深基坑支护的施工与监理

【摘 要】 文章介绍了深基坑的定义及特点，从实际工程入手讲解了深基坑在施工中遇到的常见问题及处理意见。

【关键词】 深基坑；施工；监理；总结

【中图分类号】 TU716 【文献标识码】 B【文章编号】 1727-5123（2010）04-084-03

1什么是深基坑

按建质部2009年87号文要求，深基坑的定义：建设部建质200987号文关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知规定：一般深基坑是指开挖深度超过5m（含5m）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5m，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。

2深基坑的重要性

深基坑工程常处于城市中密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁。虽属临时性工程，但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。

3基坑支护的作用

无论采用什么样的基坑支护体系，最终解决的是三方面的问题都只有三个：①形成地下施工空间，保证施工安全；②保证基坑空间内地基及桩基的安全；③保证空间环境安全。

其基本功能的核心就是形成安全、稳定的空间，使地下结构的施工得以顺利进行。其安全稳定不仅仅指支护结构本身，也指其支护范围内的地基、桩基以及外部的环境。

4深基坑实例

4.1工程及基坑概况。某工程位于某工业园区，地形为一长方形地块，南侧地铁一号线正在建设中，离拟建工程的距离仅4m左右。工程本身分为东部办公楼及西部公寓酒店两个超高层建筑及周边裙房部分，办公楼43层，高190m，酒店公寓楼37层，高148m，周边裙房为5层商业用房，整体下设3层地下室，基坑面积约1.3万m2，呈长方形，东西长193m，南北宽72m，基坑周长530m。东西两塔楼挖深18.05～19.05m，中间裙房挖深16.30m；最大开挖度为23.2m。

4.2设计选用的支护型式。支护剖面型式见下图：

基坑采用泥浆护壁钻孔灌注排桩结合三轴深搅桩形成外侧竖向围护结构；在排桩与止水帷幕间设置压密注浆，保证其有效连接。桩间土采用挂网喷浆保护处理；水平支撑系统采用对撑、角撑结合边桁架的支撑体系，并采用临时钢立柱及柱下钻孔钢筋混凝土桩作为水平支撑系统的竖向支撑结构体系；坑内被动区土体采用三轴深搅桩进行加固，加固体与排桩间设置压密注浆；基坑内采用疏干、降压、明沟、集水井解决降、排水问题。

4.3设计要求工况。

第一步：施工立柱桩、围护桩、止水帷幕、降水井、压密注浆。

第二步：土方开挖至冠梁顶标高，开槽施工冠梁及第一道钢筋混凝土支撑系统。

第三步：第一道支撑形成后分层分区开挖至第二道支撑，施工第二道支撑及围檩。

第三步：第二道支撑形成后分层分区开挖至第三道支撑，施工第三道支撑及围檩。

第四步：第三道支撑形成后分层分区开挖至基坑设计标高，及时浇筑垫层、底板及传力带。

4.4监理过程总结。施工前，根据建质部［2009］87号关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知要求，开工前由施工单位组织在深基坑专家库里面随机抽取了5名专家及相关各方人员对施工方案可靠性、可行性进行了评审。

实际操作中，深基坑监理的控制要点主要有三个，一是支护，二是挖土+支撑，三是监测。实际施工时要从以下几个方面着手进行控制：

4.4.1施工组织方面。由于基坑体量较大，复杂程度较高，不确定性因素较多。故要求施工方质保体系、安保体系要健全，责任分工要明确到岗到人，各种应急物资、设备要到位，并有专人负责。由于基坑施工属地下作业，不可预见因素较多，其中地下水位、地层分布状况、周边堆载对基坑安全的影响较大。需强调的是在土方开挖时必须用监测数据指导施工。在土方开挖阶段参建各方均要设专人负责与监测单位联络，施工方的联络员要求能直接控制土方的开挖速度及降水人员对坑内合理降水（包括降水时及时进行明排水）或回灌。

