深基坑围护方案的选择及施工论述
【摘要】文章围绕着深基坑围护方案的选择及施工问题，介绍了深基坑施工特点，分析了深基坑围护的几种有效方案和形式以及目前地基深基坑支护中存在的问题，最后对地基深基坑边坡维护提出了一些建议和看法。
【关键词】深基坑围护；方案选择；施工
1 深基坑施工特点
深基坑施工具有下列特点:第一,建筑向高层化、基坑向大深度方向发展;第二,基坑开挖面积大,长度和宽度有的达百余米,给支撑系统带来困难;第三,地基土软弱,开挖深基坑会产生位移和沉降,对周围建筑物、地下构筑物、管线会有影响;第四,因深基坑施工期长、场地狭窄、重物堆放等环境影响,对基坑稳定性不利。为满足安全和经济二个重要的因素,针对上述特点,深基坑围护设计与施工必须采用科学的设计、施工方法和管理手段,以促进深基坑施工技术的提高和发展。
2 深基坑围护的几种有效方案和形式
深基坑和浅基坑在规范中没有明确规定,一般来说,深度6m为深浅基坑的界线。基坑支护结构可分放坡开挖和支护开挖两大类,由于受周围环境的影响,城市建设中多数采用支护开挖结构形式。基坑支护是基坑施工必不可少的临时性结构措施,一般由施工总承包单位,建设单位应也可以负责委托有经验的设计单位或有相当资历的单位进行支护结构设计。
2.1支护结构设计原则
(1)安全可靠,满足支挡结构本身强度和土体稳定以及变形对支挡结构影响的要求。(2)设计便于基坑开挖的支撑,因密密麻麻的支撑系统,将给挖土施工带来困难,并拖延工期。(3)经济合理的深基坑支护方案,可以取得明显的技术经济效果,如果方案不当,不仅造价高,且效果差。(4)对每个深基坑工程,不仅要提出围护结构的设计施工图,同时要提出监测点的布置图,明确观测项目和观测要求,用现代化的手段,获得开挖基坑过程中各支护结构变形、位移、支撑轴力及地下水位变化情况等数据,从而指导深基坑施工,确保施工安全和邻近建筑物的安全使用。
2.2常用的几种有数的支护结构方案
(1)采用直径800-1000mm的灌柱桩,后面加水泥搅拌桩或注浆作防水帷幕,一般设置1-2道支撑系统,支撑道数视土质清况、周围条件和围护结构变形要求而定,采用钢筋混凝土支撑,其位移和变形都比钢管支撑要小。采用这种围护结构形式施工安全,造价较低,便于施工。
(2)对于开挖深度9-10m的基坑,位于繁华商业区往往采用地下连续墙的,壁厚为600-800mm,另加支撑系统。地下墙结构形式自身强度高又可以止水,并可成为
基础的结构部分,是安全可靠的施工方法,但造价偏高些,须有泥浆处理条件。
(3)采用打入式钢板桩,可采用注浆或搅拌桩止水措施,也可用降水和回灌水工艺进行处理,并设置多道支撑系统或斜地锚支护。由于钢板桩变形大,目前使用逐渐减少。
(4)对于开挖深度7-9m的基坑,最近采用水泥搅拌桩作围护结构。但从应用效果看,无论在理论上,还是在实际经验方面均感到不足,风险太大,不宜推广应用。最近又有新尝试即重力坝式搅拌桩加大间距灌注桩,顶部设圈梁和支撑体系,据某工程使用,效果较好,结构设计合理。
3 目前地基深基坑支护中存在的问题
笔者认为地基深基坑支护设计与施工是一项系统工程,必须具有结构力学、土力学、地基基础、地基处理、原位测试等多种学科知识,同时要有丰富的施工经验,并结合拟建场地土质和周围环境情况,才能制定出因地制宜的围护结构方案和管理办法。近几年来,工业、民用与市政工程建设处于大发展时期,有些施工单位因种种原因致使深基坑施工中事故不断。目前地基深基坑支护中存在以下问题：
3.1重力式档土墙的稳定性差
重力式水泥搅拌桩作为挡土墙在浅基坑(-6m)中作围护结构是成功的,重力式搅拌桩作挡墙在浅基坑应用成功之后,有些单位开始用于深基坑围护结构中。如果地质条件、周围环境、施工质量好的话,部分深基坑(-7m)采用重力式搅拌桩作围护结构也是成功的。但是,不具备上述条件时就会造成事故。如某工程基坑开挖深度-7.8m,采用搅拌桩为挡土结构,经开挖后,挡土墙发生严重的位移,造成工程桩向中心倾斜,搅拌桩墙体发生严重开裂和倾斜现象。
