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摘要: 随着城市现代化的推进,城市中的建筑密度不断增大,为充分利用使用面积,建筑不断向高层发展,交通行业也在大力研发地铁、地下通道等施工项目,也因此出现了大量的深基坑, 本文以建筑深基坑施工为研究对象,对深基坑施工现状提出一些看法和施工注意事项分析,以供与深基坑施工相关的单位参考。
关键词: 高程建筑深基坑施工特点注意事项分析
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1 深基坑施工现状分析
1．1 深基坑施工外部环境影响
(1)在市内施工时,因地皮紧张或是使用需要,投资单位为节约成本,深基坑往往出现在人口稠密、建筑物密集的地方,周边环境较为复杂,如:紧靠结构陈旧的建筑、地上与地下管线密布的地段、交通繁忙道路等等。因此,基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定,也要保证周围事物不受破坏,受约束较大。
(2)因沿海、沿江等发达城市土地资源紧张,大型深基坑施工也往往在这些城市出现,而这些城市所在的冲积平原等地理环境决定了施工中会遇到软弱地质。
1．2 深基坑施工内部环境影响
(1)深基坑的施工需要从稳定问题、变形问题、渗透问题三个方面共同着手,尤其是地下承压水位较高的城市来说,基础一般为软土、砂层等不利地质,处理方法较为复杂。为了达到深基坑施工的安全条件,往往需要多种措施多管齐下,导致基坑处理措施费用占总成本比率较大。(2)由于软弱地质分布的无规律性、不均一性决定了在设计阶段不可能全面准确地揭示地质的准确情况,也造成了基坑工程成功率较低。
(3)施工时变更设计方案或坑侧堆载造成基坑变形。如前所述,基坑工程的成功率受多方条件的制约,而且一旦出现问题,将造成巨大的经济损失和人身安全危害,工期也就无从谈起,欲速则不达。因此,在开挖深基坑的过程中,如何保证工程安全顺利实施,是工程技术人员必须研究和解决的重大课题。
2.现时期深基坑施工呈现出的特点：
2.1深基坑开挖面积较大, 长度宽度均有所提升, 支撑系统所面临的难度较大;
2.2 深基坑开挖作业在软弱土层施工作业中所产生的沉降及位移反应明显, 由此可能对周边建筑物及市政基础设施基本结构造成严重影响;
2.3 高层建筑深基坑整体建设周期较长, 长时间且持续性的重物堆放势必会对深基坑整体结构的稳定性造成不利影响。
3 深基坑施工注意事项分析
深基坑施工病害主要来自于基坑软弱层,当基坑开挖至软弱层时,容易出现以下情况:(1)因承压水位过高,基底止水帷幕施工效果不佳,造成基底突涌、隆起从而带动边坡变形、垮塌;(2)基底土层软弱,在土力作用下,软弱层滑动带动边坡变形、垮塌;(3)基坑边坡土体失水或自然放坡稳定性达不到要求,造成坑顶沉降、变形,导致邻近房屋、地下管线及道路的开裂,引发工程纠纷,甚至出现严重的破坏,造成重大的经济损失及人员的伤亡。
3．1 设计阶段勘察工作是基坑施工的重要内容
深基坑施工病害主要来自于基坑软弱层，软弱地质分布具有无规律性、不均一性,在设计阶段需全面准确地揭示地质的准确情况难度较大。勘察范围一般至少扩大至开挖线以外相当于预计开挖深度1～2倍的范围;而对于软土地区,尚宜扩大。勘察点的深度应满足基坑支护结构设计要求,在软土地区宜达到开挖深度的2～3倍。对于深大基坑,尚应按预估基坑周围下卧层位移的需要而确定勘察深度。勘察点的间距一般取15～30m,对毗邻既有建构筑物及地下设施的基坑周边,应特别仔细勘察。并应查明地表和地下水体分布、各含水层和隔水层的位置、埋深、水位及其变幅;各地层的渗透系数和水压、流速、流向、补充来源和排泄方向。特别注意流砂和水土流失问题。为探明地下埋设物、洞穴及地层变化,采用了地震雷达仪进行扫描检测。
