建筑工程深基坑施工質(zhì)量問題和技術(shù)措施分析

李舸

【摘要】建筑業(yè)在我國取得了很大的發(fā)展，深基坑的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)也越來越發(fā)達(dá)，但深基坑施工過程中仍然存在很多的問題，對建筑物的整體施工質(zhì)量造成了一定的影響。同時(shí)深基坑施工過程中的滲水、塌方及空間受限等問題也會(huì)對基坑的穩(wěn)定以及施工人員的人身安全造成很大的威脅，為確保深基坑施工的順利實(shí)施，本文以“繽谷文化休閑廣場二期”項(xiàng)目深基坑施工過程中的施工中的重難點(diǎn)及施工方案為出發(fā)進(jìn)行分析，闡述建筑工程深基坑施工質(zhì)量問題和應(yīng)對技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；深基坑；施工；支護(hù)

基坑工程施工是建筑工程施工的重要組成部分，深基坑施工過程中如果存在質(zhì)量等問題，就會(huì)對建筑物的后續(xù)建設(shè)造成嚴(yán)重的影響。當(dāng)空間受限時(shí)對人員安全帶來較大隱患。而科學(xué)合理的施工方案是解決深基坑施工質(zhì)量問題的必要條件，也是解決深基坑施工質(zhì)量和安全問題的重要手段。

繽谷文化休閑廣場二期項(xiàng)目，地下三層（地下室面積22500平米），基坑開挖側(cè)正對地鐵2號(hào)線，150米長，距離地鐵運(yùn)行區(qū)間軌道31-35米不等。主體基坑開挖面積約7400m2， 基坑周長約388m，開挖深度約13.5～14.5m；主體基坑?xùn)|側(cè)有一樓梯間淺坑，開挖面積約 30m2，基坑周長約16m，開挖深度約 5.2m。

圖1 基坑總平面圖

一、基坑施工風(fēng)險(xiǎn)及可能存在的問題

1、在繽谷文化休閑廣場二期項(xiàng)目中，對整個(gè)基坑圍護(hù)的變形量控制要求極為嚴(yán)格，要求基坑圍護(hù)橫向豎向變形不得超過1厘米。為保證不會(huì)影響地鐵的運(yùn)行，即不能發(fā)生軌道沉降，需要參建各方精心的策劃和組織，以保證基坑圍護(hù)絕對安全。由于上海的地質(zhì)條件差，場地1.3米以下就有淺層地表水，往下均為淤泥質(zhì)粘土，含水量較大，地下30米開始有承壓水，也必須保證坑底至承壓水的標(biāo)高之間土層不能有滲透，一旦發(fā)生透水將給基坑施工帶來相當(dāng)大的難度且將影響地鐵軌道的沉降。

2、在繽谷文化休閑廣場二期項(xiàng)目中，另一個(gè)施工難點(diǎn)的是在基坑北側(cè)圍護(hù)體的正上方有22萬伏超高壓電纜線，因?yàn)槭锹憔€，所以無法做到絕緣保護(hù)，超高壓電纜線距地面19.7米高，超高壓監(jiān)測要求高壓線中心8m范圍內(nèi)不得有任何施工機(jī)械，絕對值不得接近以高壓線為圓心的6m范圍，超高壓強(qiáng)大的電場將使機(jī)械帶電，會(huì)帶來巨大的安全隱患。當(dāng)基坑圍護(hù)采用地下連續(xù)墻時(shí)，其37米高的鋼筋籠及槽壁加固的35米高的三軸攪拌樁機(jī)械都無法施工，塔吊也無法使用。另外還需要考慮大雨時(shí)超高壓線發(fā)生導(dǎo)電，施工機(jī)械距離高壓線太近，將無法滿足施工的絕對安全，這些限制條件，給整個(gè)工程的施工技術(shù)帶來了巨大的困難和壓力。

