超深设备基础基坑支护工程施工监理

【摘要】在钢结构厂房主体及屋面施工完成的情况下进行超深基坑设备基础施工，坑底相对标高-25M，开挖深度达25M，施工难度大且属于重大危险源，监理的中心工作是监督施工单位按照审批的专家论证方案施工、以及在现场进行安全旁站。

【关键词】超深设备基础基坑支护钢支撑钢护筒施工监理

中图分类号：U415.1 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

本工程为某航空航天及交通运输用铝板项目，地点位于某工业园区。主体为单层钢结构厂房，建筑面积9.6万M2，柱间距为12M，柱列线跨度为30M。厂房内设备基础较多，其中在厂房34-35/C、36-37/C位置有2个铸造机设备基础，截面尺寸均为11.44M×9.57M，基坑面积109.10M2。在其四周范围内有已经施工完成的基础承台及其它设备基础。南北侧砼承台距离基坑6～10M。铸造机基础开挖深度为-16.3M，顶部4.5M范围1：1放坡开挖，底部采用钻孔灌注桩（Ø800@1000，桩底标高-26.3M）+高压旋喷桩（Ø600@400，桩底标高-21.3M）+桩顶圈梁+三层支撑的支护结构（-4.5M位置为第一层砼支撑，-8.9M位置为第二层钢管支撑、-12.9M位置为第三层钢管支撑）钢筋砼角撑截面尺寸：800×800MM，钢管角撑为直径609MM，厚度12MM。

因设备的特殊性，在深基坑坑底部-16.3M处有一根长约11M直径1.65M厚度0.016M（外钢护筒底标高-25M）的钢护筒早已施工完成，等结构砼全部施工完毕，支撑体统拆除后进行护筒内泥土清理，清理完毕后在护筒内浇筑2M厚C30砼底板，然后再将长约9M直径1.278M厚度0.014M（内护钢筒底标高-23M）施工至外护筒内。

2 重点、难点分析

2.1 工期紧：本项目自开工起已经确定了投产日期，因设计图纸滞后，导致前期施工准备时间仓促，因而造成施工工期紧张。

2.2 工作面狭小：该设备基础四周范围内有已经施工完成的基础承台及其它设备基础，且距离较近，钢结构屋面已经施工完成，导致深基坑作业区域空间狭小，工作面无法全面展开。

2.3 支撑系统安装空间限制：由于施工区域窄，施工深度深，地下可能会出现危害气体，施工人员安装钢支撑系统进度、质量受到一定制约。

2.4 施工缝的留置：根据深基坑支护专项方案内容及设计图纸要求，将设备基础分为三道垂直施工缝，第一道设置在侧墙-12.9M位置（第三道支撑），第二道设置在侧墙-8.9M位置（第二道支撑），第三道设置在-4.35M位置（第一道支撑）

2.5 钢护筒内作业安全：护筒长11M埋置较深，护筒底标高为-25M，如何确保护筒内空气流通、施工作业人员安全。

2.6 垂直施工通道的设置：设备基础深空间狭小，施工人员只能采用直爬梯（四周设置防护栏）作为上下通道，材料运输采用小型汽车吊配合施工。

3 主要施工工艺及方法

3.1基坑围护施工

（1）施工工艺：钻孔灌注桩施工高压旋喷桩施工土方开挖至-4.5M钢筋砼圈梁支撑施工土方开挖至-8.9M第一道钢支撑施工开挖至-12.9M第二道钢支撑施工土方开挖至-16.3M坑底处理、验槽及砼垫层施工钢筋砼基础施工至-11.7M拆除第二道钢支撑钢筋砼基础施工至-7.5M拆除第一道钢支撑拆除钢筋砼施工至-4.5M拆除钢筋砼圈梁支撑钢筋砼施工完毕。