3．2 信息反馈是基坑施工的重要组成部分
施工中发生侧移有以下原因:a、土力学的模糊性:土的层面结构多变,影响因素多,物理力学性能分散性大。其结构计算原理及各种参数取值有较大的模糊性,不可能一次计算到位。b、外力作用下的变形。c、施工阶段的不稳定性。因此,在施工过程中需针对以上侧移产生的因素进行监控并及时反馈,所谓施工过程中的信息反馈基本上指两方面:
一是指坡面开挖过程中对暴露出来的地质构造、地下水分布的变化及未知地下建筑物的信息反馈,通过开挖面反映的情况与地勘工作比较,发现不同点及时对基坑支护方案进行改进;
二是指施工过程中对边坡位移及应力监测的信息反馈。施工监测的作用还在于检验设计的正确性,并有利于积累资料,为今后改进设计理论和施工技术提供依据。对深大基坑的监测内容通常包括:(1)支护结构的位移和内力(弯矩);(2)支撑轴力变化;立柱的水平位移、沉降或隆起;(3)基坑土体位移及土压力变化;(4)坑底土体隆起;(5)地下水位及孔隙水压力变化;(6)相邻建构筑物、地下管线、地下工程等保护对象的沉降、水平位移与异常现象。
3．3 坚持分层分段开挖与支护的原则
一般情况下,边坡破坏有一个从局部开始,逐渐扩大的过程。首先产生局部破坏的部位为突破点。当某部位土体应力达到或超过其强度时,突破点开始破坏,并引起周围土体力学性质的变化和临近部位应力的升值,使破坏面扩大。边坡开挖后,破坏了原自然土体的三向受力状态,在开挖面附近产生一个高能区。其中一部分能量传给周围土体,一部就成为使土体变形的动力。对近于直立的边坡,若一次开挖深度太大,积聚的能量就很大,有可能成为破坏的突破点而产生塌方。分层分段开挖并支护有利于邊坡能量的释放。前期挖掘层段的能量有一部分通过锚体传到土层较深部位,有一部分受已施工面板影响留在坡面浅层部位。当下一层段开挖后,就被后期开挖段吸收并释放。因此,分层分段开挖并支护的施工方法也是一个能量释放的过程,最后总的开挖能量留在坡面的较少,这对整个破面的稳定是有利的。
3．4 坚持先支护、后开挖、多分节、勤观测、早封闭的原则
在不具备放坡开挖的地区,基坑开挖前,先期进行支护施工,在开挖过程中实施边开挖、边观测、边支护,发现边坡变形及时进行支护加强措施。为保证施工安全性,可编制合理的施工方案,安排紧凑的施工步骤,最大限度减少基坑边坡、基底暴露时间,开挖至基底后,及早封闭。甚至可将基坑划分区域、段落进行施工,化大为小,逐块施工,逐块封闭,这也就是基坑施工中的“时空效应”。
3.5 深基坑施工支护形式的选取分析
支护形式的合理选取是确保整个建筑深基坑施工质量及应用优势得以稳定实现的关键所在。在当前技术条件下, 建筑深基坑施工作业所涉及到的支护形式主要可以分为以下几种类型：
（l）悬臂桩支护形式分析: 此种支护结构形式最显著的特点在于对基坑深度要求不大。一般情况下, 适用于基坑施工深度参数在5m-6m范围内, 且深基坑施工区域距离周边建筑项目直线距离在1倍及1倍基坑深度参数以上的深基坑施工。在实际应用过程中, 此类型支护形式的应用工艺相对而言要复杂些,整个深基坑施工周期比较长且运行维护成本较高, 实践应用存在一定的局限性。
（2）复合土钉墙支护形式分析: 应用各类超前支护装置( 包括水泥搅拌桩装置在内) 构成防渗帷幕系统, 以此种方式解决土体自立性特征与土体之间的粘结性问题。一般情况下, 此种支护形式适用于基坑深度参数在5m-10m范围之内且深基坑施工区域距离周边建筑项目直线距离在1 倍及1 倍基坑深度参数以上的深基坑施工。特别值得注意的一点在于: 此种支护结构形式对于变形控制优势比较显著, 工期较短, 工艺方法操作性高, 且运行维护成本较低;
