建筑工程深基坑土護坡施工對策思考

發布日期：2015-06-23來源：本站編輯：張瑞晨

[摘要]有道是，萬丈高樓從地起。近年來，伴隨建筑業的不斷發育和成熟，各種高層超高層建筑如雨后春筍般的迅猛崛起，各種工程的基礎問題早已擺上了“百年大計、質量第一”的重要議程。然而，面對復雜的地質構造和施工作業環境，要在保證安全的前提下搞好建筑工程深基坑土護坡施工又何談容易。

　　有道是，萬丈高樓從地起。近年來，伴隨建筑業的不斷發育和成熟，各種高層超高層建筑如雨后春筍般的迅猛崛起，各種工程的基礎問題早已擺上了“百年大計、質量第一”的重要議程。然而，面對復雜的地質構造和施工作業環境，要在保證安全的前提下搞好建筑工程深基坑土護坡施工又何談容易。在此，筆者就自己多年從事和負責建筑工程施工的實際出發談談其如何切實有效地搞好深基坑土護坡施工的一些深淺見，以期能對同行起到拋磚引玉的效果。

　　一、深基坑工程的定義及其范圍

　　深基坑工程在國外稱為“深開挖工程”(DeepExcavation)，其意思是為了設置建筑物的地下室需開挖深基坑，這只是深基坑開挖的一種類型。這與我國對 “深基坑”的定義來說顯得更為廣義。在我國，根據建設部建質[2009]87號文關于印發《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法的通知》規定：所謂深基坑工程，一般是指開挖深度超過5米(含5米)或地下室三層以上(含三層)，或深度雖未超過5米，但地質條件和周圍環境及地下管線特別復雜的工程。同時，根據《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》建質[2009]87號“附件二”規定：超過一定規模的危險性較大的分部分項工程范圍包括：(一)開挖深度超過5m(含5m)的基坑(槽)的土方開挖、支護、降水工程;(二)開挖深度雖未超過5m，但地質條件、周圍環境和地下管線復雜，或影響毗鄰建筑(構筑)物安全的基坑(槽)的土方開挖、支護、降水工程。反之則為淺基坑。從實踐看，大多將底面積在27平方米以內，且底長邊小于三倍短邊的稱為基坑，將寬度在3米以內，且槽長大于3倍槽寬的稱為基槽。基坑和基槽都是用來建筑建筑物的基礎的,只是平面形狀不同而已。如基坑通常都是方形或者比較接近方形，而基槽大多是長條形狀的，而且有時候其長度會遠遠超過標準長形的長度。

　　二、深基坑土護坡施工理論探索

　　基礎不牢，地動山搖。由于深基坑土護坡施工的作業環境處于一定地表或基礎之下，其開挖方式和施工工藝的選擇既關系到作業人員的人身安全，也維系基礎工程及其之上的建構筑物的質量和壽命，因此，在各類工程建造過程中大多把基礎工程的施工作為整個工程建設的重中之重。尤其是在城市公用設施工程和住宅工程建設中，由于城市中深基坑工程施工時常處于密集的既有建筑物、道路橋梁、地下管線、地鐵隧道或人防工程的近旁進行，雖屬臨時性工程，其技術的復雜性和施工的難度又遠高于基礎結構和上部工程的施工。可以說，一旦稍有不慎，不僅將危及施工作業人員和基坑本身的安全，而且還會殃及臨近的建構筑物、道路橋梁和各種地下設施，其造成的損失通常不可估量。更何況，深基坑工程設計需以開挖施工時的諸多技術參數為依據，而開挖施工過程中又往往會引起支護結構內力和位移以及基坑內外土體變形發生種種意外變化，這本身就決定了傳統的設計方法難以事先設定或事后處理。對此，為有效解決施工中的難題，近年來伴隨科學技術的進步，為減輕勞動強度、降低用工成本、加快工程進度、保證安全質量、提高經濟效益，不少施工單位在不斷淘汰落后設備和施工工藝的同時，加快了諸如機械鉆孔、機械懸挖等新設備新工藝在深基坑土護坡工程施工中的推廣和應用，由此為我們建筑施工企業施工類似工程提供了可資借鑒的經驗和作法。

