層中心標高允許誤差為±10 mm。

（5）結構邊、中墻模板支立前，應按設計要求，側(cè)墻偏移允許誤差為≤15 mm 側(cè)墻垂直度允許誤差為±8 mm 側(cè)墻平整度允許誤差為±10 mm。

（6）頂板模板安裝過程中，應將線路中線點和頂板寬度測設在模板上，并應測量模板高程，標高允許誤差為±15 mm，中線測量允許誤差為±15 mm，厚度測量允許誤差應為±10 mm。

4.2 圍護結構施工

4.2.1 基坑圍護鉆孔樁

圍護樁采用正循環(huán)鉆施工，鉆機就位時，鉆桿必須對準樁位中心。鉆進開始階段采用正循環(huán)成孔，開鉆時，先慢速鉆進，待導向部位鉆入土內(nèi)后，方可全速推進。鉆孔過程中隨時注意地質(zhì)的變化，及時調(diào)整鉆速、泥漿比重、鉆頭和配置，甚至機型?；炷撂涠纫鬄?8 cm～22 cm。導管安放底面應高于孔底40 cm 左右，混凝土的初斗量應滿足導管埋入混凝土深度不少于1 m 的標準。灌注過程中，安排專人測量混凝土面高度，適時提升及拆卸導管，保持導管埋入深度在2 m～6 m 范圍?；炷凉嘧⑦B續(xù)進行，中間不得停頓，同時在灌注過程中勤提串動導管，使混凝土充填密實。

4.2.2 冠梁及錨桿施工

（1）冠梁施工前應對成樁樁基進行小應變檢測。當樁基檢測結果合格后，再進行冠梁施工，冠梁鋼筋綁扎時搭接長度滿足規(guī)范要求，混凝土澆筑完成后及時養(yǎng)護。

（2）錨桿采用精軋螺紋鋼，抗拉強度為785 MPa，成孔直徑為15 cm，錨桿角度為300，錨桿間距為5 m，其中自由段為5.5 m，錨固段為6.5 m，兩側(cè)第一道錨桿距離冠梁邊緣不小于2 m，安裝錨桿時，設置楔形鋼板確保錨具與精軋螺紋鋼垂直。

4.3 基坑降排水

（1）基坑開挖前十天須進行坑內(nèi)降水，坑內(nèi)降水應達到基坑底標高0.5 m 以下，降水期間應觀測坑內(nèi)外水位下降情況，防止降水對坑內(nèi)外環(huán)境的影響。降水的同時應進行坑內(nèi)、外水位監(jiān)測，如果坑內(nèi)水位未達到設計要求，不得進行土方開挖。采取控制性施工降水措施，以消除含水層對基坑施工帶來的不利影響。加強基坑內(nèi)的排水措施，防止基坑內(nèi)積水。

（2）基坑下部④1層粉土地下水類型屬微承壓水，頂板平均標高為-3 m，層底標高-9 m，厚度平均6 m，距離基坑底部-2.88 m較近，該層地下水穩(wěn)定水位標高為1.50 m，基坑開挖過程中會受地下水影響,擬采用管井井點降水方案降低地下水。

（3）基坑開挖3.88 m至臺階處進行基坑內(nèi)預降水，采用φ 300 mm 井管。沿基坑東西兩側(cè)縱向每側(cè)設置5 口12 m 深降水井，南北半幅各布置4 口和6 口管井?；油馑挥^測井設置在建筑物與基坑之間（圖2）。

圖2 基坑降排水示意圖

4.4 基坑開挖

4.4.1 作業(yè)通道

主線道路路基已經(jīng)回填至一定高度，南側(cè)基坑開挖作業(yè)通道設置在主線路基與箱涵接壤處，作業(yè)通道寬度不小于5 m，設置路基箱板鋪墊。

4.4.2 基坑開挖要求

（1）土體開挖前，必須進行降水、降壓設計，以防流砂。

（2）基坑開挖必須在圍護樁、冠梁、錨桿達到設計強度后方可進行。

（3）原地面標高4.8 m，開挖基坑底標高為-2.88 m，開挖土方深度為約為7 m?；娱_挖需進行分層分區(qū)域?qū)ΨQ進行，嚴格控制土體高差，確保高差不大于1 m，開挖時，嚴禁挖土機械碰撞圍護樁及井點管。

（4）開挖土方及時拉走，不得堆在基坑邊。

（5）放坡開挖施工時，開挖到第1層底部立即施工護坡噴射混凝土，坡面采用8 cm 厚C20 早強混凝土（初噴3 cm，復噴5 cm）,鋼筋網(wǎng)為φ6@20 cm×20 cm；第2 層直接開挖到基底以上20 cm，人工進行開挖，再在坡面及圍護樁側(cè)壁上安裝鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土；