（3）喷锚网支护形式分析: 喷锚网支护形式是指由喷射混凝土、锚杆以及钢筋网相组合, 共同进行联合支护的一种特殊性支护形式。此种支护形式在不良地质条件深基坑施工中有着极为广泛的应用价值。更为关键的一点在于: 此种支护施工过程当中所涉及到的施工机械器具比较简便, 且操作可控性显著,施工作业相对施工区域周边建筑物整体结构的影响也比较小, 应用深度较广。
3.6 深基坑降水作业分析
地下水的合理控制在建筑深基坑施工中的意义是极为深远的。特别是涉及到施工区域地下水水位较高的深基坑施工作业而言, 若现场施工未针对较高的地下水水位进行科学化控制, 势必会给后续施工作业的开展造成极为不利的影响。从地下水来源的角度上来讲, 针对上层滞水、雨水以及承压水进行差异性的控制与分析, 并结合施工区域地下水在丰水期以及枯水期所表现出的差异性状态制定与之相对应的止水方案。特别是对于基坑降水而言, 当前应用比较广泛的降水方式可以分为以下几种类型:①喷射井点分析: 此种降水方式多适用于粘质粉土、砂质粉土以及粉质粘土地质条件下的深基坑施工, 施工作业相对于水位深度的降低可达到8m-20m;②管井井点分析: 此种降水方式多适用于砂质粉土、粘质粉土以及砂土沙砾地质条件下的深基坑施工, 施工作业相对于水位深度的降低可达到3m～5m;③深井井点分析: 此种降水方式适应地质条件同管井井点基本一致, 施工作业相对于水位深度的降低可达到15m范围以上。
4.结语
总而言之, 本文针对有关建筑深基坑施工现状及注意事项相关问题做出了简要分析与说明, 希望引起各方关注与重视。
参考文献
[l] 丁勇春、戴斌、王建华等: 《某邻近地铁隧道深基坑施工监测分析》,《北京工业大学学报}),2008.34.(05).492一497。
[2]郑艳、麻凤海、金鑫等: 《地铁车站深基坑施工中的变形监测研究》,《辽宁工程技术大学学报( 自然科学版)),2012.(02 ).149-154。
[3] 陆培炎.深基坑开挖工程中设计与施工的若干问题,北京:《陆培炎科技著作及论文选集》,2006.
关键词: 高程建筑深基坑施工特点注意事项分析
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
1 深基坑施工现状分析
1．1 深基坑施工外部环境影响
(1)在市内施工时,因地皮紧张或是使用需要,投资单位为节约成本,深基坑往往出现在人口稠密、建筑物密集的地方,周边环境较为复杂,如:紧靠结构陈旧的建筑、地上与地下管线密布的地段、交通繁忙道路等等。因此,基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定,也要保证周围事物不受破坏,受约束较大。
(2)因沿海、沿江等发达城市土地资源紧张,大型深基坑施工也往往在这些城市出现,而这些城市所在的冲积平原等地理环境决定了施工中会遇到软弱地质。
1．2 深基坑施工内部环境影响
(1)深基坑的施工需要从稳定问题、变形问题、渗透问题三个方面共同着手,尤其是地下承压水位较高的城市来说,基础一般为软土、砂层等不利地质,处理方法较为复杂。为了达到深基坑施工的安全条件,往往需要多种措施多管齐下,导致基坑处理措施费用占总成本比率较大。(2)由于软弱地质分布的无规律性、不均一性决定了在设计阶段不可能全面准确地揭示地质的准确情况,也造成了基坑工程成功率较低。
(3)施工时变更设计方案或坑侧堆载造成基坑变形。如前所述,基坑工程的成功率受多方条件的制约,而且一旦出现问题,将造成巨大的经济损失和人身安全危害,工期也就无从谈起,欲速则不达。因此,在开挖深基坑的过程中,如何保证工程安全顺利实施,是工程技术人员必须研究和解决的重大课题。
