建筑工程深基坑施工質量問題和技術措施分析

文/李舸 上海長寧房地產經營有限公司 上海 200336

建筑工程深基坑施工質量問題和技術措施分析

文/李舸 上海長寧房地產經營有限公司 上海 200336

建筑業在我國取得了很大的發展，深基坑的設計與施工技術也越來越發達，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量造成了一定的影響。同時深基坑施工過程中的滲水、塌方及空間受限等問題也會對基坑的穩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施，本文以“繽谷文化休閑廣場二期”項目深基坑施工過程中的施工中的重難點及施工方案為出發進行分析，闡述建筑工程深基坑施工質量問題和應對技術措施。

建筑工程；深基坑；施工；支護

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量等問題，就會對建筑物的后續建設造成嚴重的影響。當空間受限時對人員安全帶來較大隱患。而科學合理的施工方案是解決深基坑施工質量問題的必要條件，也是解決深基坑施工質量和安全問題的重要手段。

繽谷文化休閑廣場二期項目，地下三層（地下室面積22500平米），基坑開挖側正對地鐵2號線，150米長，距離地鐵運行區間軌道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；主體基坑東側有一樓梯間淺坑，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、基坑施工風險及可能存在的問題

1、在繽谷文化休閑廣場二期項目中，對整個基坑圍護的變形量控制要求極為嚴格，要求基坑圍護橫向豎向變形不得超過1厘米。為保證不會影響地鐵的運行，即不能發生軌道沉降，需要參建各方精心的策劃和組織，以保證基坑圍護絕對安全。由于上海的地質條件差，場地1.3米以下就有淺層地表水，往下均為淤泥質粘土，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高之間土層不能有滲透，一旦發生透水將給基坑施工帶來相當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目中，另一個施工難點的是在基坑北側圍護體的正上方有22萬伏超高壓電纜線，因為是裸線，所以無法做到絕緣保護，超高壓電纜線距地面19.7米高，超高壓監測要求高壓線中心8m范圍內不得有任何施工機械，絕對值不得接近以高壓線為圓心的6m范圍，超高壓強大的電場將使機械帶電，會帶來巨大的安全隱患。當基坑圍護采用地下連續墻時，其37米高的鋼筋籠及槽壁加固的35米高的三軸攪拌樁機械都無法施工，塔吊也無法使用。另外還需要考慮大雨時超高壓線發生導電，施工機械距離高壓線太近，將無法滿足施工的絕對安全，這些限制條件，給整個工程的施工技術帶來了巨大的困難和壓力。

3、當圍護體系選用地下連續墻時，應采取必須的措施確保地下連續墻的施工質量，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，有可能造成基坑漏泥、流砂、管涌，進而造成周邊土體變形過大，因此須確保地墻的成槽穩定和接頭的止水，并針對基坑的可能滲漏水及時采取封堵措施以策安全。

4、本工程基坑開挖卸載會造成周邊土體擾動和變形，影響相鄰地鐵設施、老公房及市政管線的安全，因此必須加強對周邊地鐵設施及地下管線的監測，并編制相應的應急預案，必要時采取相應的保護措施。

5、當圍護體系選用地下連續墻時，控制工程施工活動造成的周圍土體擾動，減少周邊地表沉降變形。在整個地下工程施工過程中，須從導墻制作、圍護結構施工、地基加固、工程樁施工、井點降水，直到基坑開挖、樓板澆筑、支撐拆除等各步工序中，都要嚴格控制每步工序施工帶來的對土體擾動造成的土層變形以及對周邊環境的影響。