　　三、深基坑土護坡施工實踐嘗試

　　在近年的施工過程中，本人曾獨立負責過一項以D1、D2命名的帶有深基坑土護坡施工的住宅樓工程施工，該工程位于某市一近郊區的住宅小區內，兩幢住宅樓均為地上十八層地下一層，總建筑面積為32000m2，其中裙樓兩層。D1、D2的地下車庫和裙樓并聯為一體，每一層建筑面積為2600 m2。地下一層為車庫，平街層和二層為商業用房，三層為轉換層，轉換層以上為兩個獨立的塔樓。建筑總高度為58m，整個結構為框架剪力墻結構，基礎為人工挖孔樁，地下一層長為58m，寬為35m的多邊形。總占地面積約2600m2。挖孔樁根據地勘資料最深約為±0.000以下接近40m。

　　(一)大開挖深坑的原因

　　該工程全部位于原某鋼廠煉鋼后的廢鋼渣場下，正常施工應把整個廢鋼渣挖至地下室地面，然后進行挖孔樁施工。但當土方挖至地下室地面，然后把挖孔樁定位線放好，并做好定位孔圈，作業人員按定位孔圈人工開挖至300-1000深時發現樁內多數有大小不等的廢棄鋼渣。此鋼渣大的比樁孔大、厚度不等，用風鎬和人工根本無法施工。根據此實際情況推測，以下應還有大量的廢鋼渣。由于廢鋼渣用普通方法無法施工，而用氣焊切割的速度比切割鋼板還慢，加之厚度較厚，如果用此方法施工，施工速度會很慢，加之孔深對孔內送風也有難度。基于前述客觀存在的一系列施工困難，我們對此部分鋼渣最后采用了用機械進行大開挖。同時，根據地質報告和現場實測情況，我們把開挖深度定為至±0.000以下15m，從自然地面下大約13.5m。

　　(二)周邊施工環境情況

　　該工程的東面南北方向距建筑物地下室外墻邊約3m的地方有一個市政排水溝，此溝上口距自然地面下大約1.5m、深1.5、寬2m，且溝上有進入其他工地的主要施工道路，道路外邊有已建好的小區一期工程。如果對市政排水溝進行改道，施工中此市政管溝會被挖斷，由此將造成整個片區排污系統不暢或中斷等嚴重后果。當時，如何在施工中保護好此市政排水溝成了我們在施工中面對的一大亟待解決的難題。對此，經與建設單位協商，我們決定對與建筑物相鄰的一段大約25m長的市政排水溝進行保證性施工。施工過程中，經對排水主溝進行局部開挖勘察，排溝墻和溝底為鋼筋混凝土，整體性較好。經實測，溝底距設計開挖的坑底高差約10.5m，距需開挖樁邊緣約2.3m。這樣即使從溝底開挖放坡，放坡系數也只有0.2，小于所需放坡系數0.5。同時，經過對現場鋼渣試挖，因回填鋼渣時間較長，土質相對密實，且上部無地下水，土質的自身飽水性差，所以自身穩定性好。后經有針對性地同相關技術人員認真研究，最后選擇了對排水溝范圍內的施工采用打抗滑樁的方法保護該市政排水溝的施工方案。

　　(三)保護排水方案選擇

　　經對排水溝進行開挖實測和對基坑進行試驗性開挖，為保證水溝的抗滑，我們選擇了間距為5 m一根(一共6根)，樁直徑為1.2m，深度至坑底下2m，配筋力18根下直徑16的二級鋼，混凝土為C20，且位置與基礎挖孔樁錯開的設計方案。在施工抗滑樁時，在樁中預留直徑10的一級圓鋼短筋，間距200mm，分別留出護壁內和護壁外。護壁內的鋼筋在澆樁芯混凝土時剔出錨入樁內，護壁外的短筋在土方開挖中剔出每挖3m高用相同直徑的鋼筋和樁與樁之間的連接，形成鋼筋網。同時，為有效阻止基坑土的滑落，我們同步采取了用200厚的鋼筋混凝土作臨時護坡，以保證該段土方不至垮塌，由此保證了排水溝的安全暢通。