（2）-4.5M标高砼支撑体系：土方开挖主要采用18M长臂挖机进行开挖作业，用普通反铲式挖掘机将基础开挖至-4.5M标高，边坡采用二级放坡，第一级1：0.3放坡、第二级1：0.5放坡。在-4.5M标高施工砼圈梁支撑。

（3）角撑、圈梁砼等级为C35，钢筋砼角撑与圈梁应同时浇筑，砼角撑浇筑时不得留缝。砼圈梁支撑施工前，将支护桩桩顶浮浆清理干净，钻孔灌注桩应锚入圈梁内100MM。待砼强度达到设计强度后再进行-4.5M标高以下土方开挖。

（4）-8.9M标高钢支撑系统施工工艺：开挖土方至钢围檩底下30CM（局部加深）凿出围护桩钢筋焊接三角支座钢支撑钢支撑施加预应力开挖至围檩底下30CM（局部加深）凿出围护桩钢筋焊接围檩托架安装H型钢围檩安装钢支撑钢支撑施加预应力进行土方开挖基础结构施工拆除钢支撑。

（5）钢支撑采用Ø609×16钢管，钢管采用Q345钢，钢板采用Q235钢，钢管之间采用法兰螺栓连接，钢垫箱采用H400×400型钢，700×300×13×24H型钢围檩，托架采用28#槽钢，支撑与围檩交接处采用650×180×16上下加固，钢垫箱采用H400×400型钢。

（6）钢支撑系统安装采用开槽架设，支撑顶面的安装标高必须低于坑内土面30CM，钢支撑与基坑土之间空隙用砼进行回填。

（7）所有钢构件必须挺直、平整，支撑安装完毕后及时检查各节点的连接状况，确保焊接质量。所有需电焊的部位应保证等强度连接。

（8）土方开挖后钻孔灌注桩间采用挂网喷浆C20厚60钢筋网Ø6@250双向，以确保围护桩之间的整体稳定性，避免出现桩间土脱落现象。

（9）钢支撑拆除：基础墙板结合支撑要求分段浇筑，基础底板浇筑至排桩，待底板砼达到设计强度，方可拆除钢支撑。拆除顺序为先拆除靠近围檩跨，然后再拆除中间部分和连接管，采用逐段分解拆除的方法进行。

（10）-12.9M标高钢支撑系统施工方法与-8.9M标高钢支撑系统施工方法相同。

3.2 钢护筒施工

（1）施工工艺：旋挖钻孔沉钢护筒外筒浇筑C35砼封底至-23M抽尽外筒内地下水，浇筑砼，埋置固定内筒用的螺栓安装钢护筒内筒及设备底座浇筑-23M至-14M间内外护筒间砼。

（2）钢护筒连接采用内衬套进行连接，钢护筒的筒径允许偏差不大于20MM，钢护筒外筒的垂直度允许偏差不大于0.5%，钢护筒内筒的垂直度不允许偏差。

4 监理控制措施

4.1 施工准备阶段监理

（1）查看工程地质勘察报告。了解地下具体情况，是否有障碍物和不利地质情况，以便及时应对。

（2）审查承包单位的资质证书、项目管理层人员的岗位、职称及上岗证、现场特殊工种上岗证等。

（3）审查施工单位质保体系、安保体系及质保措施的落实情况，不足之处，督促其完善。

（4）参与图纸会审，督促施工单位对现场施工人员做好安全和技术交底工作。

（5）审查施工单位提交的施工组织设计，遵循编制、审核、审批的程序，同时组织专家进行论证，施工方案经总监理工程师审核及建设单位项目负责人签字确认后方可作为指导实际施工的依据。如未被确认必须修改补充直至重新编写报审，经最终认可后再实施。

