深基坑工程施工技术

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1、深基坑工程施工技术的 发展与综合述评,王爱勋 教授级高级工程师 武汉建工(集团)有限公司 总工程师 武 汉 建 工 股 份 有 限 公 司 二O一0年十月十二日,目 录,一、概 述 二、深基坑工程施工方案的编制 三、深基坑工程施工工艺与质量要求 四、典型工程案例及分析,一、概 述,深基坑工程是一项风险性工程，是一门综合性很强的新型学科，它涉及工程地质、土力学、基础工程、结构工程、结构力学、施工技术、土与结构的共同作用以及环境岩土工程等多门学科，是理论上尚待进一步发展的具有综合性和交叉性的技术学科。深基坑工程大多是临时性工程，经费限制很紧，而影响因素、不确定性因素又很多，例如地质条件、水文情况、

2、具体工程要求、气候变化的影响、施工顺序及管理、场地周围环境等等。深基坑工程的设计与施工既要保证整个支护结构在施工过程中的安全，又要控制支护结构及其周围土体的变形，保证周围环境（相邻建筑物及地下公共设施等）的安全。,在保证安全前提下，设计要合理，又能节约造价、方便施工、缩短工期。要提高基坑工程的设计与施工水平，必须正确选择土压力、计算方法和参数，选择合理的支护结构体系，同时还要有丰富的设计和施工经验。 基坑工程的主要作用与目的在于：满足地下工程施工空间要求及安全；保证主体工程地基及桩基安全；保证基坑周边的环境安全。 基坑工程施工问题应该是由来已久，现代深基坑工程施工技术的大发展则是从20世纪80

3、年代开始的，经过近三十年的发展，当前常用的深基坑支护技术如表1所示。,常见基坑支护分类及适用条件 表1,常见基坑支护分类及适用条件 续表1,常见基坑支护分类及适用条件 续表1,常见基坑支护分类及适用条件 续表1,常见基坑支护方式施工图片见附图,纯粹从深基坑工程的施工技术来看，虽然当前的施工技术已取得了很大的发展，但以下的施工技术与管理问题还是经常遇到。首先是对深基坑工程施工的认识问题，总认为它是临时工程，因而就能省则省，思想上也重视不够；其次是对施工方案的编制上较为马虎，往往内容不全，可操作性不强；再就是对施工技术及其质量要求的认识不够，对应急预案及应有的抢险措施准备不充分。,二、深基坑工程施

4、工方案的编制,施工方案的优劣是决定深基坑工程成败的关键，因此深基坑施工方案的编制十分重要。 2.1 施工方案的编制依据： (1) 深基坑工程设计方案； (2) 工程地质、水文地质勘察报告； (3) 工程设计图纸； (4) 建设方招（投）标文件、工程合同及有关要求； (5) 场区周边建（构）筑物、道路、地下管线等分布情况及结构特征； (6) 国家、地方现行有关标准、规范及有关的管理规定等。,2.2 编制施工方案之前，必须对基坑周边环境进行详细调查，主要应包括以下内容： (1) 查明影响范围内建(构)筑物的结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载大小及上部结构现状，并应注意留下相应的证据，必要时尚

5、应请权威部门进行相应的鉴定； (2) 查明基坑周边的各类地下设施，包括上、下水、电缆、煤气、污水、雨水、热力管线或管道的分布和性状； (3) 查明场地周围和邻近地区地表水汇流、排污情况，地下水管渗漏情况以及对基坑开挖的影响程度； (4) 查明基坑四周道路的距离及车辆荷重情况； (5) 了解施工期间的本地历年的雨水等气候情况并进行适当分析。,2.3 施工方案的主要内容： (1) 工程概况。主要是描述清楚深基坑工程的基本情况以及地下结构部分的设计情况。 (2) 周边环境情况及工程地质、水文地质情况。 (3) 深基坑工程设计方案应已通过专家论证审查，此处应概括性地加以介绍，以明确基坑支护设计涵括的主

