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摘要:笔者结合工程实际情况，分析了岩土工程深基坑支护的影响因素及防治措施；仅给予参考；
关键词: 深基坑； 支护方案；影响因素； 现场监测；
一、深基坑支护工程的影响主要因素有：
在根据众多事故分析中,分别总结影响基坑支护影响因素如下：
1.1岩土的性质
由于大量的事故分析归纳,土质条件分别造成基坑事故的首要原因。因土质条件是基坑支护设计结构选型的重要因素,所以，在施工中就特别注意分清基坑开挖范围与下部l~2倍基坑深度内岩土的工程性质。
(1)首先，要确定基坑开挖土的分类。由于土的成因、物理力学性质以及特殊性可分为碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊性土。
(2)粘性土是指粒径大于0.075mm的颗粒质量不得超过总质量的50%且塑性指数Ip大于10的土。进一步可分为粉质粘土(1017)。其土的软硬状态可使用液限指数划分。IL值越大,土质越软;反之,土质越硬。
(3)对相比软土来说,碎石土、砂土和粉土,其抗剪强度较高、变形小、渗透性高等特点,特别在砂土地层中极易引起坑壁、坑底冒砂涌水的流土事故。
(4)杂填土层分布以及地下障碍。在场地杂填土层厚度大或地下障碍多的条件下,易使止水帷幕出现薄弱点,造成基坑的止水效果差;同时给土钉墙支护结构的施工带来一定的难度。
1.2水的影响
水是影响深基坑安全稳定的又是另一个重要因素。深基坑开挖过程中,在改变原有地下水的平衡状态下,由于地下水便向基坑内产生流动,而影响基坑的稳定性。
(1) 首先是地表水,地表水对基坑坑壁稳定性影响很大。地表水分别为“一明一暗”两种情况,“明”特别是指施工现场内地面可能出现的地表水,比如雨水、施工用水、从降水井中抽出的地下水等;“暗”主要是指基坑周边地面以及以下的管网渗漏、爆管等产生的地表水。这两种情况如果不及时处理都就会对坑壁的稳定性产生威胁,有可能造成坑壁的坍塌,特别是地下管网产生的地表水,因其不易被发现,造成的后果往往更为严重。
(2) 地下水处理不好将直接影响基坑坑壁的稳定性,特别是基坑壁或基坑底揭露砂土时,由于砂层的透水性较好,故地下水涌水现象就更为严重,如果不采取控制地下水的措施,则严重影响施工或无法施工。
(3) 止水:一般采用的是止水帷幕的形式,包括深层搅拌桩、高压旋喷桩、压密注浆、挂网喷浆和地下连续墙等。
(4)降水:是地下水位保持在基坑底面0.50~1.00m以下,方便基坑土方工程的施工。一般根据基坑规模、开挖深度和土层渗透性等因素采用轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点等方法。
(5)排水:主要指排出地下潜水、施工用水和天降雨水。
(6)在雨季中，正在开挖的深大基坑特别要做好防汛抢险措施,包括抢险人员的安排,麻包、草袋、抽水泵等抢险物资的储备。保证在暴风雨来临时尽量把坑外的水堵住。
1.3施工场地周边环境的影响
基坑支护的其中目的就是为了周边建筑、道路及市政设施的安全。按原理来说,凡是深、大基坑的施工，就必然会打破原场地土的力系平衡,从而产生变形,一旦产生变形将会对周围环境产生危害。支护的目的就是减少施工对土体强度的破坏,并给予一定的支撑,控制周边变形。
由此,施工前要对周围建筑物及市政管线等进行调查,做到心中有数,必要时采取针对措施,避免事故的发生。
1.4基坑支护方案受到桩基施工干扰引发事故