（6）定位放线和水准点、标高经专业监理工程师复核符合设计和施工规范要求后，方可进行施工。控制平面网的坐标桩和水准点应采取可靠的保护措施，定期复核。

（7）督促检查施工单位完善各项准备工作：

1）临建搭设必须报批，临建和场地使用合理，做好规范化。特别要注意应符合《建设工程施工现场消防安全技术规范》GB50720—2011的要求。

2）水、电的安装必须满足施工需要和安全生产要求。

3）进场机具、设备必须性能良好，数量满足工程需要。

4）配套机械必须齐全、完好：包括泥浆泵、发电机、配电盘、漏电保护装置、照明设备、电焊机、气焊装置、吊车、测量仪器、泥浆配制检测设备、排污设备等。

（8）检查进场原材料质保资料，钢筋、水泥等原材料需及时进行见证取样送检，检测合格后方可用于工程，确保原材料的质量满足设计要求。

4.2 土方开挖及回填阶段监理

（1）土方工程开挖前应进行土方挖填平衡调配的计算。

（2）定位放线和水准点、标高经专业监理工程师复核符合设计要求和施工规范的规定后，方可进行土方工程的开挖施工。控制平面的坐标桩和水准点要采取可靠的保护措施，定期检查。

（3）土方开挖严格按照“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则进行施工。开挖后的土方及时进行清运，不得堆放在基坑边缘。

（4）土方开挖完成后立即对基坑进行围护，基坑四周设置集水井使基坑保持干燥不得积水。

（5）基槽土方开挖并人工修整结束后，监理会同业主、施工、设计和勘察单位一起进行基槽验收，验收合格后进入下道工序施工。

（6）土方回填应做好地表土层处理工作，清除填方基底上的杂物，回填材料宜采用同类土进行分层回填，每层回填厚度不超过30CM,采用打夯机进行打夯三至四次，施工完成后由监理进行现场见证取样送至检测中心进行环刀检测，压实度满足设计要求后再行厂房地坪施工。

4.3 钢支撑施工质量监理

（1）根据钢支撑平面图，在基坑开挖前测放出中心线位置，然后将轴线引测在基坑四周并做好标记，施工过程中用经纬仪控制支撑轴线。

（2）根据现场开挖基坑实际尺寸，配齐所需的支撑及垫块等材料，并将钢管装备到设计长度，等工作面挖出后进行安装。

（3）在钢围檩上定出支撑两头中心点位置，确保支撑轴心受力，量测两接触点实际长度，根据实测长度下料和拼接钢管。

（4）钢支撑吊装到位拼装完成后，将2台100吨液压千斤顶放入活络端头，为方便施工并保证千斤顶顶力一致，2台千斤顶制作专用托架固定成一整体，将其放在活络头子上，接通油管后即可开泵施加预应力，预应力施加到位后，在活络头子中锲紧垫块，并电焊焊接牢固，然后回油松开千斤顶，解开起吊钢丝绳。完成该根支撑的安装，千斤顶施加预应力时，对预应力值做好相关记录。

（5）千斤顶压力的合力点应与支撑轴线重合，千斤顶应在支撑轴线两侧对称、等距放置，且应同步施加压力。

（6）支撑预应力设计已明确，必须严格执行，应分二次施加预应力，第一次施加70%，通过检查栓紧螺帽，无异常后，进行第二次施加，一直达到设计要求。

（7）拼接与安装支撑必须平整无弯曲，最大误差不得大于0.2%。

（8）围檩接口处必须用连接板焊牢，必须满焊，支架的焊接质量必须牢固满焊，

焊缝均不得小于8MM。

4.4 基坑位移安全监测监理

（1）基坑侧壁安全等级按照“一级基坑”考虑，基坑在土方开挖和基础施工期间进行基坑监测工作。

（2）基坑监测内容及监测点布置要求：

1）监测点布设位置：共计布设8个监测点，其中4个监测点位于围护桩压顶圈梁中心位置，剩余4个监测点位于深基坑周边已建承台砼面上C34、C35、D34、D35。

2）围护桩压顶圈梁（冠梁）水平位移、竖向位移监测。水平位移总量≤0.3%挖深，变化速率≤2MM/d；竖向位移总量≤0.2%挖深，变化速率≤2MM/d。

3）临近基坑周边已建4个承台水平位移、竖向位移监测。累计值≤15MM，变化速率≤1MM/d。

（3）在基坑开挖期间每1～2天观测一次，如变化速率较大时增加观测频率。每次观测数据要及时填入规定的记录表格，绘制成相关曲线，并要根据已有数据对其作出发展趋势分析，对基坑是否安全作出评估，编制即时报告。