3.2现场管理不善
对基坑围护的施工设计粗制滥造,不讲原则,只图省钱的现象不无存在；有的虽有方案,但不按工况规定去做,特别是深基坑施工管理薄弱,建设方为省钱,自行对外发包基坑施工任务,自行管理,结果发生围护结构倒坍事故。杭州某大型深基坑工程,深度达10米,占地面积约8000余平方米,设计施工为一家单位,为中标不惜增加施工风险,一味优化设计方案,降低工程造价,特别是对支护结构作了大幅调整,从而导致基坑施工过程中一侧发生支护结构崩塌,基底土隆起,支撑碎裂的严重后果,造成重大的损失。
3.3深基坑内不降水开挖土方
一般深基坑开挖深度超过6 m,坑内地基土处于污泥质粘土层,该土层有许多薄层粉细砂层,地下水呈水平渗透较强的现象,当基坑开挖不降水时,由于开挖坡度较陡和挖土机振动的影响,土的强度有所降低,土体将发生滑动。为此,我们建议
深基坑内采用降水并分层挖土方法,以避免该类事故的发生。
3.4基坑周围严重堆载造成塌方事故
在基坑支护结构设计中,基坑周围地面堆载一般取1 0-2 0 k N/m m,然而由于施工现场狭窄,大量建筑材料,特别是钢筋、管材堆放在基坑边上,例如：浦东某工程的基坑边堆放了近4 0 0 t钢材,增加了挡墙背后的主动土压力,从而加剧了基坑失稳的危险性,因此,在深基坑施工过程中要严格控制地面超载。
3.5支撑结构不合理,施工质量差
目前深基坑平面尺寸越来越大,基坑宽度达数十米甚至上百米,如果采用“十”字形接头,则支撑平面刚度较大；支撑的支点数量少,连接不牢固,有的挖土机在上面工作,造成支撑杆下挠,当弯曲变形到一定程度之后,丧失支撑作用,对基坑稳定造成严重的威胁；支撑间距设计过稀,由于围擦断面较小,结果围擦发生较大的弯曲变形。
3.6围护结构注浆质量差
采用钢板桩或灌注桩作为挡土墙结构,均要求背后用水泥搅拌桩或注浆作防水帷幕。目前因注浆工艺不完善,难以保证注浆均质性,有的堵住了,有的未见注浆体,当基坑开挖以后,沿灌注桩之间有渗水漏水现象,若因基坑外露时间长,其结果使基坑外地下水形成降水漏斗曲线,导致地基土产生不均匀沉降,必然引起周围建筑物开裂、倾斜。
4 地基深基坑边坡维护的对策分析
基于地基深基坑围护中存在以上的问题,笔者拟以下解决对策：
4.1 加强地基深基坑围护结构设计
一方面要有理论作指导,另一方面还要具有丰富的实践经验,必须由施工总承包单位负责,委托有资历的单位进行设计。因此,在设计环节上,一定要委托有资历的设计单位完成设计,施工单位只负责其监督责任。
4.2 检测单位的选择也是很重要的
在地基深基坑围护结构设计的同时,应将监测方案一并考虑,提出监测内容和要求,选择有经验的监测单位实施,不但提供可靠的数据,而且还应具有分析能力及时向总承包方提出建设性意见,以便总承包商即使做出反应,提出整改措施,保证工程顺利进行。
4.3 积极和有关协调部门配合
地基深基坑围护结构设计方案及监测内容,在施工前应由权威性单位进行审查；相邻工程相互影响的工程,有关部门组织协调是非常必要的。这样做到工程相互之间不受影响,避免事后才知道相互影响,造成工程返工。
4.4 严格遵循深基坑施工程序和要求
如先支撑后开挖、先打桩后挖土、基坑内先降水后分层开挖,严禁基坑边超载等。考虑“时控”效应,尽量缩短支撑施工时间。
4.5 建立完善的管理制度
深基坑施工四个环节——设计、施工、监理和监测,必须统一管理,聘请有经验的专家为顾问,也是加强管理的有效措施之一。成立支撑和注浆专业队伍,使支撑系统标准化、专业化,提高深基坑施工水平；对支撑方法、止水技术等方面,研究新的围护结构的形式和相应的技术。
参考文献
[1]顾维伟.浅谈地基深基坑围护及其对策[J]. 科技资讯. 2008(13)
[2]胡丹丹.住宅区深基坑施工现状及对周边环境影响[J]. 民营科技. 2011(08)
[3]张朝东,高小平.合肥地区深基坑支护设计与施工初探[J]. 安徽地质. 2009(04)