3、當(dāng)圍護(hù)體系選用地下連續(xù)墻時(shí)，應(yīng)采取必須的措施確保地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，避免地墻槽壁坍塌和接頭的滲漏水，開挖中如止水、堵漏水不及時(shí)，有可能造成基坑漏泥、流砂、管涌，進(jìn)而造成周邊土體變形過大，因此須確保地墻的成槽穩(wěn)定和接頭的止水，并針對基坑的可能滲漏水及時(shí)采取封堵措施以策安全。

4、本工程基坑開挖卸載會(huì)造成周邊土體擾動(dòng)和變形，影響相鄰地鐵設(shè)施、老公房及市政管線的安全，因此必須加強(qiáng)對周邊地鐵設(shè)施及地下管線的監(jiān)測，并編制相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，必要時(shí)采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

5、當(dāng)圍護(hù)體系選用地下連續(xù)墻時(shí)，控制工程施工活動(dòng)造成的周圍土體擾動(dòng)，減少周邊地表沉降變形。在整個(gè)地下工程施工過程中，須從導(dǎo)墻制作、圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、地基加固、工程樁施工、井點(diǎn)降水，直到基坑開挖、樓板澆筑、支撐拆除等各步工序中，都要嚴(yán)格控制每步工序施工帶來的對土體擾動(dòng)造成的土層變形以及對周邊環(huán)境的影響。

二、設(shè)計(jì)與施工應(yīng)對方案

1、基坑方案的總體設(shè)計(jì)

1.1圍護(hù)體系

經(jīng)多方討論研究后決定，針對本項(xiàng)目對變形量控制要求，基坑靠近地鐵設(shè)施側(cè)的邊長達(dá) 141m，為減小基坑大面積卸載對相鄰地鐵設(shè)施的影響，將主體基坑分成2個(gè)區(qū)先后施工，本工程①區(qū)、②區(qū)深坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，為保護(hù)地鐵設(shè)施（特別是地鐵車站與運(yùn)營隧道間的軟弱接頭）及道路下的管線，基坑北側(cè)及東西側(cè)距離地鐵 50m 范圍內(nèi)的地墻均為1m厚，同時(shí)考慮到北側(cè)存在一凈高約 20m 的架空高壓線而無法施工三軸攪拌樁，為保證該側(cè)地墻的施工質(zhì)量并提高其止水性，采用 TRD 工法槽壁加固，深度與地墻相同；其余部分地墻均為 0.8m 厚，無槽壁加固，地墻接頭處均采用柔性接口。

將主體基坑分成東西兩個(gè)區(qū)后便于解決施工場地布置問題。待①區(qū)地下室施工出±0.00 后開挖②區(qū)，待②區(qū)地下室施工出±0.00 后開挖③區(qū)，這樣平行于地鐵軌道的施工安全風(fēng)險(xiǎn)將大大降低。同時(shí)在基坑開挖前對坑底進(jìn)行降水，同時(shí)對坑外淺層水抽水，必須保證降水深度和時(shí)間，以免導(dǎo)致圍護(hù)外側(cè)水位下降過多引起地鐵及老公房的沉降。

各分區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表所示：

表1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)表

1.2支撐體系

本工程基坑均采用明挖順作施工。①區(qū)和②區(qū)設(shè)置三道鋼筋混凝土支撐，均采用對撐+邊桁架的布置形式，支撐體系剛度大，并應(yīng)用時(shí)空效應(yīng)挖土支護(hù)原則，可以較好的控制基坑側(cè)向變形。

①區(qū)和②區(qū)800厚地墻處設(shè)置800×1000頂圈梁，1000 厚地墻且放坡處設(shè)置 1000×2000 頂圈梁，1000 厚地墻無放坡處設(shè)置 1000×1000 頂圈梁；第二道、第三道支撐處設(shè)置1200×1000砼圍檁。

2、施工組織設(shè)計(jì)

