建筑工程中深基坑的施工技术
摘 要:随着多层建筑及高层建筑的地下室、地下车库，地铁车站等工程施工中面临着深基坑工程的挑战，基坑工程作为建筑工程施工中的一个重要组成部分，涉及到基坑的围护，基坑支撑与开挖、封底及环境的保护等各个方面的工艺，施工难度和风险很大。所以深基坑工程施工的成败往往事关整个工程质量全局。
关键词:深基坑 施工技术 支护形式 施工特点
深基坑工程是建设工程施工中内容丰富且富有变化的领域，是高层建筑工程施工中最为复杂的技术领域之一。随着城市建设中高层、超高层建筑的大量涌现和城市地下空间的充分利用，深基坑工程越来越多。这些地下空间的建设，多采用费用低廉、施工方便的明挖法，由此产生了大量深基坑工程，其规模和深度不断加大，而城市基坑工程往往处于房屋和生命线工程的密集地区。如果对深基坑开挖组织不好，定会给人们的生命财产带来威胁。因此深基坑的施工不仅要保证施工过程中的稳定，而且要严格限制周边的地层位移以确保环境安全。我们要高度重视深基坑工程设计与施工。
1 深基坑施工的特点
基坑工程包括维护体系设计施工和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对围护体系是否成功产生重要的影响。不合理的土方开挖方式，步骤和速度可能导致主体结构桩基变位。因此，深基坑开挖与支护引起了广泛重视。深基坑工程施工具有以下特点:
( 1) 建筑趋向高层化，基坑向大深度方向发展;
( 2) 基坑开挖面积大，长度与宽度有的达数百米，给支撑系统带来较大的难度;
( 3) 在软弱的土层中，基坑开挖会产生较大的位移和沉降，对周围建筑物、市政设施和地下管线产生严重威胁;
( 4) 深基坑施工工期长、场地狭窄，降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利;
( 5) 在相邻场地的施工中，打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序相互制约影响，增加协调工作的难度;
( 6) 支护型式的多样性。迄今为止，支护型式已经发展到数十种。
2 挖土施工的准备
( 1) 分析工程地质勘察报告中软弱土层分布情况与土层的物理力学性质及其厚度，基坑开挖面涉及哪些软弱土层。
( 2) 了解基坑周边环境，有否需要保护的浅基房屋、道路及路面下的永久性管线分布情况，周边道路的车辆运行情况，哪些需要重点保护。
( 3) 熟悉基坑围护结构设计图纸，对桩墙结合内支撑式围护、水泥搅拌桩重力式挡墙、土钉墙或复合式土钉墙、地下连续墙等不同的基坑围护结构应掌握其特点，有针对性地提出基坑挖土方法及应急措施。
( 4) 熟悉地下室工程图纸，包括桩基工程情况，分析基坑各区段的挖深、承台、基础梁、后浇带的分布情况，地下室各层梁板标高，并校核基坑围护方案中的计算挖深以及拆撑措施是否准确、可行。
( 5) 根据上述各方面的条件及资料，认真编制基坑挖土施工方案，方案的主要内容包括: 基坑工程概况、挖土施工准备、组织管理机构、挖土施工部署、机械配备计划、挖土施工方法、挖土进度计划、安全与环境保护措施、应急措施等。
3 深基坑施工应选择适宜的支护形式
( 1) 水泥土挡墙 + 基底加固优点是施工简单方便，造价相对较低，对基坑边坡的深层滑动和抗隆起效果显著，不足之处是环境污染较大，基底加固的质量难以控制，且工期较长，不能满足上部结构的施工要求。
( 2) 悬臂桩支护结构基坑深度不大于 5m ～ 6m，距离周围建筑物较远( 一般大于 l 倍基坑深度) 对变形要求不高时采用。但具有施工工艺相对复杂、工期相对较长、成本相对较高的特点。
( 3) 复合土钉墙支护结构就是以水泥搅拌桩等超前支护组成防渗帷幕，解决土体的自立性、隔水性及喷射面层与土体的粘结问题。一般基坑深度 5m ～ 10m，距离周围建筑物较远( 一般大于 1 倍基坑深度) ，对变形要求较高时采用。具有施工工艺相对简单、工期较短、成本相对较低的特点。
( 4) 土钉墙支护结构是在基坑开挖过程中将较密排列的细长杆件土钉置于原位土体中，并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作，形成复合土体。一般基坑深度 5m ～ l0m，距离周围建筑物较远( 一般大于 1 倍基坑深度) 或周围无建筑物对变形无特殊要求时采用。具有施工工艺简单、工期短、成本低的特点。