此类事故一般是由于孤立的看待支护方案,多发生在先打桩后挖土的基坑工程。由于打桩的挤土和动力波作用,使原处于静力平衡状态的地基土遭到破坏。对粉细砂可能会形成砂土液化,地下水大量上升到地表面,地基土强度大大折减。对饱和粘性土,由于挤土压力,产生很大的超静孔隙水压力,土体的抗剪强度迅速降低。如果打桩后立即开挖基坑,由于开挖时的应力释放,再加上挖土高差形成一侧卸载和水平推力,土体极易产生水平位移,从而使原先打入的桩产生位移和倾斜,从而导致基坑支护工程的安全事故,对预应力管桩产生的破坏性更为严重。
1.5基坑支护工程中各单项施工的协调
基坑工程可能包括打桩、土方开挖、支撑、降水等多项施工,极有可能不是一家总包,互相之间的配合不好,往往也容易产生事故。
(1) 如在软土地基进行开挖,由于饱和软土的主动土压力系数很大,且主动土压力与基坑的开挖深度的平方呈正比,有些施工单位为了赶进度,违反施工规程,未支撑就开挖,从而引起主动土压力的剧增而造成支护结构失稳,坡顶位移量增大,从而导致基坑壁的位移和坍塌。
(2)基坑开挖后,主体结构未及时施工,土体中的自重压力减少,地基卸载,土体的弹性效应将使基坑底面产生一定的回弹变形。如果基坑底面暴露时间过长,加之基坑积水,使得粘性土吸水体积增大,抗剪强度降低,回弹变形增大,产生安全事故。
1.6运行期间的管理不当
有些基坑的支护和开挖均没有发生险情,但是由于在其运行期间忽略了管理,从而导致了安全事故。
(1)地下室施工中,由于土方车以及运输材料的车辆等离支护结构太近,近距离的辗压运输,使得支护结构的荷载过大,产生了基坑变形。
(2)地下室施工时,忽略了排降上层滞水,导致基坑边坡土体的抗剪强度降低,从而产生基坑变形。
(3)在基坑的坡顶近距离的堆放大量建筑材料而导致基坑边坡失稳。
(4)地下室建成后,在支护结构与地下室之间未设临时支撑,而空隙中也没有及时回填,或没有填实,致使基坑支护结构产生不利变形。
1.7忽视安全监测的重要性
从所有的基坑事故分析中,可以得出一个结论,就是任何一起基坑事故都与安全监测不力或险情预报不准确相关。
基坑支护的安全监测既是检验设计正确性和发展理论的重要手段,又是及时指导正确施工、避免事故发生的必要措施。基坑支护的安全监测技术是指基坑在施工过程中,用科学仪器、设备和手段对支护结构、周边环境的位移、倾斜、沉降、应力、开裂、基底隆起以及地下水位的动态变化、土层孔隙水压力变化等进行综合监测。然后,根据前一段开挖期间监测到的岩土变位等各种行为表现,及时捕捉大量的岩土信息,及时比较勘察、设计所预期的性状与监测结果的差别,对原设计成果进行评价并判断施工方案的合理性。
2防治措施
2.1选择合适的基坑坑壁形式
基坑施工前,首先应按照规范的要求,依据基坑坑壁破坏后可能造成后果的严重性确定基坑坑壁的等级,然后根据坑壁安全等级、基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节的条件等因素选择坑壁的形式。
当基坑顶部无重要建(构)筑物,场地有放坡条件且基坑深度<8m时,可以优先采用坡率法。采用坡率法时,关键是要确定正确的坡率允许值。一般坑壁的坡率允许值可按工程类比的原则并结合已有稳定边坡的坡率值分析确定。
2.2加强对土方开挖的监控
基坑土方一般采用机械开挖法,开挖前,应根据基坑坑壁形式、降排水要求等制定开挖方案,并对机械操作人员进行交底。开挖时,应有技术人员在场,对开挖深度、坑壁坡度进行监控,防止超挖。对采用土钉墙支护的基坑,土方开挖深度应严格控制,不得在上一段土钉墙护壁未施工完毕前开挖下一段土方。软土基坑必须分层均衡开挖,层高不宜超过1m。对采用自然放坡的基坑,坑壁坡度是监控的重点,当出现基坑实际深度大于设计深度时,应及时调整坑顶开挖线,保证坑壁坡率满足要求。
2.3加强对支护结构施工质量的监督