4.4.2工序方面。由于三轴深搅桩机的扭矩要比钻孔灌注桩机小的多，如果先施工支护排桩的话，如果排桩一旦出现倾斜，再施工三轴深搅时由于两者相对位置较近，三轴深搅有可能无法钻进，导致止水帷幕的无法正常形成。分析本工程地质情况，场内土质条件较好，场内竖向以粉土、粉质粘土为主，仅在第7-2亚层分布有厚度为5m左右的粉砂层，层底标高-46.27~-42.47m。围护桩底最深为-30.3，三轴深搅桩底40.2m。建议改为先施工三轴深搅止水帷幕，后施工支护排桩。支护施工工序调整为：施工立柱桩、止水帷幕、围护桩、降水井、压密注浆。从后期基坑土方开挖效果来看，止水帷幕效果和围护排桩的成桩质量都很好。

4.4.3工况方面。

4.4.3.1三轴深搅机施工。三轴深搅机施工每日钻进在800～1000m左右，折合水平施工每日30m左右。由于三轴深搅机刚施工完毕后的水泥土短时间内呈流朔状，不具备强度。如果对施工速度不加以控制的话，等于在地铁北侧挖了一条30m长，34m深的沟槽，将对地铁结构产生极大的影响。所以在靠近地铁或需加以保护的建（构）筑物时，需适当降低了施工速度，并在水泥浆内掺适量的三乙醇氨、木质素磺酸钙等早强剂，在保证搅伴充分均匀的前提下使水泥土尽早形成强度，在保证止水效果的前提下保障周围环境的安全。

由于三轴深搅施工中的冷缝对止水帷幕的止水效果影响很大，故在施工前务必要求施工单位在结合施工现场具体情况的前提下在三轴深搅桩位编号图上标明冷缝的部位、数量及处理方法。

4.4.3.2钻孔灌注桩。一般来说，钻孔灌注桩桩位的偏差要求为不大于1/4桩径及150mm两者取小值。但支护排桩及立柱桩施工时需严格控制桩位偏差。尤其是立柱桩，如果偏位过大的话将直接导致钢立柱不能有效插入对撑梁内或产生偏心，使对撑梁、角撑的受力发生变化，不利于支护安全。

由于支护中的桩相对较短，一般设计均为摩擦桩，施工时主要通过控制桩长和桩径来达到控制质量的目的。相对于其它桩来说，立柱桩的桩底沉渣要求应更为严格一点，以确保在受力过程中变形量较小，除在施工过程中通过测量桩底沉渣达到此目的外，尚可通过加大首灌量，提高对桩底沉渣的冲击达到降低孔底沉渣的目的。

在实际的操作中，监测数据表明，一般立桩在挖土过程中表现为轻微的上浮，如一但出现不正常下沉，则应查找并分析原因。对于支护排桩，在近地铁侧为了防止连续打桩时将桩孔打穿，同时为了充分利用已有桩的强度。施工时需分段分组采用跳打法作业，跳打顺序见下图。施工中的其它注意事项同普通钻孔灌注桩，详见钻孔灌注桩施工控制。

由于本工程现场土质情况较好，场内竖向以粉土、粉质粘土为主，仅在第7-2亚层分布有厚度为5m的粉砂层，故三轴深搅、钻孔灌注桩施工时全部利用原土造浆。从现场实际效果来看造浆质量良好，含砂率小于4%，满足使用要求。

4.4.3.3桩间土挂网喷浆。原设计挂网喷浆为悬挂于排桩外侧的整体片状结构，采用18钢筋插入土体内作为受力体系。根据以往类工程经验，由于喷浆层的厚度与面积不成比例，混凝土干缩时会降低其与土体间的粘结力，在两者之间形成缝隙。采用此方法有以下两方面缺点：①由于喷浆层高度高、面积大，受力状态不稳定，一旦受振动或管涌影响，将导致挂网喷浆层大面积垮塌。②局部渗水时不利于及时找到渗漏点。

实际施工中经设计人员同意，改为在相邻的支护排桩上竖向间距1200～1500与土体成45度打孔插入18钢筋，在桩间进行挂网喷浆。通过此方案处理后，一方面加快了施工速度降低了工程造价，同时哪个区域内发生渗漏时可立即发现，方便及时采取应对措施进行处理。

4.4.3.4水平支撑与土方开挖。水平支护用的对撑和土方开挖交互进行，不可分割。对于土方来说要求分层分段，合理控制开挖速度，但对于支撑却要求快速。土方一旦开挖到位立即施工各类水平支撑，尽快使支撑投入使用，尽早发挥作用。