二、設計與施工應對方案

1、基坑方案的總體設計

1.1 圍護體系

經多方討論研究后決定，針對本項目對變形量控制要求，基坑靠近地鐵設施側的邊長達141m，為減小基坑大面積卸載對相鄰地鐵設施的影響，將主體基坑分成2個區先后施工，本工程①區、②區深坑圍護結構采用地下連續墻，為保護地鐵設施（特別是地鐵車站與運營隧道間的軟弱接頭）及道路下的管線，基坑北側及東西側距離地鐵 50m 范圍內的地墻均為1m厚，同時考慮到北側存在一凈高約 20m 的架空高壓線而無法施工三軸攪拌樁，為保證該側地墻的施工質量并提高其止水性，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區后便于解決施工場地布置問題。待①區地下室施工出±0.00 后開挖②區，待②區地下室施工出±0.00 后開挖③區，這樣平行于地鐵軌道的施工安全風險將大大降低。同時在基坑開挖前對坑底進行降水，同時對坑外淺層水抽水，必須保證降水深度和時間，以免導致圍護外側水位下降過多引起地鐵及老公房的沉降。

各分區圍護結構參數如下表所示：

表1 圍護結構參數表

1.2 支撐體系

本工程基坑均采用明挖順作施工。①區和②區設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，并應用時空效應挖土支護原則，可以較好的控制基坑側向變形。

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

2、施工組織設計

針對基坑北側圍護體的正上方有22萬伏超高壓電纜線，于是我們項目組開始考察有類似施工條件的工程，卻發現上海地區沒有類似高壓線下施工的案例，只得在摸索中前行。經過有關各方多次深入的討論，進行多種施工方案的對比和多種施工機械的對比，采用了如下施工措施：

2.1 降低基坑北側的地面標高2.5米，以滿足施工機械與上方超高壓線的安全距離。

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

2.2 將地下連續墻鋼筋籠分斷施工后再連接

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墻37米的鋼筋籠分成5節籠子，每節之間采用套筒連接，先在地面綁扎拼裝好，再拆開后向下分段吊裝，避免了直接吊裝時鋼筋接頭無法對位的情況。

2.3 精選機械設備

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，吊裝時距高壓線必須大于6.5米。吊放切割箱能確保安全，同時需要特別注意，在吊車內加裝限位裝置，并在吊臂根部同時用鐵鏈加裝限位裝置，以確保吊車抬臂時高度不會大于12.9米，并由信號工隨時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

基坑開挖范圍內第④層淤泥質粘土土質軟弱，具有明顯流變和觸變特性，為控制基坑變形對周邊環境的不利影響，減少對天山路地下管線及路面的影響，在①區和②區基坑外設置2 排Φ350@350樹根樁，樁深8m；在①區和②區基坑內針對軟弱土層設置了Φ850三軸攪拌樁+Φ1200三重管高壓旋噴樁坑內裙邊加固，加固范圍為從第三道支撐底至坑底下5m，以控制圍護結構變形。其中，考慮到基坑北側存在地鐵二號線威寧路站及運營隧道，1m厚地墻區域內裙邊加固寬度為 10m，由于該側有一凈高約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 的范圍內采用Φ1200 三重管高壓旋噴樁加固，深度為7.6m，外側采用TRD進行封邊，深度18.8米。考慮到基坑東側有天原二村民宅存在，該側地墻外側設置兩排拱形Φ400@400樹根樁，樁深20m，在地墻內設置三軸攪拌樁裙邊加固寬度為 8m；其余側間隔設置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 ，至本工程出結構正負零，天原二村距基坑最近的兩個單元亦有2-3cm的均勻沉降。雖讓成本有所增加，這樣的技術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潛水水位；在開挖前必須先埋設好降水井，并應提前三周預降水，降水后基坑內水位應低于開挖面 1m以下，以便于施工，提高出土效率，同時也可以固結坑底土體，提高坑底土體側向抗力系數，減小基坑變形，以保護周邊環境。經計算，本基坑無需降承壓水。為確保降水有效采取以下技術措施：

2.5.1 降水試運行

在開始降水運行之前，準確測定各井口和地面標高，測定靜止水位，安排好抽水設備、電纜及排水管道作試運行，以保證抽水系統完好。抽出來的水應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，坑內的降雨積水應立即排出坑外，盡量減少大氣降水和坑內積水的入滲。