建立健全施工企業内部支护结构施工质量检验制度,是保证支护结构施工质量的重要手段。质量检验的对象包括支护结构所用材料和支护结构本身。对支护结构原材料及半成品应遵照有关施工验收标准进行检验,主要内容有:(1)材料出厂合格证检查;(2)材料现场抽检;(3)锚杆浆体和混凝土的配合比试验,强度等级检验。对支护结构本身的检验要根据支护结构的形式选择,如土钉墙应对土钉采用抗拉试验检测承载力,对混凝土灌注桩应检测桩身完整性等。
2.4加强对地表水的控制
在基坑施工产前,应摸清基坑周边的管网情况,避免在施工过程中对管网造成损害,出现爆管或渗漏;同时为减少地表水渗入坑壁土体,基坑顶部四周应用混凝土封闭,施工现场内应设地表排水系统,对雨水、施工用水、从降水井中抽出的地下水等进行有组织排放,对坑边的积水坑、降水沉砂池应做防水处理,防止出现渗漏;对采用支护结构的坑壁应设置泄水孔,保证护壁内侧土体内水压力能及时消除;减少土体含水率,也便于观察基坑周边土体内地表水的情况,及时采取措施。泄水孔外倾坡度不宜小于5%,间距宜为2~3m,并宜按梅花形布置。
2.5搞好支护结构的现场监测
支护结构的监测是防止支护结构发生坍塌的重要手段。在支护结构设计时应提出监测要求,由有资质的监测单位编制监测方案,经设计、监理认可后实施。监测方案应包括监测目的、监测项目、测试方法、测点布置、监测周期、监测项目报警值、信息反馈制度和现场原始状态资料记录等内容。监测项目的内容有:基坑顶部水平位移和垂直位移,基坑顶部建(构)筑物变形、沉降观测等。监测项目的选择应考虑基坑的安全等级、支护结构变形控制要求、地质和支护结构的特点
总结：基坑支护工程是一项及其复杂的工程,既要挡土又要挡水,还要控制变形,同时又要便于施工。影响基坑稳定性的因素有很多。所以，我们应认真总结既有经验,深入实际情况分析调查,由多方案对比择优选用,根据理论知识结合实际经验进行分析,预测出基坑施工对周围环境的影响情况。因此,还要在施工中加强监控时,及时发现问题,随时改进施工措施以及应变措施,确保达到基坑支护工程的预期要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词: 深基坑； 支护方案；影响因素； 现场监测；
一、深基坑支护工程的影响主要因素有：
在根据众多事故分析中,分别总结影响基坑支护影响因素如下：
1.1岩土的性质
由于大量的事故分析归纳,土质条件分别造成基坑事故的首要原因。因土质条件是基坑支护设计结构选型的重要因素,所以，在施工中就特别注意分清基坑开挖范围与下部l~2倍基坑深度内岩土的工程性质。
(1)首先，要确定基坑开挖土的分类。由于土的成因、物理力学性质以及特殊性可分为碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊性土。
(2)粘性土是指粒径大于0.075mm的颗粒质量不得超过总质量的50%且塑性指数Ip大于10的土。进一步可分为粉质粘土(10
(3)对相比软土来说,碎石土、砂土和粉土,其抗剪强度较高、变形小、渗透性高等特点,特别在砂土地层中极易引起坑壁、坑底冒砂涌水的流土事故。
(4)杂填土层分布以及地下障碍。在场地杂填土层厚度大或地下障碍多的条件下,易使止水帷幕出现薄弱点,造成基坑的止水效果差;同时给土钉墙支护结构的施工带来一定的难度。
1.2水的影响
水是影响深基坑安全稳定的又是另一个重要因素。深基坑开挖过程中,在改变原有地下水的平衡状态下,由于地下水便向基坑内产生流动,而影响基坑的稳定性。
(1) 首先是地表水,地表水对基坑坑壁稳定性影响很大。地表水分别为“一明一暗”两种情况,“明”特别是指施工现场内地面可能出现的地表水,比如雨水、施工用水、从降水井中抽出的地下水等;“暗”主要是指基坑周边地面以及以下的管网渗漏、爆管等产生的地表水。这两种情况如果不及时处理都就会对坑壁的稳定性产生威胁,有可能造成坑壁的坍塌,特别是地下管网产生的地表水,因其不易被发现,造成的后果往往更为严重。