( 5) 喷锚网支护( 喷射混凝土、锚杆、钢筋网联合支护的简称) 是一种先进的支护( 加固) 技术，国内外在岩土土质、高边坡和大跨度地下工程中，特别是在不良地质条件下被广泛应用。其施工机具简单，施工灵活，对邻近周围建筑物的影响小，支护工程费用低。
( 6) 桩锚支护结构就是以桩体作为支护体，必要时设置水泥搅拌桩止水帷幕，然后通过土层锚杆增强围护结构的整体稳定。土层锚杆可以有效地传递和平衡作用在挡墙上的水、土压力，并能减少支护结构的位移。当基坑较深( 一般在 5m ～ 15m) ，距离周围建筑物较近( 一般在 0. 5 ～ 1 倍基坑深度内) 对变形要求较高时采用。以前都是用钻孔灌注桩作为支护体，其具有施工工艺复杂、工期较长、成本较高的特点。随着 PHC 管桩的发展，现在很多工程开始使用 PHC 管桩作为支护体，从而降低了工期和成本，提高了经济效益。
4 深基坑施工需选择合理的施工方法
( 1) 根据基坑工程设计所选定的主要施工参数，按坑规模、几何尺寸、支撑形式、开挖深度和地基加固条件，提出详细的可操作的开挖与支撑的施工程序及施工参数按分层、分步、对称、平衡的原则制定开挖与支撑的施工工序和施工参数。最主要的施工参数是分层开挖的层数、每层开挖深度，以及每层开挖中基坑挡墙被动区土体开挖后、挡墙未支撑前的暴露时间和暴露的宽度及高度。大面积不规则形状的高层建筑深基坑中，基坑挡墙被动区土体在基坑中间部分地层先开挖的过程中，被保留成支承挡的土堤，此土堤断面尺寸按其能抵住挡墙的要求而定，为主要设计参数。
( 2) 严格按选定的施工程序和施工参数施工，就使复杂多变的施工因素变为较明确而有规律性的施工因素，其引发的时空效应也能较符合设计预期的要求。如在长条形地铁车站深基坑中，基坑开挖和支撑的施工技术要点是: 按一定长度分段开挖和浇筑结构，在每段开挖中; 再分层、每层分小段地开挖和支撑，随挖随撑，施加支撑预应力，完成每小段的开挖和支撑的施工时间限制在一定范围之内再如在不规则的大型高层建筑地下室的基坑施工中，采用分层盆式开挖法，在每一层先挖中间部分并安装或浇筑此范围的支撑，而后将各根支撑两端所留支承挡墙的土提，分步、对称地挖除并即安装或浇筑其间顶住挡墙的部份支撑。每个分步的开挖和支撑施工时间，根据支撑形式等具体情况，具有明确的控制值。各种形式的基坑均优先考虑以井点降水法改善土性，减小土的流变变形。
5 深基坑施工中注意事项
( 1) 施工前应对工程的地质勘察报告认真分析研究，根据挖土深度范围内不同土质的物理性能和地下水位情况( 特别是丰水期的水位情况) ，选择相应的土方开挖、支护结构及降水方案。根据所制定的施工方案，对全体施工人员作详细的安全与技术交底工作。
( 2) 基坑开挖前，通过降水提高坑内土体的水平抗力，减少基坑的变形量。施工降水不宜过快。降水过程中应加强周边建筑物、地下管线和地表沉降的监测，同时在坑外地面设回灌井，必要时应采取回灌措施，确保周边建筑物安全。在基坑开挖施工中，发现监控数据接近或超过警戒值时，应立即分析原因，准确地找出施工过程中存在的问题及时调整施工步骤，采取相应的对策，以便能有效控制基坑变形，确保基坑安全。
( 3) 为防止边坡失稳，施工前先清除基坑边堆土等荷载，防止由于荷载过大引起基坑坍塌等事故的发生。
( 4) 基坑开挖分层进行，从上到下逐层进行开挖，严禁超挖和掏底开挖，同时开挖过程要与支撑架设同步施工。开挖段的长度必须根据基坑深度和坡度合理确定，不宜过长。当基坑挖至设计标高后，必须马上浇筑垫层混凝土，进一步减小基坑变形值。底板混凝土必须在 5 d ～7d 内完成，相应结构层施工及时跟上，以建立永久的受力平衡体系，从根本上控制住基坑变形。
( 5) 在采用拱圈墙方案时，拱墙本身可采用水平分缝及垂直分缝的逆作拱墙方法施工，拱脚稳定性很重要，设计施工应予重视，挖土时应维持拱圈荷载对称，受力均衡。
未来的深基坑工程一定会越来越多，深度也会进一步加深，地质条件也会越来越差，这必然会对深基坑工程施工提出更高的要求。因此，工程建设者均应该珍惜每一次实践的机会，尽力对设计施工工作做全面细致的分析总结，在做好数据、资料整理积累的同时，提出问题，解释问题，解决问题，争取在日后的深基坑工程施工中有所创新，有所突破。
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