（4）基坑监测周期为基坑土方开挖至基础砼浇筑完毕。

4.5 施工安全监理

（1）监理部配备专职安全监理跟踪检查深基坑施工。同时要求施工单位配备专职安全员负责该区域施工安全管理。

（2）督促施工单位建立健全安全生产责任制度，认真落实安全教育、安全交底及班前安全活动制度，按规定配置专职安全生产管理人员，特种作业人员必须持证上岗。

（3）进场作业人员必须佩戴安全防护用具，以防不测事故发生。

（4）要求施工方及时设置基坑四周的安全防护栏杆及防护挡板，人员上下安全通道。并在基坑四周设置醒目安全警示带。

（5）要求施工方做好夜间施工照明措施，设置安全警示灯。

（6）在每一道钢支撑安装完毕后，在钢支撑四周每个角落放置几只鸽子，并在中间位置放置通风设施，在土方开挖过程中，要求施工方派一名专职安全员现场监护，观察鸽子及通风设施运转情况，避免地下出现有毒有害气体而发生中毒事故。

（7）基础开挖的土方及时进行驳运，基坑周边荷载不得超过设计荷载限值。

（8）加强安全用电管理。施工临时用电采用TN-S系统，严格执行“三级配电二级保护”、“一机一闸一漏一箱”的规定，电气设备的电源，应按有关规定架设安装；电气设备均须有良好的接零保护，并装有可靠的触电保护装置。基坑内照明采用24V低电压照明器。

（9）所有操作人员在施工操作时，应集中思想服从指挥，不得随意离开岗位，并经常注意机械运转是否正常，发现异常应及时纠正。

（10）要求现场吊机作业时配备专门指挥人员，做到十不吊。

5 疑难问题处理

2#铸造机施工过程中，由于地下障碍物影响原先压入的钢护筒并未压入至设计标高，造成钢护筒没有安装到位，钢护筒筒底实际标高比设计标高偏高7M，针对此问题，监理方组织业主、施工方进行会审，制定了补救方案。从-18m至-25m主要采用半人工开挖半沉管方案进行施工。

（1）施工工艺：测量定位人工挖土、运土人工清理2m～2.5m钢护筒（直径1687mm）安装钢护筒内加固钢护筒对接、焊接再次开挖循环往复到达设计深度安装、定位内护筒（直径1250mm）。

（2）施工难点是在深基础受限空间内的作业安全。包括人员上下安全通道及安全防护措施，作业区内保持空气流通，预防有毒气体产生危害，钢护筒沉管焊接质量。

（3）施工过程中严格按照审批通过的施工专项方案进行现场监理。确保施工安全、质量。

6 结束语

本工程施工完毕，位移监测数据显示累计最大沉降为2MM，累计最大位移为3MM。确保了工程的安全和质量，经建设、设计、施工、监理等参建各方共同验收一次性通过，符合设计和使用要求。

通过超深设备基础工程的支护监理，从中获益非浅，做好一名合格的监理工程师，首先应当具有扎实的基础理论知识和业务素质，在实际工程中不断的学习和充实自己，做到四到：看到、写到、说到、问到。依据设计图纸及相关验收规范的要求对工程实施监理，不断的积累和总结经验，确保所监理工程的施工安全和质量，为建设单位提供优质的服务。

附图：

图一：钢护筒剖面图图二：土方开挖

[参考文献]：

1、航空航天及交通运输用铝板项目施工图纸及施工方案

2、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012