深基坑围护方案的选择及施工论述
【摘要】文章围绕着深基坑围护方案的选择及施工问题，介绍了深基坑施工特点，分析了深基坑围护的几种有效方案和形式以及目前地基深基坑支护中存在的问题，最后对地基深基坑边坡维护提出了一些建议和看法。
【关键词】深基坑围护；方案选择；施工
1 深基坑施工特点
深基坑施工具有下列特点:第一,建筑向高层化、基坑向大深度方向发展;第二,基坑开挖面积大,长度和宽度有的达百余米,给支撑系统带来困难;第三,地基土软弱,开挖深基坑会产生位移和沉降,对周围建筑物、地下构筑物、管线会有影响;第四,因深基坑施工期长、场地狭窄、重物堆放等环境影响,对基坑稳定性不利。为满足安全和经济二个重要的因素,针对上述特点,深基坑围护设计与施工必须采用科学的设计、施工方法和管理手段,以促进深基坑施工技术的提高和发展。
2 深基坑围护的几种有效方案和形式
深基坑和浅基坑在规范中没有明确规定,一般来说,深度6m为深浅基坑的界线。基坑支护结构可分放坡开挖和支护开挖两大类,由于受周围环境的影响,城市建设中多数采用支护开挖结构形式。基坑支护是基坑施工必不可少的临时性结构措施,一般由施工总承包单位,建设单位应也可以负责委托有经验的设计单位或有相当资历的单位进行支护结构设计。
2.1支护结构设计原则
(1)安全可靠,满足支挡结构本身强度和土体稳定以及变形对支挡结构影响的要求。(2)设计便于基坑开挖的支撑,因密密麻麻的支撑系统,将给挖土施工带来困难,并拖延工期。(3)经济合理的深基坑支护方案,可以取得明显的技术经济效果,如果方案不当,不仅造价高,且效果差。(4)对每个深基坑工程,不仅要提出围护结构的设计施工图,同时要提出监测点的布置图,明确观测项目和观测要求,用现代化的手段,获得开挖基坑过程中各支护结构变形、位移、支撑轴力及地下水位变化情况等数据,从而指导深基坑施工,确保施工安全和邻近建筑物的安全使用。
2.2常用的几种有数的支护结构方案
(1)采用直径800-1000mm的灌柱桩,后面加水泥搅拌桩或注浆作防水帷幕,一般设置1-2道支撑系统,支撑道数视土质清况、周围条件和围护结构变形要求而定,采用钢筋混凝土支撑,其位移和变形都比钢管支撑要小。采用这种围护结构形式施工安全,造价较低,便于施工。
(2)对于开挖深度9-10m的基坑,位于繁华商业区往往采用地下连续墙的,壁厚为600-800mm,另加支撑系统。地下墙结构形式自身强度高又可以止水,并可成为
基础的结构部分,是安全可靠的施工方法,但造价偏高些,须有泥浆处理条件。
(3)采用打入式钢板桩,可采用注浆或搅拌桩止水措施,也可用降水和回灌水工艺进行处理,并设置多道支撑系统或斜地锚支护。由于钢板桩变形大,目前使用逐渐减少。
(4)对于开挖深度7-9m的基坑,最近采用水泥搅拌桩作围护结构。但从应用效果看,无论在理论上,还是在实际经验方面均感到不足,风险太大,不宜推广应用。最近又有新尝试即重力坝式搅拌桩加大间距灌注桩,顶部设圈梁和支撑体系,据某工程使用,效果较好,结构设计合理。
3 目前地基深基坑支护中存在的问题
笔者认为地基深基坑支护设计与施工是一项系统工程,必须具有结构力学、土力学、地基基础、地基处理、原位测试等多种学科知识,同时要有丰富的施工经验,并结合拟建场地土质和周围环境情况,才能制定出因地制宜的围护结构方案和管理办法。近几年来,工业、民用与市政工程建设处于大发展时期,有些施工单位因种种原因致使深基坑施工中事故不断。目前地基深基坑支护中存在以下问题：
3.1重力式档土墙的稳定性差
重力式水泥搅拌桩作为挡土墙在浅基坑(-6m)中作围护结构是成功的,重力式搅拌桩作挡墙在浅基坑应用成功之后,有些单位开始用于深基坑围护结构中。如果地质条件、周围环境、施工质量好的话,部分深基坑(-7m)采用重力式搅拌桩作围护结构也是成功的。但是,不具备上述条件时就会造成事故。如某工程基坑开挖深度-7.8m,采用搅拌桩为挡土结构,经开挖后,挡土墙发生严重的位移,造成工程桩向中心倾斜,搅拌桩墙体发生严重开裂和倾斜现象。