針對基坑北側(cè)圍護(hù)體的正上方有22萬伏超高壓電纜線，于是我們項(xiàng)目組開始考察有類似施工條件的工程，卻發(fā)現(xiàn)上海地區(qū)沒有類似高壓線下施工的案例，只得在摸索中前行。經(jīng)過有關(guān)各方多次深入的討論，進(jìn)行多種施工方案的對比和多種施工機(jī)械的對比，采用了如下施工措施：

2.1降低基坑北側(cè)的地面標(biāo)高2.5米，以滿足施工機(jī)械與上方超高壓線的安全距離。

當(dāng)圍護(hù)體系選用地下連續(xù)墻時(shí)，由于地下連續(xù)墻的施工時(shí)間較長，為確保槽壁的穩(wěn)固，槽壁加固及坑底加固選用目前最先進(jìn)的TRD（深層攪拌水泥地下連續(xù)墻）施工法，該機(jī)械只有11米高，且地下成墻質(zhì)量相當(dāng)高，無論是在垂直度，平整度，無限抗壓強(qiáng)度方面都有相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量保證。即便如此，施工機(jī)械仍然距離高壓線太近，無法滿足施工的絕對安全。于是我們在整個(gè)基坑周圍先做一周圈樹根樁，而后將北側(cè)半個(gè)基坑降低土方深2.5米，而后在新的地面標(biāo)高上再開始圍護(hù)體系的施工，以保證所有施工機(jī)械與超高壓線的絕對安全距離。

2.2將地下連續(xù)墻鋼筋籠分?jǐn)嗍┕ず笤龠B接

因施工場地上方22萬伏超高壓電纜線影響，我們采用了將地下連續(xù)墻37米的鋼筋籠分成5節(jié)籠子，每節(jié)之間采用套筒連接，先在地面綁扎拼裝好，再拆開后向下分段吊裝，避免了直接吊裝時(shí)鋼筋接頭無法對位的情況。

2.3精選機(jī)械設(shè)備

考慮到超高壓線的問題，在TRD及成槽施工過程中需選用特殊吊車（局部需要改裝），吊車頂至地坪高度不得大于12.9米，吊裝時(shí)距高壓線必須大于6.5米。吊放切割箱能確保安全，同時(shí)需要特別注意，在吊車內(nèi)加裝限位裝置，并在吊臂根部同時(shí)用鐵鏈加裝限位裝置，以確保吊車抬臂時(shí)高度不會(huì)大于12.9米，并由信號(hào)工隨時(shí)觀察吊臂的高度和限位情況，以提醒駕駛員。

2.4基坑加固施工組織

基坑開挖范圍內(nèi)第④層淤泥質(zhì)粘土土質(zhì)軟弱，具有明顯流變和觸變特性，為控制基坑變形對周邊環(huán)境的不利影響，減少對天山路地下管線及路面的影響，在①區(qū)和②區(qū)基坑外設(shè)置2排Φ350@350樹根樁，樁深8m；在①區(qū)和②區(qū)基坑內(nèi)針對軟弱土層設(shè)置了Φ850三軸攪拌樁+Φ1200三重管高壓旋噴樁坑內(nèi)裙邊加固，加固范圍為從第三道支撐底至坑底下5m，以控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。其中，考慮到基坑北側(cè)存在地鐵二號(hào)線威寧路站及運(yùn)營隧道，1m厚地墻區(qū)域內(nèi)裙邊加固寬度為 10m，由于該側(cè)有一凈高約20m 的架空高壓線存在而無法施工三軸攪拌樁，因而距離高壓線水平距離小于6m 的范圍內(nèi)采用Φ1200 三重管高壓旋噴樁加固，深度為7.6m，外側(cè)采用TRD進(jìn)行封邊，深度18.8米。考慮到基坑?xùn)|側(cè)有天原二村民宅存在，該側(cè)地墻外側(cè)設(shè)置兩排拱形Φ400@400樹根樁，樁深20m，在地墻內(nèi)設(shè)置三軸攪拌樁裙邊加固寬度為 8m；其余側(cè)間隔設(shè)置6m寬、10m 長的三軸攪拌樁加固墩。后來開挖過程中證明，這樣的防護(hù)措施還是非常有必要的，由于基坑距離天原二村的老公房最近處15米 ，至本工程出結(jié)構(gòu)正負(fù)零，天原二村距基坑最近的兩個(gè)單元亦有2-3cm的均勻沉降。雖讓成本有所增加，這樣的技術(shù)措施仍是非常重要且物有所值的。

