談大型深基坑施工

秦鵬程

(大同煤礦集團宏遠工程建設有限責任公司，山西大同 037003)

0 引言

我國城市建設和城鎮化進入到一個新的階段，一線、二線，甚至三線城市土地寸土寸金，供應極其緊張。以現實的科技發展水平為依托，設計人員不斷向空中和地下尋找土地充分利用的空間。高層及超高層的公共建筑或居住建筑如雨后春筍大量涌現，不僅地上高度不斷增加，地下部分埋深也隨之不斷增大。因此，地下部分的建筑基礎體型的增大和深度加深，使基坑施工進入到深基坑施工。由于這些基坑形式多樣，開挖很深，再結合周邊環境及建筑物影響，這就對施工技術和理論都有新的要求，尤其對基坑支護的要求更高。因此，我們必須非常重視深基坑施工技術的研究和應用。

1 我國深基坑工程特點

基坑工程歸類于巖土工程，因此，支護體系的設計根據結構極限狀態必須按承載力極限狀態和正常使用極限狀態分別計算，并且選用對應的側壁安全等級和重要性系數，并時刻觀察結構本身的水平位移及由于地下水位變化可能引起周圍建筑物的水平向或豎向位移。尤其注意基坑保護，防止地表水和地下水滲漏。1)地域性。我國幅員遼闊，不同地域的地質條件和水文條件差異很大，即使同一地區也存在著很大的差異。因此基坑工程實施應根據具體工程問題采用不同的設計和施工方案。2)獨特性。因建筑產品的不可移動性，不同建筑物所處位置的地質、水文、環境、周邊建筑等都不相同，用統一的規定和標準不切實際，因此在工程實踐中應結合實際，采用符合其自身特點的技術方法。3)系統性。基坑工程涵蓋了巖土工程、結構工程、環境工程、施工技術等多種學科，是一項復雜且有機統一的系統工程，因此必須加強交叉學科之間的學習和研究，與工程實踐相結合。4)受時空效應影響。基坑的穩定性和變形受基坑的平面和深度(空間)影響很大，并且開挖后的基坑的土體壓力隨時間而發生變化(時間)，因此在深基坑施工時必須特別注意時空效應的影響。5)影響環境。深基坑施工中對環境的影響表現在兩個方面:a.土方開挖、土體壓力和地下水位的變化對環境本身的影響;b.土體和地下水位的變化對周圍建筑和地下管網的安全性、穩定性及正常使用的影響。6)工期緊和質量高。深基坑工程在符合規范、規程規定和科學管理的基礎上，盡可能縮短工期，一方面可以減弱時空效應的影響，另一方面可以減輕對環境的影響。同時，深基坑施工的質量保證是整個結構質量保證的基礎，質量保障必須高標準，嚴要求。7)事故多，風險高。基坑工程屬于臨時工程，有的施工單位重視度不夠，尤其基坑開挖后，不確定因素很可能出現，如自然環境，天氣變化等，很可能伴隨事故發生。因此基坑施工中必須加強管理，避免事故，降低風險。

2 深基坑工程的施工要點

大型深基坑工程作業面積大，對施工人員、施工技術、施工裝備水平要求較高。必須做好施工前期準備工作，確定施工過程中技術保障、安全保障、質量保障措施，制定應對不確定因素出現的預案等等。

1)做好做細前期勘察工作。前期現場勘察和取樣工作是后續施工方案確定的基礎，這一階段工作提供的信息越準確，基坑開挖和支護方案的確定就越科學、越合理。基坑工程勘察流程見圖1。

2)確定開挖方案、支護方案、環保措施、技術經濟分析。開挖、支護、環保、技術經濟分析流程見圖2。

圖1 基坑工程勘察工作流程圖

圖2 開挖、支護、環保、技術經濟分析流程圖

3)施工實施。

a.支護。工程中常用的支護方式有土體加固水泥墻、排樁、地下連續墻、土釘墻等，不同的支護方式所適合的場地條件和施工工藝是不同的，但無論何種支護方式，其功能無非有以下幾種:擋水:以防止地表水或地下水對基坑穩定性的影響。支撐:提供足夠支撐以限制基坑側壁位移不超過限值。擋土:形成受力體系抵抗基坑側壁土壓力。

b.開挖。對于大型深基坑來說，開挖工藝很重要，一般采用分層機械開挖。在開挖過程中隨時對邊線邊坡觀察，一是防止出現較大誤差，二是發現特殊情況如斷層、洞穴、古墓等及時上報處置。若周邊建筑基礎埋深較深，還應采取加固措施，防止對其產生影響。土方堆運規劃合理，防止對基坑和環境產生不利影響。

c.排水。對于大型深基坑，往往地下水位較高，地下水滲入不僅加大施工難度，而且會造成邊坡破壞甚至塌方。地基土在水的浸泡下會發生變化，甚至影響建筑物的整體安全。因此在開挖前或開挖過程中要進行降水排水。方式多用井點降水。施工時應通盤考慮，既做到保證土體的強度和變形、坑底土體穩定，還要保證對周邊環境不產生不利影響。降水排水過程監控到位，防止安全事故發生。

3 深基坑工程破壞形式分析

深基坑開挖中，由于坑內外土壓力差的增大使支護結構變形超過限制而破壞。包括強度破壞與穩定破壞兩種主要形式。

1)支護受彎破壞(見圖3)。強度破壞。主要由于支護結構強度不足，應從支撐、拉錨、墻體截面幾個方面分析。

2)支護傾斜(見圖4)。強度破壞。主要由外載突然增大引起支護結構強度破壞。

3)管涌(見圖5)。土體穩定破壞。坑內外水頭壓力差過大引起。

圖3 支護受彎破壞

圖4 支護傾斜

圖5 管涌

4)坑底隆起(見圖6)。土體穩定破壞。坑底土體回彈或周邊土體自重作用引起。

5)支護整體失穩(見圖7)。結構穩定破壞。支護結構嵌土深度較小或坑內被動土壓力過大引起。

圖7 支護整體失穩

圖6 坑底隆起

4 深基坑工程質量保證措施

深基坑工程是復雜的系統工程，我們必須從建設單位、勘察單位、設計單位、施工單位、監理單位等幾方面入手，以影響工程質量的各個因素為基礎進行分解，以全面質量管理理論為指導，層層負責，制定出具體的質量保證體系和措施，保證深基坑工程的整體質量，進而為建筑物整體質量的保證打下堅實的基礎。

5 結語

隨著深基坑工程實踐越來越多，工程技術人員的理論素養也隨之提高，工程經驗逐漸豐富，在深基坑工程實踐中不斷總結、學習，借助先進的科學技術和分析方法，既可以實現良好的經濟效益，更可實現建筑施工技術的創新發展。

[1] 劉 瑢.基于風險管理的深基坑工程施工預警系統研究[D].南京:東南大學，2006.

[2] 趙志緒，應惠清.簡明深基坑工程設計施工手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，1999.

[3] 徐至鈞.深基坑與邊坡支護工程設計施工經驗錄[M].上海:同濟大學出版社，2011.

[4] 中國土木工程學會土力學及巖土工程分會.深基坑支護技術指南[M].北京:中國建筑工業出版社，2012.