6、要内容。 (4) 工程实施目标管理和施工部署，包括工程实施目标、项目组织机构、施工部署。 (5) 施工准备：包括施工机械、主要材料设备、劳动力组织。 (6) 主要施工方法及质量保障措施，含支护结构、止水帷幕、降排水、土方开挖与回填、支撑安装与拆除等。 (7) 施工进度计划及工期保证措施。 (8) 施工监测及应急抢险措施。 (9) 其他的技术与管理组织措施，如安全生产、文明施工、环境保护等。 (10) 其他所应附的详细专项方案。,2.4 需要特别强调的几个专项施工方案 虽说已经编制了深基坑工程施工方案，但对深基坑工程的土方开挖、施工塔吊的布置及运行控制、基坑监测以及深基坑施工过程的应急抢险等还必

7、须编制详尽的专项施工方案，以上这些专项施工方案都是对深基坑施工具有重大影响的，必须十分认真的对待。,(1 ) 深基坑工程土方开挖专项方案,几乎所有出现险情的深基坑工程都与土方开挖不符合要求或不完全符合要求有关系，因此说，我们必须树立基坑土方开挖是保证深基坑工程施工顺利进行的关键程序之一的意识。 首先基坑开挖应根据基坑工程设计文件要求（如支护结构型式、降排水等），该工程的结构形式（如工程桩类型、承台布置情况等），基坑深度、工程地质水文条件、气候条件、周边环境、施工方法、施工工期和地面荷载等有关资料，确定切实可行的基坑开挖方案。,其次基坑开挖方案的主要内容应包括：支护结构的龄期、机械设备的选择、基

8、坑开挖时间的安排，分层开挖深度及开挖顺序、坡道位置和车辆进出场道路，施工进度和劳动力组织安排，质量和安全措施等。土方开挖应充分考虑时空效应，合理确定土方分层开挖层数、每层分段数量，分段开挖的时间限制等，且注意必须与基坑支护的设计工况保持一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。（注意此条是GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范规定的强条）。,最后基坑开挖过程中，除应严格按照制定的经过审批的方案执行外，尚应注意如下的几个关键点：一是基坑开挖时，应对平面控制桩、水准点、基坑平面布置、水平标高、边坡高度等经常复测检查；二是基坑周围地面应进行防水、排水处理，严防雨

9、水等地面积水浸入基坑周边土体；三是基坑底及坑壁应留150300厚土层，由人工挖掘修整，开挖层应设集水坑，及时用泵排除坑底积水；四是软土基坑必须分层均衡开挖，层高不宜超过1m，在开挖至支撑立柱桩和工程桩附近时，应注意对立柱和工程桩的保护，如采用人工清除立柱或工程桩四周的土体，避免其受到附加的侧向压力，还应注意对上层支撑、支护结构、降水设施等的保护；五是开挖到底后，应及时清底验槽，减少其暴露时间，防止地基土原状结构受到破坏。,(2 ) 施工塔吊的布置 对布置在基坑边坡上的塔吊，除满足塔吊设计的基本要求外，尚应充分分析其对边坡的影响，此点往往是容易被忽视的。 (3 ) 深基坑监测专项方案 基坑监测是

10、指在基坑开挖和地下工程施工过程中，对基坑岩土性状、支护结构变位和周围环境条件的变化，进行各种观测及分析工作，并将观测结果及时反馈，以指导设计与施工。基坑开挖前应作出系统的开挖监测方案。其主要内容应包括：监测目的、监测项目、监控预警值、监测方法及精度要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信息反馈系统等。,基坑监测的对象应包括：1支护结构, 2地下水状况, 3基坑底部及周围土体, 4周围建（构）筑物, 5周围地铁、水管、排污管、电缆、煤气管等重要地下设施，6周围城市道路上面等，7其他应监测的对象.基坑工程的监测项目应与基坑工程设计,施工方案相匹配.应针对监测对象的关键部位,做到重点观

11、测,项目配套并形成有效的完整的监测系统. 一般情况下，至少应考虑到从基坑边缘以外13倍基坑开挖深度范围内需要保护的物体；另有深井降水时，尚应按抽水的影响半径进行考虑。基坑监测项目可参照表2。,基坑工程监测项目表 表2,基坑工程监测项目表 续表2,基坑工程施工的前提是确保支护结构安全和周围环境安全，从而实现地下工程的安全施工，因此基坑变形的监控值当设计有指标要求时，以设计要求为依据，当设计无明确要求时，基坑变形的监控值应按表3执行。基坑监测应以仪器观测为主，目测为辅，多种观测方法互为补充，互相验证，保证现场监测结果能够及时、真实、准确地反映基坑工程的运行状况。此处需要特别强调的是，在基坑土方开挖