2.5.2 正式運行

①降水運行應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抽水時間，開挖階段的降雨積水由總包派專人負責，及時抽干。

③降水運行階段對壞掉的泵應及時調泵并修整。

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

2.5.3 降水運行注意事項

①所有降水深井的井管口設置醒目標志，做好標識工作，與挖機施工人員做好井管保護工作。挖土時在靠近井管部位時盡可能使用人工扦土，避免對井的損壞。

②降水運行期間，現場實行24小時值班制，值班人員應認真做好各項質量和觀測水位變化的記錄，做到準確齊全。降水運行過程中對降水運行的記錄，對停抽的井應及時測量水位，每天1～2次，降水分包負責將每天的降水運行記錄提交一份給總包及監理，對于水位出現的異常應及時分析整理。

③降水運行階段，電源必須保證，如遇電網停電，須提前二個小時通知，以便及時采取措施，確保降水的效果。

④降水過程中應注重觀測坑內外水位的變化，如有因為地下圍護結構滲漏或其他不明原因而引起的坑位水位下降超過規定值時，應立即控制抽水力度或者停抽。

⑤井點施工要認真進行清孔，填料級配嚴格控制，以確保成井質量。

2.6 土方開挖施工組織

土方的開挖、支撐及墊層施工時應遵循“分層、分塊、留土護壁，對稱、限時、開挖支撐”的總原則，利用時空效應原理，嚴格控制基坑變形。先開挖施工①區，待①區地下三層結構完成后開挖②區。

2.6.1 土方開挖施工中注意點

土方開挖時要隨時進行軸線復核及水平標高測量，注意土面的平整及坑內土體的加固區域。挖土機開挖中嚴禁碰撞棧橋支撐，深井管及加固棧橋所用的鋼立柱。下雨天注意及時的排水和抽水，合理安排明溝及集水井，嚴禁基坑雨水浸泡。

2.6.2 土方開挖階段的應急預案

地下工程由于其本身施工的復雜性及各種地下情況的不確定性，在施工過程中便會存在諸多潛在風險，因此在施工前必須充分估計各種風險情況，以進行防范，化風險于萌芽狀態，同時制定相應的應急預案。

應急預案的實施必須要有完善的快速反應機制、充分的技術準備、充足的物質準備及各參建方足夠的風險意識及信息化施工得以保證。

2.7 施工的監測與監控

本工程施工環境較為復雜，對基坑周邊的深層土體、地鐵設施、地下管線等保護對象的變形及受力情況進行實時監測，對變形及變形速率設置報警值，并將監測數據及時與計算預測值相比較，不斷對施工方案修改。開挖時加強跟蹤監測，以地鐵結構變形監測數據進行挖土施工，要求在施工過程中及時將環境監測報表提交地鐵監護方，原則上臨近地鐵側的地下墻每6-10米設置一根測斜管監測地墻移位。開挖施工期間，現場24小時人員值班，保持與地鐵監護人員信息暢通。

三、結語

通過對“繽谷文化休閑廣場二期項目”的基坑施工條件與施工組織的分析，我們可以了解到，基坑施工也是一項系統性的工程，特別是水文地質條件復雜的地區以及施工空間受限的工程。找出施工重難點是確定施工問題的高發區的前提，根據施工中可能存在的問題，制定出切實可行的施工方案，并且在施工過程中做好圍護、支撐及技術應對措施，不間斷地進行圍護結構體系的監測，根據信息化監測結果調整施工方案，及時應對出現的問題，是解決深基坑施工質量問題的主要措施。同時，我們應在整個施工過程中，把困難想在前面，把每一個風險都考慮到，合理安排施工流程，完善安全管理的制度和措施，把施工組織設計精確到每一個節點，雖然增加了大量的施工措施費和施工周期，但圓滿順利的完成了任務，使得整個工程具有切實的可操作性。這個項目也得到了質監站和建委的一致好評，認為我們在技術措施、質量控制、安全防護方面策劃周密，組織得當。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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