2.5降水施工組織

本工程采用真空深井泵降低坑內(nèi)潛水水位；在開挖前必須先埋設(shè)好降水井，并應(yīng)提前三周預(yù)降水，降水后基坑內(nèi)水位應(yīng)低于開挖面 1m 以下，以便于施工，提高出土效率，同時(shí)也可以固結(jié)坑底土體，提高坑底土體側(cè)向抗力系數(shù)，減小基坑變形，以保護(hù)周邊環(huán)境。經(jīng)計(jì)算，本基坑無需降承壓水。為確保降水有效采取以下技術(shù)措施：

2.5.1 降水試運(yùn)行

在開始降水運(yùn)行之前，準(zhǔn)確測定各井口和地面標(biāo)高，測定靜止水位，安排好抽水設(shè)備、電纜及排水管道作試運(yùn)行，以保證抽水系統(tǒng)完好。抽出來的水應(yīng)排入場外市政管道中，以免抽出的水就地回滲，影響降水效果，坑內(nèi)的降雨積水應(yīng)立即排出坑外，盡量減少大氣降水和坑內(nèi)積水的入滲。

2.5.2 正式運(yùn)行

①降水運(yùn)行應(yīng)與基坑開挖施工互相配合。

②在開挖前提前抽水，開挖前須保證有三周左右的預(yù)抽水時(shí)間，開挖階段的降雨積水由總包派專人負(fù)責(zé)，及時(shí)抽干。

③降水運(yùn)行階段對壞掉的泵應(yīng)及時(shí)調(diào)泵并修整。

④降水階段開始時(shí)排在上部支撐平臺(tái)上，隨著施工進(jìn)程和降壓深井的運(yùn)行，疏干深井井管可以割下去，井管暴露部分隨開挖進(jìn)度分層分割并回收。當(dāng)基坑開挖到底后，疏干深井直接拔除，直接混凝土墊層封井處理。

2.5.3 降水運(yùn)行注意事項(xiàng)

①所有降水深井的井管口設(shè)置醒目標(biāo)志，做好標(biāo)識(shí)工作，與挖機(jī)施工人員做好井管保護(hù)工作。挖土?xí)r在靠近井管部位時(shí)盡可能使用人工扦土，避免對井的損壞。

②降水運(yùn)行期間，現(xiàn)場實(shí)行24小時(shí)值班制，值班人員應(yīng)認(rèn)真做好各項(xiàng)質(zhì)量和觀測水位變化的記錄，做到準(zhǔn)確齊全。降水運(yùn)行過程中對降水運(yùn)行的記錄，對停抽的井應(yīng)及時(shí)測量水位，每天1～2次，降水分包負(fù)責(zé)將每天的降水運(yùn)行記錄提交一份給總包及監(jiān)理，對于水位出現(xiàn)的異常應(yīng)及時(shí)分析整理。

③降水運(yùn)行階段，電源必須保證，如遇電網(wǎng)停電，須提前二個(gè)小時(shí)通知，以便及時(shí)采取措施，確保降水的效果。

④降水過程中應(yīng)注重觀測坑內(nèi)外水位的變化，如有因?yàn)榈叵聡o(hù)結(jié)構(gòu)滲漏或其他不明原因而引起的坑位水位下降超過規(guī)定值時(shí)，應(yīng)立即控制抽水力度或者停抽。