为了有效的降低并最终达到控制变形的目的，在土方开挖前需结合实际情况，降低长边效应，要合理的将大坑划分为小坑，通过岛式开挖加盆式开挖及控制开挖速度来降低应力释放的速度，来阻碍基坑的变形。①水平支撑和围檩的工作量较大，线路较长，加上分区挖土的影响不可能一次浇筑完成，鉴于水平支撑和栈桥受力情况较为复杂，需在实施前与设计单位沟通施工缝的留设位置及数量。施工时一定要对施工缝进行足够的清理，保证施工缝部位的混凝土均匀密实，避免由于结合部位的砼不密实导致对撑受力后变形量增大。②挖土过程中的临时边坡是现场控制的要点之一。一般来说边坡高度不大时可控制在1:1.5～1:3之间，对于高度在4m以上时就需考虑分级放坡，较长时间停止作业时，土方边坡一定要控制在1:3。栈桥下挖土时由于不具备放坡空间可采用分层对称开挖方式。③挖土过程中要采用大小挖机联合作业方式进行。对于工作面较大，视线良好，周围无阻碍的情况下可采用大挖机加快出土速度，对于角撑、对撑、栈桥下部挖土时一定要采用小型挖土，避免在作业时对钢立柱、各类降水管井、支护桩产生碰擦。④由于基坑深度较大，如果在土方开挖前采用在土体上开槽利用土胎模施工对撑、围檩等水平支护结构的话，将有一些土块、杂物附着在支撑梁上。如土方开挖时不能清理干净的话，下部施工时极易由于高空坠物引发人身伤害事故。故要求土方开挖到各层支撑梁底标高，采用支模形式浇筑混凝土，并且梁底设脱模设施。拆模时将梁身上附着的多余物品全部清除干净。下层土方开挖完毕后要有专人对此项工作进行验收，确保无坠物危险。

4.4.4基坑监测。由于深基坑施工尤其是在挖土阶段施工时受外力影响较多，如管线保护、地下构筑物保护、降水、地下水位变化、地层变化、施工周期、不合理堆载等。而且此类现象的变化一般来说是肉眼不可见，只有通过仪器和方法才可以测量出来。信息化施工的目的就是通过对基坑内外监测数据的变化来分析、反映基坑的安全状况，通过数据来指导、控制施工。最终达到保证基坑安全的目的。一般来说监测包括以下几个方面：水平位移、深层位移、道路沉降、管线沉降、水位、支撑轴力、基坑隆起、立柱沉隆等几个方面。

从现场使用情况来看，这些测点分布时有以下几方面原则：①水平位移和深层位移测点尽量放在一处，方便数据比较。②管线沉降尤其是压力管线的沉降应尽可能对其直接测量，防止在地表设点间接观测时由于地面架空层出现不能及时正确反馈信息。③坑内的水井尽量在满足疏干、降低水压力的前提下贴近支护排桩、钢立柱，以利于挖土时对井管进行保护。

基坑监测配合土方开挖要做的事项：①监测方需在土方开挖前进行初如值的采集，对于路面、周边建筑物四周既有的裂纹最好能在采集数据前邀请公正的第三方一道拍摄视频资料备查。②正式土方开前要在现场选择井点，通过对基坑内井管中抽水降低水位后与坑外观测井水位进行对比来初步判断止水帷幕的止水效果。③根据土体的渗透系数提前降水，一般为正式开挖前7天左右进行降水。降水深度按设计要求进行，一般控制在开挖标高以下1m左右即可。但降水时一定要合理开动各类水井中的抽水设备，严格控制降水高度，避免超量降水。对于重要的水井如降压水井，一定要配备双电源，防止停电时，承压水大量外涌，淹没基坑产生事故。

综述：基坑前期支护施工过程中，但由于桩机属移动的施工机械，不会很长时间停留在一个位置，所以会导致场内配电线路混乱，在多台桩机同时起动或单台桩机移位时及易引发用电安全事故。在桩机施工期间，安全方面一定要以施工现场临时用电和防止桩孔坠落为主。后期的土方开挖过程中降排水和土方临时边坡、基坑边坡堆载等是诱发安全事故的要因。但只要我们能事前着手，充分分析，在实际实施监理过程中，时刻牢记安全第一，通过信息化指导施工，合理安排工作面及工序搭接，强化事前控制，注重施工过程中的各分项工作验收，一定会取得较好的效果。