(2) 地下水处理不好将直接影响基坑坑壁的稳定性,特别是基坑壁或基坑底揭露砂土时,由于砂层的透水性较好,故地下水涌水现象就更为严重,如果不采取控制地下水的措施,则严重影响施工或无法施工。
(3) 止水:一般采用的是止水帷幕的形式,包括深层搅拌桩、高压旋喷桩、压密注浆、挂网喷浆和地下连续墙等。
(4)降水:是地下水位保持在基坑底面0.50~1.00m以下,方便基坑土方工程的施工。一般根据基坑规模、开挖深度和土层渗透性等因素采用轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点等方法。
(5)排水:主要指排出地下潜水、施工用水和天降雨水。
(6)在雨季中，正在开挖的深大基坑特别要做好防汛抢险措施,包括抢险人员的安排,麻包、草袋、抽水泵等抢险物资的储备。保证在暴风雨来临时尽量把坑外的水堵住。
1.3施工场地周边环境的影响
基坑支护的其中目的就是为了周边建筑、道路及市政设施的安全。按原理来说,凡是深、大基坑的施工，就必然会打破原场地土的力系平衡,从而产生变形,一旦产生变形将会对周围环境产生危害。支护的目的就是减少施工对土体强度的破坏,并给予一定的支撑,控制周边变形。
由此,施工前要对周围建筑物及市政管线等进行调查,做到心中有数,必要时采取针对措施,避免事故的发生。
1.4基坑支护方案受到桩基施工干扰引发事故
此类事故一般是由于孤立的看待支护方案,多发生在先打桩后挖土的基坑工程。由于打桩的挤土和动力波作用,使原处于静力平衡状态的地基土遭到破坏。对粉细砂可能会形成砂土液化,地下水大量上升到地表面,地基土强度大大折减。对饱和粘性土,由于挤土压力,产生很大的超静孔隙水压力,土体的抗剪强度迅速降低。如果打桩后立即开挖基坑,由于开挖时的应力释放,再加上挖土高差形成一侧卸载和水平推力,土体极易产生水平位移,从而使原先打入的桩产生位移和倾斜,从而导致基坑支护工程的安全事故,对预应力管桩产生的破坏性更为严重。
1.5基坑支护工程中各单项施工的协调
基坑工程可能包括打桩、土方开挖、支撑、降水等多项施工,极有可能不是一家总包,互相之间的配合不好,往往也容易产生事故。
(1) 如在软土地基进行开挖,由于饱和软土的主动土压力系数很大,且主动土压力与基坑的开挖深度的平方呈正比,有些施工单位为了赶进度,违反施工规程,未支撑就开挖,从而引起主动土压力的剧增而造成支护结构失稳,坡顶位移量增大,从而导致基坑壁的位移和坍塌。
(2)基坑开挖后,主体结构未及时施工,土体中的自重压力减少,地基卸载,土体的弹性效应将使基坑底面产生一定的回弹变形。如果基坑底面暴露时间过长,加之基坑积水,使得粘性土吸水体积增大,抗剪强度降低,回弹变形增大,产生安全事故。
1.6运行期间的管理不当
有些基坑的支护和开挖均没有发生险情,但是由于在其运行期间忽略了管理,从而导致了安全事故。
(1)地下室施工中,由于土方车以及运输材料的车辆等离支护结构太近,近距离的辗压运输,使得支护结构的荷载过大,产生了基坑变形。
(2)地下室施工时,忽略了排降上层滞水,导致基坑边坡土体的抗剪强度降低,从而产生基坑变形。
(3)在基坑的坡顶近距离的堆放大量建筑材料而导致基坑边坡失稳。
(4)地下室建成后,在支护结构与地下室之间未设临时支撑,而空隙中也没有及时回填,或没有填实,致使基坑支护结构产生不利变形。
1.7忽视安全监测的重要性
从所有的基坑事故分析中,可以得出一个结论,就是任何一起基坑事故都与安全监测不力或险情预报不准确相关。