⑤井點(diǎn)施工要認(rèn)真進(jìn)行清孔，填料級(jí)配嚴(yán)格控制，以確保成井質(zhì)量。

2.6土方開挖施工組織

土方的開挖、支撐及墊層施工時(shí)應(yīng)遵循“分層、分塊、留土護(hù)壁，對稱、限時(shí)、開挖支撐”的總原則，利用時(shí)空效應(yīng)原理，嚴(yán)格控制基坑變形。先開挖施工①區(qū)，待①區(qū)地下三層結(jié)構(gòu)完成后開挖②區(qū)。

2.6.1土方開挖施工中注意點(diǎn)

土方開挖時(shí)要隨時(shí)進(jìn)行軸線復(fù)核及水平標(biāo)高測量，注意土面的平整及坑內(nèi)土體的加固區(qū)域。挖土機(jī)開挖中嚴(yán)禁碰撞棧橋支撐，深井管及加固棧橋所用的鋼立柱。下雨天注意及時(shí)的排水和抽水，合理安排明溝及集水井，嚴(yán)禁基坑雨水浸泡。

2.6.2土方開挖階段的應(yīng)急預(yù)案

地下工程由于其本身施工的復(fù)雜性及各種地下情況的不確定性，在施工過程中便會(huì)存在諸多潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此在施工前必須充分估計(jì)各種風(fēng)險(xiǎn)情況，以進(jìn)行防范，化風(fēng)險(xiǎn)于萌芽狀態(tài)，同時(shí)制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

應(yīng)急預(yù)案的實(shí)施必須要有完善的快速反應(yīng)機(jī)制、充分的技術(shù)準(zhǔn)備、充足的物質(zhì)準(zhǔn)備及各參建方足夠的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)及信息化施工得以保證。

2.7施工的監(jiān)測與監(jiān)控

本工程施工環(huán)境較為復(fù)雜，對基坑周邊的深層土體、地鐵設(shè)施、地下管線等保護(hù)對象的變形及受力情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對變形及變形速率設(shè)置報(bào)警值，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)與計(jì)算預(yù)測值相比較，不斷對施工方案修改。開挖時(shí)加強(qiáng)跟蹤監(jiān)測，以地鐵結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行挖土施工，要求在施工過程中及時(shí)將環(huán)境監(jiān)測報(bào)表提交地鐵監(jiān)護(hù)方，原則上臨近地鐵側(cè)的地下墻每6-10米設(shè)置一根測斜管監(jiān)測地墻移位。開挖施工期間，現(xiàn)場24小時(shí)人員值班，保持與地鐵監(jiān)護(hù)人員信息暢通。

三、結(jié)語

通過對“繽谷文化休閑廣場二期項(xiàng)目”的基坑施工條件與施工組織的分析，我們可以了解到，基坑施工也是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，特別是水文地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)以及施工空間受限的工程。找出施工重難點(diǎn)是確定施工問題的高發(fā)區(qū)的前提，根據(jù)施工中可能存在的問題，制定出切實(shí)可行的施工方案，并且在施工過程中做好圍護(hù)、支撐及技術(shù)應(yīng)對措施，不間斷地進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的監(jiān)測，根據(jù)信息化監(jiān)測結(jié)果調(diào)整施工方案，及時(shí)應(yīng)對出現(xiàn)的問題，是解決深基坑施工質(zhì)量問題的主要措施。同時(shí)，我們應(yīng)在整個(gè)施工過程中，把困難想在前面，把每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)都考慮到，合理安排施工流程，完善安全管理的制度和措施，把施工組織設(shè)計(jì)精確到每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，雖然增加了大量的施工措施費(fèi)和施工周期，但圓滿順利的完成了任務(wù)，使得整個(gè)工程具有切實(shí)的可操作性。這個(gè)項(xiàng)目也得到了質(zhì)監(jiān)站和建委的一致好評，認(rèn)為我們在技術(shù)措施、質(zhì)量控制、安全防護(hù)方面策劃周密，組織得當(dāng)。雖然付出了大量的心血，但能得到好評，仍是非常欣慰。

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