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深圳华侨城房地产有限公司 广东 深圳 518000
【摘 要】众所周知,深基坑施工会引起地层的变形,由于周边环境的复杂性,尚需对基坑支护结构的位移进行严格控制,避免周边土体变形过大,为避免开挖基坑对周边的建筑安全造成影响,应控制基坑的位移变形,使其不至于过大,本文结合实际工程案例,通过分析我国深基坑位移控制施工现状及存在的问题,并采取有效的支护方法和对其施工过程实施有效监控,确保了深基坑施工和毗邻建筑物的安全,使临近城市设施不会遭受破坏,希望为我国高层建筑深基坑施工的创新提供一定的理论参考。
【关键词】深基坑;土方开挖;基坑支护;施工技术;位移控制;安全
1、工程概况
本工程为高层公寓住宅项目,建筑高度约110m,地下2 层,地上29 层,属桩筏基础,框剪结构。地下空间为立体车库功能区,首层作为架空设备用途,其余楼层均为住宅。基坑开挖深度为10.9~13.8m,基坑设计为钉墙与钻孔灌注桩结合的支护形式,因开挖深度较深,且地处滨江区域,因此施工地下水位较高。实际工程施工中,主要采取三面喷锚、一面支护的桩支护方法,并通过土方分层分段开挖开展基础施工。由于该基坑处于城市繁华地段,周边的施工环境较为复杂,存在诸多大型建筑和市政设施,路面交通拥挤,出行人多,车流量大,地下管线密集,这给施工过程中使用机械运转、材料运输等工作带来了极大困难,如何开展基坑位移控制工作也就成为一大难题。
图1 基坑支护图
2、基坑位移控制存在问题和解决方案
根基本工程项目深基坑设计要求,本基坑位移控制工作需保证坡顶竖向累计位移不大于40mm,坡顶水位累计位移不大于35mm,周边地表竖向位移累计不超过35mm。
2.1 基坑开挖方式不合理
本基坑工程施工面狭小,且土方开挖较深,周围场地土质性能差。因此,在实际工程中,我们有必要对基坑实施分层开挖,并且与护坡工序配合妥当,通过使用钢板铺路的方法,先对周边土进行开挖,然后再对核心土进行开挖。
2.2 支护方案不合理
在原来的基坑施工设计中,存在下列问题:原设计的第一排锚杆,因受地下管道制约,难以成孔;且周围存在很多粉粘土层,喷锚支护剖面土质难以成孔,一旦不能保证支护桩施工进度,势必对周边百姓生活构成不利影响。考虑到上述问题,我单位多次与设计方沟通,最终将方案中原来的第一排锚杆位置改低 0.2m,从而避开了市政管网,并且将原来设计的锚杆间距1.5m 改为1.3m,长度则由之前9m 增加了一倍;然后加高第一道钢梁,护壁桩间隙之间的上部配以锚杆实施喷浆加固,对于那些难以成孔的位置我们改为打钢化管锚管作业,这就很好地解决了支付方案不合理的问题。
2.3 降水不理想
由于工程施工阶段没有足够数量的降水井,且原有的排水系统较为简易,因此深基坑施工的降水效果不尽人意。为了解决这个问题,我单位通过现场观测后,在基坑周围增加了8个降水井点,之后在原有排水系统上增加明排措施,这就很好地满足了基坑排水的需要,未保万无一失,还专门派人对现场降水状况进行记录。
3、施工方案的进一步优化及实施
3.1 基坑位移动态监测
地下施工技术是当今最活跃,发展最迅速,影响最广泛,渗透力最强的工程技术领域之一,也是衡量一个工程单位技术实力的标志之一。本工程深基坑因分布范围广、滑坡体空间分布状态复杂。为确保工程措施切合实际情况,有效地保证既有线运营安全。有必要对基坑位移实施动态监测,建立监测系统,加强对基坑稳定的长期监测。通过监测,了解深基坑工程受力状态、评价加固工程的作用效果,进而评价基坑的安全状态。检测采用地表变形监测和钻孔测斜相结合的方式,以钻孔测斜为主要的位移监测手段。
