不良地质条件下的深基坑施工技术

摘 要：随着社会经济的飞速发展，我国的土木工程也在高速发展中，多层建筑、高层以及超高层建筑的普及，因此对基坑工程的要求也越来越高，这是对工程施工的巨大考验。在目前的很多土建工程的施工过程中，大都采用支护技术来增强基坑边坡的稳定性，但是对于基坑深度较深，传统的钢板桩加井点降水的支护方式已经满足不了深基坑的要求了，因此本文对不良地质条件下的深基坑施工技术作简要的说明。

关键词：深基坑；基坑开挖与支护；监测

1 了解地质特性以及环境

任何的工程施工都需要把保证安全放在第一位，所以在进行高难度的深基坑开挖时，应该充分做好准备工作。对于基坑来说，其主要的破坏形式无外乎支撑维护结构破坏与纵坡失稳、基底滑动破坏，渗漏、涌砂导致水土流失与承压水顶破土层破坏，坑底隆起导致基坑倾覆破坏以及整体失稳破坏。所以，充分的了解地质特性与周边的环境，是做好深基坑开挖的必要准备。对于深基坑开挖，地质资料是深基坑设计、施工最重要的依据之一，不同的地质条件，所采取的方案对应的安全度也不相同，所以在深基坑开挖之前，必须深入了解施工区间、周边地表以下合适的深度范围内的地质结构、岩土性质、含水层特性、地下水位情况以及渗透系数等地质参数，通常在深基坑施工过程中，会遇到实际的地质情况与设计的地质情况不相同的情况，这个时候应该及时向设计方反应，及时采取合理的、可行的调整补救措施。另外，在深基坑施工之前，应该对周边环境按照设计图纸进行现场核实，对现场的地下管线、地下埋设物的布置位置与深度、结构形式与埋设时间等等，同时，对于施工现场附近的建筑物的基本情况，如果与设计图纸不尽相同，也应该及时反映并采取相应的措施。除此之外，施工地质条件相关的资料还应包括，基坑周围的地面径流以及排水情况，排水管线排入或者渗入基坑的可能性，以及施工地面周围的荷载情况等等。这些都是应该在深基坑开挖之前就要充分掌握好的施工基本资料，只有了解了施工区间的地质条件，才能采取合理的、有效的施工方案进行安全的、条理化的施工。

2 严抓围护结构施工质量

围护结构是深基坑支护体系的基础，也是关键所在，围护结构的好坏，将直接影响到深基坑施工的安全。从目前的深基坑开挖过程中，围护结构的形式主要有地下连续墙、钻孔咬合、SMW工法等一些形式，当然，这些都是比较成熟的施工方法。然而在围护的施工过程中，如何确保围护的质量，其关键是按工法要求进行施工控制，同时对每道工序的检验也是保证围护质量的关键。对于以下几个问题来说，即围护结构的深度、底部沉渣厚度、防水接头的密闭性，这些又是控制中的关键点。所以对于围护结构来说，必须按照要求控制每个细节，确保围护在后续的开挖过程中不出现沉降、渗漏，同时不发生重大变形。

3 做好排水工作

任何基坑作业的过程中，水都是基坑的天敌，据有关数据统计，70%以上的基坑事故是由基坑里的水直接或者间接造成的。解决基坑中的排水问题是深基坑工程中必不可少的措施，围护结构一旦建成封闭后，排干基坑内的水可以大大改善土方开挖、边坡修整的施工条件，最重要的一点是，这可以提高土体的强度。降水效果的好坏，直接影响了深基坑变形的大小，所以为保证降水效果，施工过程可以重点从抽水量和水位上保持两方面加以控制。另外，在深基坑开挖的过程中，明沟排水系统要及时设置，这是要绝对注意的。绝对不能在有了降雨以后再想着去设置排水系统，因此在设置明沟排水时，必须随挖土随修片同时修筑，而且集水坑应该设置在总坡底。当然，如果要设置纵向排水明沟时，这个时候不能沿着地下墙边设置，而是要设置在坑中或者三分线上。需要注意的是，在深基坑开挖过程中，应该严防土层的突涌破坏，所谓的“突涌破坏”，是指当承压含水层顶板以上土层的重量不足以抵抗承压含水层顶板处的承压水头的压力时，基坑开挖面以下的土层将发生这种情况，不过这种情况很容易解决，只要提前降低承压水头就可以。麻烦的情况是，当基坑周围有重要的建筑物时，如果采取减压降水，由于水位线向抽水部位降低，此时便会形成承压水降落漏斗，于是基坑周围便会发生地面变形，一旦地面变形超出一定的范围，周围的建筑物必将产生危害性影响。当然，这种情况也并不是不好解决，只要加长围护结构，这样可以截断承压水层；其次，对基坑底部进行加固；再次，布设回灌井，这样可以补充地下水，避免形成由于水位的下降形成承压水降落漏斗。从以上种种措施来说，总而言之，要想有效的解决承压水的风险，其原则就是需要快速施工。