2.现时期深基坑施工呈现出的特点：
2.1深基坑开挖面积较大, 长度宽度均有所提升, 支撑系统所面临的难度较大;
2.2 深基坑开挖作业在软弱土层施工作业中所产生的沉降及位移反应明显, 由此可能对周边建筑物及市政基础设施基本结构造成严重影响;
2.3 高层建筑深基坑整体建设周期较长, 长时间且持续性的重物堆放势必会对深基坑整体结构的稳定性造成不利影响。
3 深基坑施工注意事项分析
深基坑施工病害主要来自于基坑软弱层,当基坑开挖至软弱层时,容易出现以下情况:(1)因承压水位过高,基底止水帷幕施工效果不佳,造成基底突涌、隆起从而带动边坡变形、垮塌;(2)基底土层软弱,在土力作用下,软弱层滑动带动边坡变形、垮塌;(3)基坑边坡土体失水或自然放坡稳定性达不到要求,造成坑顶沉降、变形,导致邻近房屋、地下管线及道路的开裂,引发工程纠纷,甚至出现严重的破坏,造成重大的经济损失及人员的伤亡。
3．1 设计阶段勘察工作是基坑施工的重要内容
深基坑施工病害主要来自于基坑软弱层，软弱地质分布具有无规律性、不均一性,在设计阶段需全面准确地揭示地质的准确情况难度较大。勘察范围一般至少扩大至开挖线以外相当于预计开挖深度1～2倍的范围;而对于软土地区,尚宜扩大。勘察点的深度应满足基坑支护结构设计要求,在软土地区宜达到开挖深度的2～3倍。对于深大基坑,尚应按预估基坑周围下卧层位移的需要而确定勘察深度。勘察点的间距一般取15～30m,对毗邻既有建构筑物及地下设施的基坑周边,应特别仔细勘察。并应查明地表和地下水体分布、各含水层和隔水层的位置、埋深、水位及其变幅;各地层的渗透系数和水压、流速、流向、补充来源和排泄方向。特别注意流砂和水土流失问题。为探明地下埋设物、洞穴及地层变化,采用了地震雷达仪进行扫描检测。
3．2 信息反馈是基坑施工的重要组成部分
施工中发生侧移有以下原因:a、土力学的模糊性:土的层面结构多变,影响因素多,物理力学性能分散性大。其结构计算原理及各种参数取值有较大的模糊性,不可能一次计算到位。b、外力作用下的变形。c、施工阶段的不稳定性。因此,在施工过程中需针对以上侧移产生的因素进行监控并及时反馈,所谓施工过程中的信息反馈基本上指两方面:
一是指坡面开挖过程中对暴露出来的地质构造、地下水分布的变化及未知地下建筑物的信息反馈,通过开挖面反映的情况与地勘工作比较,发现不同点及时对基坑支护方案进行改进;
二是指施工过程中对边坡位移及应力监测的信息反馈。施工监测的作用还在于检验设计的正确性,并有利于积累资料,为今后改进设计理论和施工技术提供依据。对深大基坑的监测内容通常包括:(1)支护结构的位移和内力(弯矩);(2)支撑轴力变化;立柱的水平位移、沉降或隆起;(3)基坑土体位移及土压力变化;(4)坑底土体隆起;(5)地下水位及孔隙水压力变化;(6)相邻建构筑物、地下管线、地下工程等保护对象的沉降、水平位移与异常现象。
3．3 坚持分层分段开挖与支护的原则
一般情况下,边坡破坏有一个从局部开始,逐渐扩大的过程。首先产生局部破坏的部位为突破点。当某部位土体应力达到或超过其强度时,突破点开始破坏,并引起周围土体力学性质的变化和临近部位应力的升值,使破坏面扩大。边坡开挖后,破坏了原自然土体的三向受力状态,在开挖面附近产生一个高能区。其中一部分能量传给周围土体,一部就成为使土体变形的动力。对近于直立的边坡,若一次开挖深度太大,积聚的能量就很大,有可能成为破坏的突破点而产生塌方。分层分段开挖并支护有利于邊坡能量的释放。前期挖掘层段的能量有一部分通过锚体传到土层较深部位,有一部分受已施工面板影响留在坡面浅层部位。当下一层段开挖后,就被后期开挖段吸收并释放。因此,分层分段开挖并支护的施工方法也是一个能量释放的过程,最后总的开挖能量留在坡面的较少,这对整个破面的稳定是有利的。