(1)检测系统布置。依据滑坡治理设计方案和施工现场情况,该段基坑测斜观测共布置3个剖面9个钻孔。由于在测斜钻孔期间没有及时安放测斜管,加之前期开挖施工便道时破坏了部分测斜钻孔,使得原有测斜钻孔不能利用。根据实际工程状况,并考虑能有效监测基坑滑动情况,新施工的测斜钻孔仍采用3排9孔方案,每排所处的里程位置不变,孔距根据基坑实际情况进行调整。
(2)监测方法及部分结果。结合工点实际情况,监测期限为二年,监测频率:施工前3~6 次、施工期间1次/ 周、竣工后1次/月。雨季及台风时应加强监测频率。根据实际监测结果确定监测时间是否延长。在深基坑施工阶段共进行了9 次观测。其中在CX-2 号测点距离地表11.3m 左右深度处变形较大,其他测点位移变化较小。
3.2 护坡桩及锚索施工
本工程统一采用桩径为800mm、长24m的护坡桩,一共51根。在护坡桩施工阶段,我们首先对一侧进行放坡,并开挖至-3.0m 深度,通过仔细观测现场地面动态确认无异常情况时,即可开始护坡喷锚与支护桩施工工作。为了加快工程进度,该过程可以和锚索、冠梁等作业同时进行。
3.3 土钉墙施工
本工程中实际施工土钉墙八道,考虑到工程现场的土质为粘土层和粉砂,土质较脆弱,所以我们主要采用进口的SM-400 钻机开展成孔作业,在钻孔工作进行中,我们必须时刻留意粉砂层的施工状态,杜绝施工过程中可能造成的孔洞透水。土钉施工阶段,为了保证后续工作的順利进行,施工人员应及时提供相应的工作面,杜绝因工作面不足而造成的窝工现象。在这一过程中,我们要提供有力条件尽可能使得钢筋网、混凝土面板也在同一时间进行施工,从而给下一步土方开挖工作节省宝贵时间。应指出的是,土钉墙施工、土方施工两者要相互配合,避免任何一项工作因单独作业而给总工期带来不利影响。
3.4 土方开挖施工
(1)开挖方法。在基坑开挖施工中,应时刻谨记“分层、分段、先撑后挖、快挖快撑、保持基坑围护体受力均衡”的原则。考虑到本工程项目开挖深度大、土方量大、工期短等特殊因素,因此在实际工程中需要全过程配合土钉、锚索进行施工,这无疑是本工程的一项重点工作,这也需要我们在车辆、设备的管理工作上安排足够人员,同时也要严格把握挖运土施工的顺序,重视现场施工管理工作。因此,我单位专门增设了 4 名现场值班和测量人员,一旦开展土方挖运工作,必须对开挖的深度、土方堆放场地坐标、高度等开展准确的测量工作,且放线定位要准,误差不能超过 50mm。同时,在施工阶段必须按分层分片的方式展开开挖工作,且全过程配合土钉、锚索作业进行施工。
(2)开挖顺序。-4.50m 标高以上的土方分层分段开挖支护,及时将土方外运,为基础桩施工及时提供施工工作面。-4.50m 标高以下土方,地质报告为粉土层,且含水率较大,如按以上运输方式汽车无法在基坑内行走,必须垫 2cm 厚钢板或 20~30cm砖渣、石渣,增加了施工成本。经对方案的优化,-4.50m 标高以下土方采用一步开挖到位。即先将基坑四周土方分层开挖至设计基底标高,保留基坑核心土。做好支护后再挖中间土,从一端用两台反铲挖掘机装运土方,同时分段进行桩承台、基础底板施工,最后用一台长臂反铲挖掘机收坡道土方。采用这种施工方法,大大提高了施工效率,减少了基坑的暴露时间,确保了基坑及周边建筑物的安全。
4、施工阶段的现场管理
4.1技术管理
施工阶段对技术的管理主要有以下几方面:
第一,根据工程的特点,及时完成设备、材料的检测及报审,并及时办理相关合同、安全协议及工程保险;