　　(四)進行基坑開挖施工

　　鑒于該工程基坑的東面有市政排水溝，所以在土方的開挖中，從東面出土不可取。同時，因在東面開挖中要做護坡，所以只有考慮將南北兩面分別作為出土方向。開挖過程中，為有利護坡工作的開展，我們因地制宜地采取了先確定排水溝的位置后再開挖，且每次開挖深度以不超過3 m為限，即每挖足3m左右后，待把抗滑樁間的護坡施工完后，再進行下一階段的土方開挖。由此既加快了整個工程進度，又使整個土方開挖工作保持了循環漸進和正常進行。

　　主要機械設備一覽表

　　(五)塔基及其塔吊安裝

　　由于D1、D2住宅樓工程轉換層以上均為兩個獨立的主樓，根據該工程進度的需要我們采用了在主體施工時一次配備兩臺QTZ40塔吊作為垂直運輸機械。同時，因該工程基坑采用的是大開挖，考慮到如果把塔吊安裝在自然地面上，塔吊超高部分會因附著太長而影響使用安全，我們選擇了把塔吊基礎直接放在基坑上，由此避免了塔吊基礎下的土質在挖掘機挖掘時被擾動。在挖至距坑底3m時，對塔吊基礎的土方開挖采用人工開挖。塔吊安裝完畢時，土方施工機械再退著一次性將坑內土方挖出，然后待挖孔樁澆注完畢至承合下時，在回填土的過程中再對塔吊坑內的塔身部分采用砌磚加構造柱和圈梁的方式，砌一個保護井保護塔吊的塔身，待工程完工后再一并撤除。

　　(六)施工中的注意事項

　　為有效確保深基坑土護坡施工過程中的作業人員、施工環境的安全和工程質量，從本人多年負責和從事類似工程施工的實踐看，施工過程中要特別注意以下事項：

　　1、挖土時要經常檢查邊坡坡度，有效確保施坡及修坡始終按照施工方案和技術交底進行施工，盡可能避免因坡度失控而導致挖方量的增加和不能保證坑底的尺寸。

　　2、在開挖過程中要沿基坑上口周圍坑邊3m處挖一臨時排水溝，并在寬300mm、深300-500mm時作好找坡，以便能將水排出場外，從而防止下雨時水灌入坑內沖刷邊坡而導致土方坍塌。

　　3、要隨時注意土壁的穩定性，當發現有裂縫及傾坍可能時，人員要立即離開并及時處理。開挖中如發現有不能辨認的物品或事先沒有預見到的地下電纜等，應及時停止操作并報告上級處理。

　　4、當土方挖至坑底時，最好在坑底周圍做一寬400mm、深300-500mm的排水明溝，同時在坑底的四個角設一深1500mm、邊長1000mm的集水井來集中雨水和挖孔樁中抽出的地下水，并安派專人負責把水同時抽出場外。

　　5、牢固樹立“安全第一、質量為本、隱患是禍”的思想，堅持每天對基坑邊坡進行檢查，對有不穩定的地方應做到及時采取措施，及時消除隱患，以此為有效確保施工安全和工程質量提供保證。

　　總之，隨著時代的發展和人民生活水平的提高，建筑物的重要性和安全等級越來越高，且深基坑的開挖深度也越來越大，合理的基坑支護技術既是保障建筑物安全施工的關鍵，也是深基坑支護工程施工中較為常見的不足和問題。只有從源頭上加強防范入手，結合具體實際編制好施工方案，執行好操作規程，充分調動建設單位、施工單位、監理單位和地方政府相關職能部門的積極性，全程實施工程質量和安全生產監控監管，方能有效確保深基坑土護坡工程施工預期的進度、質量和安全，進而實現良好的經濟效益和社會效益。
作者：重慶巨能建安公司 陳東生 一級建造師、全國優秀項目經理

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