（6）在施工混凝土支護前，應先清除坡面虛土，為保證施工時噴射混凝土厚度達到規(guī)定值，在邊壁面上垂直打入短的鋼筋段作為標志，坡面平整幅允許偏差為±20 mm。

（7）混凝土強度等級為C20，混凝土配合比通過試驗確定，粗骨料最大粒徑不宜大于12 mm，水灰比不宜大于0.45，可根據(jù)土方開挖速度和坑壁含水量適當添加2～5%的速凝劑。

（8）在基坑開挖過程中，作好基坑外防水和基坑內(nèi)側(cè)排水工作，土方開挖前，地下水位降至開挖面1.0 m。對基坑外防水，對施工過程中基坑內(nèi)的散水通過水泵及時抽出坑外疏干基坑，嚴禁基坑內(nèi)有水浸泡坡腳造成邊坡失穩(wěn)。

（9）機械進出口通道處，應事先在基坑護壁附近鋪設路基箱或鋼筋混凝土板以擴散壓力，或者局部加固地基，減少側(cè)壓力；土方外運過程中，應做好周圍管線、道路以及測點的保護措施。

4.5 基坑監(jiān)測

本工程基坑安全等級為二級，應由建設單位委托第三方進行基坑安全監(jiān)測，同時，項目部根據(jù)現(xiàn)場施工情況進行基坑監(jiān)測。

4.5.1 監(jiān)測內(nèi)容和方法

（1）周邊環(huán)境監(jiān)測：周邊建筑物沉降、傾斜、裂縫開展，地面沉降、臨近基坑的管線沉降、位移等。

（2）圍護結構樁頂水平位移、樁體變形、樁后土體位移。

（3）監(jiān)測方法：水平位移采用全站儀測距或測坐標，豎向位移采用水準測量，直接量取、目測法或其他。所有監(jiān)測數(shù)據(jù)必須整理及時、記錄完整、定期檢查。

4.5.2 監(jiān)測要求

（1）檢測項目的測點布置、觀測頻率等應符合《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》（GB50497-2009）的有關要求，測點可根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當調(diào)整（見表1）。

表1 測點布置、觀測頻率表

對基坑周圍環(huán)境的監(jiān)測，應在圍護結構施工前開始進行，并將測得的原始數(shù)據(jù)及周圍現(xiàn)狀記錄在案；觀測數(shù)據(jù)一般應當天填入規(guī)定的記錄表格，及時提供反饋，并根據(jù)基坑監(jiān)測情況指導下一步施工，做到信息化施工；每天的數(shù)據(jù)應繪制成相關曲線，根據(jù)其發(fā)展趨勢分析整個基坑穩(wěn)定情況，以便及時采取相應的安全措施；監(jiān)測報警值的確定：基坑監(jiān)測報警值的大小應根據(jù)基坑側(cè)壁安全等級、重要性、變形控制等級及周邊保護對象的重要性來確定。本工程報警值見表2。

表2 基坑及支護結構監(jiān)測報警值

（2）圍護結構最大豎向位移基坑開挖中引起立柱樁隆起或沉降不得超過25 mm，每天發(fā)展不超過2 mm，且立柱樁與相應圍護樁（墻）的差異隆起或沉降量不得超過10 mm。

（3）基坑外水位：坑內(nèi)降水或基坑開挖引起坑外水位下降不得超過1 000 mm，每天發(fā)展不得超過500 mm。在嚴格按照施工順序和操作規(guī)程施工的同時，要加強對基坑四周原地面的觀測，確保基坑的安全。

4.6 基坑回填

基坑回填必須在主體結構達到設計強度后進行；土方回填前應清除基底的建筑垃圾、抽除坑穴積水，嚴禁帶水回填；兩側(cè)基坑回填應分層、分區(qū)均勻?qū)ΨQ，回填過程中嚴格控制兩側(cè)回填高差不大于1 m，并控制回填速率；基坑施工完成后，采用灰土分層回填，分層厚度一般為300 mm 左右。結構頂板上部1 000 mm 范圍內(nèi)回填材料應采用人工分層夯實，大型碾壓機不得直接在結構頂板上部施工。

5 結論

在城市化建設過程中，市政工程項目施工鄰近道路、管線、建構筑物，環(huán)境極為復雜，施工安全問題越來越嚴峻。市政施工技術人員需要掌握深基坑施工技術流程，根據(jù)施工特點和實際情況，合理選擇深基坑支護方式，提高市政工程深基坑施工的整體質(zhì)量和安全性。