第二,提前编制基坑开挖紧急预案和事故处理预案;
第三,监测单位要及时提供关于基坑支护位移,周
【摘 要】众所周知,深基坑施工会引起地层的变形,由于周边环境的复杂性,尚需对基坑支护结构的位移进行严格控制,避免周边土体变形过大,为避免开挖基坑对周边的建筑安全造成影响,应控制基坑的位移变形,使其不至于过大,本文结合实际工程案例,通过分析我国深基坑位移控制施工现状及存在的问题,并采取有效的支护方法和对其施工过程实施有效监控,确保了深基坑施工和毗邻建筑物的安全,使临近城市设施不会遭受破坏,希望为我国高层建筑深基坑施工的创新提供一定的理论参考。
【关键词】深基坑;土方开挖;基坑支护;施工技术;位移控制;安全
1、工程概况
本工程为高层公寓住宅项目,建筑高度约110m,地下2 层,地上29 层,属桩筏基础,框剪结构。地下空间为立体车库功能区,首层作为架空设备用途,其余楼层均为住宅。基坑开挖深度为10.9~13.8m,基坑设计为钉墙与钻孔灌注桩结合的支护形式,因开挖深度较深,且地处滨江区域,因此施工地下水位较高。实际工程施工中,主要采取三面喷锚、一面支护的桩支护方法,并通过土方分层分段开挖开展基础施工。由于该基坑处于城市繁华地段,周边的施工环境较为复杂,存在诸多大型建筑和市政设施,路面交通拥挤,出行人多,车流量大,地下管线密集,这给施工过程中使用机械运转、材料运输等工作带来了极大困难,如何开展基坑位移控制工作也就成为一大难题。
图1 基坑支护图
2、基坑位移控制存在问题和解决方案
根基本工程项目深基坑设计要求,本基坑位移控制工作需保证坡顶竖向累计位移不大于40mm,坡顶水位累计位移不大于35mm,周边地表竖向位移累计不超过35mm。
2.1 基坑开挖方式不合理
本基坑工程施工面狭小,且土方开挖较深,周围场地土质性能差。因此,在实际工程中,我们有必要对基坑实施分层开挖,并且与护坡工序配合妥当,通过使用钢板铺路的方法,先对周边土进行开挖,然后再对核心土进行开挖。
2.2 支护方案不合理
在原来的基坑施工设计中,存在下列问题:原设计的第一排锚杆,因受地下管道制约,难以成孔;且周围存在很多粉粘土层,喷锚支护剖面土质难以成孔,一旦不能保证支护桩施工进度,势必对周边百姓生活构成不利影响。考虑到上述问题,我单位多次与设计方沟通,最终将方案中原来的第一排锚杆位置改低 0.2m,从而避开了市政管网,并且将原来设计的锚杆间距1.5m 改为1.3m,长度则由之前9m 增加了一倍;然后加高第一道钢梁,护壁桩间隙之间的上部配以锚杆实施喷浆加固,对于那些难以成孔的位置我们改为打钢化管锚管作业,这就很好地解决了支付方案不合理的问题。
2.3 降水不理想
由于工程施工阶段没有足够数量的降水井,且原有的排水系统较为简易,因此深基坑施工的降水效果不尽人意。为了解决这个问题,我单位通过现场观测后,在基坑周围增加了8个降水井点,之后在原有排水系统上增加明排措施,这就很好地满足了基坑排水的需要,未保万无一失,还专门派人对现场降水状况进行记录。
3、施工方案的进一步优化及实施
3.1 基坑位移动态监测
地下施工技术是当今最活跃,发展最迅速,影响最广泛,渗透力最强的工程技术领域之一,也是衡量一个工程单位技术实力的标志之一。本工程深基坑因分布范围广、滑坡体空间分布状态复杂。为确保工程措施切合实际情况,有效地保证既有线运营安全。有必要对基坑位移实施动态监测,建立监测系统,加强对基坑稳定的长期监测。通过监测,了解深基坑工程受力状态、评价加固工程的作用效果,进而评价基坑的安全状态。检测采用地表变形监测和钻孔测斜相结合的方式,以钻孔测斜为主要的位移监测手段。