基坑支护的安全监测既是检验设计正确性和发展理论的重要手段,又是及时指导正确施工、避免事故发生的必要措施。基坑支护的安全监测技术是指基坑在施工过程中,用科学仪器、设备和手段对支护结构、周边环境的位移、倾斜、沉降、应力、开裂、基底隆起以及地下水位的动态变化、土层孔隙水压力变化等进行综合监测。然后,根据前一段开挖期间监测到的岩土变位等各种行为表现,及时捕捉大量的岩土信息,及时比较勘察、设计所预期的性状与监测结果的差别,对原设计成果进行评价并判断施工方案的合理性。
2防治措施
2.1选择合适的基坑坑壁形式
基坑施工前,首先应按照规范的要求,依据基坑坑壁破坏后可能造成后果的严重性确定基坑坑壁的等级,然后根据坑壁安全等级、基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节的条件等因素选择坑壁的形式。
当基坑顶部无重要建(构)筑物,场地有放坡条件且基坑深度<8m时,可以优先采用坡率法。采用坡率法时,关键是要确定正确的坡率允许值。一般坑壁的坡率允许值可按工程类比的原则并结合已有稳定边坡的坡率值分析确定。
2.2加强对土方开挖的监控
基坑土方一般采用机械开挖法,开挖前,应根据基坑坑壁形式、降排水要求等制定开挖方案,并对机械操作人员进行交底。开挖时,应有技术人员在场,对开挖深度、坑壁坡度进行监控,防止超挖。对采用土钉墙支护的基坑,土方开挖深度应严格控制,不得在上一段土钉墙护壁未施工完毕前开挖下一段土方。软土基坑必须分层均衡开挖,层高不宜超过1m。对采用自然放坡的基坑,坑壁坡度是监控的重点,当出现基坑实际深度大于设计深度时,应及时调整坑顶开挖线,保证坑壁坡率满足要求。
2.3加强对支护结构施工质量的监督
建立健全施工企業内部支护结构施工质量检验制度,是保证支护结构施工质量的重要手段。质量检验的对象包括支护结构所用材料和支护结构本身。对支护结构原材料及半成品应遵照有关施工验收标准进行检验,主要内容有:(1)材料出厂合格证检查;(2)材料现场抽检;(3)锚杆浆体和混凝土的配合比试验,强度等级检验。对支护结构本身的检验要根据支护结构的形式选择,如土钉墙应对土钉采用抗拉试验检测承载力,对混凝土灌注桩应检测桩身完整性等。
2.4加强对地表水的控制
在基坑施工产前,应摸清基坑周边的管网情况,避免在施工过程中对管网造成损害,出现爆管或渗漏;同时为减少地表水渗入坑壁土体,基坑顶部四周应用混凝土封闭,施工现场内应设地表排水系统,对雨水、施工用水、从降水井中抽出的地下水等进行有组织排放,对坑边的积水坑、降水沉砂池应做防水处理,防止出现渗漏;对采用支护结构的坑壁应设置泄水孔,保证护壁内侧土体内水压力能及时消除;减少土体含水率,也便于观察基坑周边土体内地表水的情况,及时采取措施。泄水孔外倾坡度不宜小于5%,间距宜为2~3m,并宜按梅花形布置。
2.5搞好支护结构的现场监测
支护结构的监测是防止支护结构发生坍塌的重要手段。在支护结构设计时应提出监测要求,由有资质的监测单位编制监测方案,经设计、监理认可后实施。监测方案应包括监测目的、监测项目、测试方法、测点布置、监测周期、监测项目报警值、信息反馈制度和现场原始状态资料记录等内容。监测项目的内容有:基坑顶部水平位移和垂直位移,基坑顶部建(构)筑物变形、沉降观测等。监测项目的选择应考虑基坑的安全等级、支护结构变形控制要求、地质和支护结构的特点
总结：基坑支护工程是一项及其复杂的工程,既要挡土又要挡水,还要控制变形,同时又要便于施工。影响基坑稳定性的因素有很多。所以，我们应认真总结既有经验,深入实际情况分析调查,由多方案对比择优选用,根据理论知识结合实际经验进行分析,预测出基坑施工对周围环境的影响情况。因此,还要在施工中加强监控时,及时发现问题,随时改进施工措施以及应变措施,确保达到基坑支护工程的预期要求。
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