3.2现场管理不善
对基坑围护的施工设计粗制滥造,不讲原则,只图省钱的现象不无存在；有的虽有方案,但不按工况规定去做,特别是深基坑施工管理薄弱,建设方为省钱,自行对外发包基坑施工任务,自行管理,结果发生围护结构倒坍事故。杭州某大型深基坑工程,深度达10米,占地面积约8000余平方米,设计施工为一家单位,为中标不惜增加施工风险,一味优化设计方案,降低工程造价,特别是对支护结构作了大幅调整,从而导致基坑施工过程中一侧发生支护结构崩塌,基底土隆起,支撑碎裂的严重后果,造成重大的损失。
3.3深基坑内不降水开挖土方
一般深基坑开挖深度超过6 m,坑内地基土处于污泥质粘土层,该土层有许多薄层粉细砂层,地下水呈水平渗透较强的现象,当基坑开挖不降水时,由于开挖坡度较陡和挖土机振动的影响,土的强度有所降低,土体将发生滑动。为此,我们建议
深基坑内采用降水并分层挖土方法,以避免该类事故的发生。
3.4基坑周围严重堆载造成塌方事故
在基坑支护结构设计中,基坑周围地面堆载一般取1 0-2 0 k N/m m,然而由于施工现场狭窄,大量建筑材料,特别是钢筋、管材堆放在基坑边上,例如：浦东某工程的基坑边堆放了近4 0 0 t钢材,增加了挡墙背后的主动土压力,从而加剧了基坑失稳的危险性,因此,在深基坑施工过程中要严格控制地面超载。
3.5支撑结构不合理,施工质量差
目前深基坑平面尺寸越来越大,基坑宽度达数十米甚至上百米,如果采用“十”字形接头,则支撑平面刚度较大；支撑的支点数量少,连接不牢固,有的挖土机在上面工作,造成支撑杆下挠,当弯曲变形到一定程度之后,丧失支撑作用,对基坑稳定造成严重的威胁；支撑间距设计过稀,由于围擦断面较小,结果围擦发生较大的弯曲变形。
3.6围护结构注浆质量差
采用钢板桩或灌注桩作为挡土墙结构,均要求背后用水泥搅拌桩或注浆作防水帷幕。目前因注浆工艺不完善,难以保证注浆均质性,有的堵住了,有的未见注浆体,当基坑开挖以后,沿灌注桩之间有渗水漏水现象,若因基坑外露时间长,其结果使基坑外地下水形成降水漏斗曲线,导致地基土产生不均匀沉降,必然引起周围建筑物开裂、倾斜。
4 地基深基坑边坡维护的对策分析
基于地基深基坑围护中存在以上的问题,笔者拟以下解决对策：
4.1 加强地基深基坑围护结构设计
一方面要有理论作指导,另一方面还要具有丰富的实践经验,必须由施工总承包单位负责,委托有资历的单位进行设计。因此,在设计环节上,一定要委托有资历的设计单位完成设计,施工单位只负责其监督责任。
4.2 检测单位的选择也是很重要的
在地基深基坑围护结构设计的同时,应将监测方案一并考虑,提出监测内容和要求,选择有经验的监测单位实施,不但提供可靠的数据,而且还应具有分析能力及时向总承包方提出建设性意见,以便总承包商即使做出反应,提出整改措施,保证工程顺利进行。
4.3 积极和有关协调部门配合
地基深基坑围护结构设计方案及监测内容,在施工前应由权威性单位进行审查；相邻工程相互影响的工程,有关部门组织协调是非常必要的。这样做到工程相互之间不受影响,避免事后才知道相互影响,造成工程返工。
4.4 严格遵循深基坑施工程序和要求
如先支撑后开挖、先打桩后挖土、基坑内先降水后分层开挖,严禁基坑边超载等。考虑“时控”效应,尽量缩短支撑施工时间。
4.5 建立完善的管理制度
深基坑施工四个环节——设计、施工、监理和监测,必须统一管理,聘请有经验的专家为顾问,也是加强管理的有效措施之一。成立支撑和注浆专业队伍,使支撑系统标准化、专业化,提高深基坑施工水平；对支撑方法、止水技术等方面,研究新的围护结构的形式和相应的技术。
参考文献
[1]顾维伟.浅谈地基深基坑围护及其对策[J]. 科技资讯. 2008(13)
[2]胡丹丹.住宅区深基坑施工现状及对周边环境影响[J]. 民营科技. 2011(08)
[3]张朝东,高小平.合肥地区深基坑支护设计与施工初探[J]. 安徽地质. 2009(04)