(1)检测系统布置。依据滑坡治理设计方案和施工现场情况,该段基坑测斜观测共布置3个剖面9个钻孔。由于在测斜钻孔期间没有及时安放测斜管,加之前期开挖施工便道时破坏了部分测斜钻孔,使得原有测斜钻孔不能利用。根据实际工程状况,并考虑能有效监测基坑滑动情况,新施工的测斜钻孔仍采用3排9孔方案,每排所处的里程位置不变,孔距根据基坑实际情况进行调整。
(2)监测方法及部分结果。结合工点实际情况,监测期限为二年,监测频率:施工前3~6 次、施工期间1次/ 周、竣工后1次/月。雨季及台风时应加强监测频率。根据实际监测结果确定监测时间是否延长。在深基坑施工阶段共进行了9 次观测。其中在CX-2 号测点距离地表11.3m 左右深度处变形较大,其他测点位移变化较小。
3.2 护坡桩及锚索施工
本工程统一采用桩径为800mm、长24m的护坡桩,一共51根。在护坡桩施工阶段,我们首先对一侧进行放坡,并开挖至-3.0m 深度,通过仔细观测现场地面动态确认无异常情况时,即可开始护坡喷锚与支护桩施工工作。为了加快工程进度,该过程可以和锚索、冠梁等作业同时进行。
3.3 土钉墙施工
本工程中实际施工土钉墙八道,考虑到工程现场的土质为粘土层和粉砂,土质较脆弱,所以我们主要采用进口的SM-400 钻机开展成孔作业,在钻孔工作进行中,我们必须时刻留意粉砂层的施工状态,杜绝施工过程中可能造成的孔洞透水。土钉施工阶段,为了保证后续工作的順利进行,施工人员应及时提供相应的工作面,杜绝因工作面不足而造成的窝工现象。在这一过程中,我们要提供有力条件尽可能使得钢筋网、混凝土面板也在同一时间进行施工,从而给下一步土方开挖工作节省宝贵时间。应指出的是,土钉墙施工、土方施工两者要相互配合,避免任何一项工作因单独作业而给总工期带来不利影响。
3.4 土方开挖施工
(1)开挖方法。在基坑开挖施工中,应时刻谨记“分层、分段、先撑后挖、快挖快撑、保持基坑围护体受力均衡”的原则。考虑到本工程项目开挖深度大、土方量大、工期短等特殊因素,因此在实际工程中需要全过程配合土钉、锚索进行施工,这无疑是本工程的一项重点工作,这也需要我们在车辆、设备的管理工作上安排足够人员,同时也要严格把握挖运土施工的顺序,重视现场施工管理工作。因此,我单位专门增设了 4 名现场值班和测量人员,一旦开展土方挖运工作,必须对开挖的深度、土方堆放场地坐标、高度等开展准确的测量工作,且放线定位要准,误差不能超过 50mm。同时,在施工阶段必须按分层分片的方式展开开挖工作,且全过程配合土钉、锚索作业进行施工。
(2)开挖顺序。-4.50m 标高以上的土方分层分段开挖支护,及时将土方外运,为基础桩施工及时提供施工工作面。-4.50m 标高以下土方,地质报告为粉土层,且含水率较大,如按以上运输方式汽车无法在基坑内行走,必须垫 2cm 厚钢板或 20~30cm砖渣、石渣,增加了施工成本。经对方案的优化,-4.50m 标高以下土方采用一步开挖到位。即先将基坑四周土方分层开挖至设计基底标高,保留基坑核心土。做好支护后再挖中间土,从一端用两台反铲挖掘机装运土方,同时分段进行桩承台、基础底板施工,最后用一台长臂反铲挖掘机收坡道土方。采用这种施工方法,大大提高了施工效率,减少了基坑的暴露时间,确保了基坑及周边建筑物的安全。
4、施工阶段的现场管理
4.1技术管理
施工阶段对技术的管理主要有以下几方面:
第一,根据工程的特点,及时完成设备、材料的检测及报审,并及时办理相关合同、安全协议及工程保险;
第二,提前编制基坑开挖紧急预案和事故处理预案;
第三,监测单位要及时提供关于基坑支护位移,周