12、和地下工程施工过程中，目测巡视往往是最容易发现险情预兆的，因此目测巡视必须要作为基坑工程施工过程中确保安全的一个重要管理手段来贯彻执行。,基坑工程变形监控值（） 表3,基坑工程施工结束时，负责基坑监测的单位应提交完整的基坑工程监测报告，报告内容包括：(1)工程概况；(2)基坑监测方案，包括监测依据、监测项目和各测点的平面和立面布置图；(3)采用的仪器设备和监测方法，监测精度与监测周期等；(4)监测数据处理方法和监测结果过程曲线；(5)监测结果评价，以及对设计施工的反馈与建议。对那些施工周期较长的，或是特大型深基坑工程，或是遇有特殊情况下时，尚应在深基坑工程施工过程中视具体情况提供阶段性的基坑监

13、测报告。,(4 ) 应急抢险方案 深基坑工程本身的特定性以及其施工过程中大量存在的不确定性，使其成为一项风险性较大的工程，因此每一项深基坑工程施工之前均应分析其风险，确定其危险源，并进行相应的评估，从而有针对性地制定应急预案，这包括有组织上、人财物的保证上以及技术处理措施上和管理上的措施。这也是确保深基坑工程施工安全的重要措施之一。此外，前面已经提到过深基坑工程施工之前，必须对周围环境进行详细的调查，此处还要强调的是，作为施工单位还要注意对之前之后及过程中的环境变化留下科学的、客观的证明，必要时，一定要注意请相关权威部分进行诸如危房鉴定等相关程序，留下合理合法的客观资料。,基坑工程发生病害事故

14、时 ，应查明其确切原因，对基坑相邻建（构）筑物、道路及地下管线造成的危害程度，以便采取有效措施进行抢救处理；在制定基坑病害事故处理方案时，不仅要对基坑事故能进行有效抢救，还要对周边建（构）筑物、地下管线、道路及相邻基坑等进行有效保护，防止事故病害的进一步扩大；此外还应注意及时迅速地组织抢救，避免丧失抢救时机，酿成更为严重的后果。表4列出了基坑施工中部分常见异常情况的处理措施，可供参考。,基坑施工中异常情况的处理措施 表4,基坑施工中异常情况的处理措施 续 表4,基坑施工中异常情况的处理措施 续 表4,基坑施工中异常情况的处理措施 续 表4,基坑施工中异常情况的处理措施 续 表4,三、深基坑工程

15、施工工艺 与质量要求,深基坑工程施工包括各种支护结构、隔渗设施、降水井及抽排水和土方开挖的实施。总体而言，基坑工程的各部分施工工艺与我们的正常的施工工艺是相同的，当然由于是用作基坑支护，也还具有一些不同的特色，以下主要就此方面进行概要性的总结。,3.1 一般应掌握的施工要点： （1） 深基坑工程施工前应了解基坑周边的地表水以及场地的地下水情况，做好坑周及坑内的明水排放，以及坑周边地面防水保护措施。对有可能排入或渗入基坑的地面雨水、生活用水、上下水管渗漏应设法堵、截、排，并在土方开挖前结合路面硬化作好排水工作，尤其在老粘土分布区严防各种地表水渗入边坡土体和基坑内。 （2） 基坑工程施工前应了解基坑周边建（构）筑物的基础型式与埋置深度，上部结构情况，基坑周围地下市政管网的位置与走向，市政道路等周边环境，明确需要保护的坑内基础工程，确保基坑施工对建筑物场地及周边环境的使用安全。 （3） 基坑工程施工前必须编制详尽的、切实可行的施工组织设计，对可能发生的问题要有充分的预见和周密的对策。,（4） 在降水施工过程中，必须先施工具有代表性的12口井进行抽水试验，校核水文地质设计参数后，方可进行其它降水井施工。管井施工应按CJJ10供水管井设计施工质量验收规范等规定进行施工与质量验收，实管、滤水管的长度及井管外侧回填料的高度应根据降水井的深度、地层结构及降水要求而定