3．4 坚持先支护、后开挖、多分节、勤观测、早封闭的原则
在不具备放坡开挖的地区,基坑开挖前,先期进行支护施工,在开挖过程中实施边开挖、边观测、边支护,发现边坡变形及时进行支护加强措施。为保证施工安全性,可编制合理的施工方案,安排紧凑的施工步骤,最大限度减少基坑边坡、基底暴露时间,开挖至基底后,及早封闭。甚至可将基坑划分区域、段落进行施工,化大为小,逐块施工,逐块封闭,这也就是基坑施工中的“时空效应”。
3.5 深基坑施工支护形式的选取分析
支护形式的合理选取是确保整个建筑深基坑施工质量及应用优势得以稳定实现的关键所在。在当前技术条件下, 建筑深基坑施工作业所涉及到的支护形式主要可以分为以下几种类型：
（l）悬臂桩支护形式分析: 此种支护结构形式最显著的特点在于对基坑深度要求不大。一般情况下, 适用于基坑施工深度参数在5m-6m范围内, 且深基坑施工区域距离周边建筑项目直线距离在1倍及1倍基坑深度参数以上的深基坑施工。在实际应用过程中, 此类型支护形式的应用工艺相对而言要复杂些,整个深基坑施工周期比较长且运行维护成本较高, 实践应用存在一定的局限性。
（2）复合土钉墙支护形式分析: 应用各类超前支护装置( 包括水泥搅拌桩装置在内) 构成防渗帷幕系统, 以此种方式解决土体自立性特征与土体之间的粘结性问题。一般情况下, 此种支护形式适用于基坑深度参数在5m-10m范围之内且深基坑施工区域距离周边建筑项目直线距离在1 倍及1 倍基坑深度参数以上的深基坑施工。特别值得注意的一点在于: 此种支护结构形式对于变形控制优势比较显著, 工期较短, 工艺方法操作性高, 且运行维护成本较低;
（3）喷锚网支护形式分析: 喷锚网支护形式是指由喷射混凝土、锚杆以及钢筋网相组合, 共同进行联合支护的一种特殊性支护形式。此种支护形式在不良地质条件深基坑施工中有着极为广泛的应用价值。更为关键的一点在于: 此种支护施工过程当中所涉及到的施工机械器具比较简便, 且操作可控性显著,施工作业相对施工区域周边建筑物整体结构的影响也比较小, 应用深度较广。
3.6 深基坑降水作业分析
地下水的合理控制在建筑深基坑施工中的意义是极为深远的。特别是涉及到施工区域地下水水位较高的深基坑施工作业而言, 若现场施工未针对较高的地下水水位进行科学化控制, 势必会给后续施工作业的开展造成极为不利的影响。从地下水来源的角度上来讲, 针对上层滞水、雨水以及承压水进行差异性的控制与分析, 并结合施工区域地下水在丰水期以及枯水期所表现出的差异性状态制定与之相对应的止水方案。特别是对于基坑降水而言, 当前应用比较广泛的降水方式可以分为以下几种类型:①喷射井点分析: 此种降水方式多适用于粘质粉土、砂质粉土以及粉质粘土地质条件下的深基坑施工, 施工作业相对于水位深度的降低可达到8m-20m;②管井井点分析: 此种降水方式多适用于砂质粉土、粘质粉土以及砂土沙砾地质条件下的深基坑施工, 施工作业相对于水位深度的降低可达到3m～5m;③深井井点分析: 此种降水方式适应地质条件同管井井点基本一致, 施工作业相对于水位深度的降低可达到15m范围以上。
4.结语
总而言之, 本文针对有关建筑深基坑施工现状及注意事项相关问题做出了简要分析与说明, 希望引起各方关注与重视。
参考文献
[l] 丁勇春、戴斌、王建华等: 《某邻近地铁隧道深基坑施工监测分析》,《北京工业大学学报}),2008.34.(05).492一497。
[2]郑艳、麻凤海、金鑫等: 《地铁车站深基坑施工中的变形监测研究》,《辽宁工程技术大学学报( 自然科学版)),2012.(02 ).149-154。
[3] 陆培炎.深基坑开挖工程中设计与施工的若干问题,北京:《陆培炎科技著作及论文选集》,2006.