4 基坑开挖与支撑

土方的开挖应遵循“分段分层、分块开挖、先中间后两边、随挖随撑、限时完成”的原则，这样做主要是为了缩短开挖时间，减少累计变形。如果要防止基坑土体纵向滑移，可以采取一些有效的措施。除了严格控制基坑开挖坡度，采取有针对性的降水措施，而且在暴雨来临之前所有边坡应铺设塑料膜防止暴雨冲刷。如果基坑需要停工较长时间，应在平台、基坑边和坡脚设置排水明沟以及集水坑，不仅如此，必要时要对基坑边坡面进行喷射素混凝土保护。为了施工的安全，坡顶不允许堆积荷载，而且坡顶不允许设置便道。

最重要的一点是，加快施工进度，降低无支撑暴露时间是控制基坑变形，保障基坑安全的最重要的环节。要想解决上撑不及时的问题，可以从技术方案上可尽量选择钢筋混凝土支撑方式，尤其是第一道撑采钢筋混凝土撑，优势很明显。解决上撑不及时的问题，在施工组织上就应该做好编制工作，规定好程序和操作细则，分工明确、责任到人等等。及时上撑不仅仅对控制基坑变形有利，也可以防止围护结构接缝漏水。如果做不到随挖随撑，围护结构就有可能出现较大的变形。

另外，基坑施工期间，要及时对支撑施加预应力，及时并且有效的施加预应力是控制基坑变形的重要环节。同时，基坑开挖期间需要加强对支撑的观察，如果钢支撑有失稳的先兆，那么一般钢结构有拱起侧弯或者下沉的征兆，一旦发现这种情况，一定要采取加固或者补撑的措施。

5 做好监控测量工作

通过对深基坑的理论研究以及实际工程反馈的情况来看，对于复杂的大中型工程或者环境要求更加严格的项目，往往很难从理论经验中得到很好的借鉴，因为这些大中型工程本身就是以前很少出现的工程案例。而且这些也很难从理论分析中找到预测的方法，因为这类大中型工程的实际情况并不是理论分析上的理想情况。所以对于工程施工的监控测量工作，必须依靠施工现场的实时监测。首先，通过现场的检测提供准确的、实时的动态信息，来反馈指导整个施工的全过程；其次，了解施工的环境，比如地下土层、地下管线的敷设、地下设施的布置以及地面建筑在施工的过程中会受到何种影响，并且评估受到影响的程度；再次，及时发现和预报险情的发生以及险情的发展程度，以保证能够及时、有效地采取补救安全措施。所以在整个施工过程中，监测工作是非常重要的，只有做好施工过程中的监测工作，才能在整个施工过程的任何阶段、任何环节及时和准确的发现施工中出现的问题，从而调整施工步骤或者施工方案，保证施工有效、顺利的进行下去。

综上所述，不良地质条件下的深基坑施工技术，最重要的是要提前充分的了解施工区间以及附近的地质情况，对比设计图纸上的周围的环境，根据实际的现场情况对设计方案进行有效的调整，做好基坑中的排水工作，巩固围护结构的强度，以及采取有效合理的施工开挖方法，同时在施工的各个阶段都做好工程进度的监测工作，对施工过程中的各种数据进行实时监控，并做及时的调整，这样才能保证不良地质条件下的深基坑施工顺利、安全的进行。

参考文献

[1]刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].中国工业出版社，1997.

[2]张慎明，江平.轨道交通自动化监控系统的特点及其发展趋势[J].城市轨道交通研究，2006.

作者简介：郭正国（1975-），男，兰州交通大学，交通土建专业（铁道）工程师，研究方向为施工组织与管理，从事铁道工程工作。