建筑工程深基坑土护坡施工对策思考

发布日期：2015-06-23来源：本站编辑：张瑞晨

[摘要]有道是，万丈高楼从地起。近年来，伴随建筑业的不断发育和成熟，各种高层超高层建筑如雨后春笋般的迅猛崛起，各种工程的基础问题早已摆上了“百年大计、质量第一”的重要议程。然而，面对复杂的地质构造和施工作业环境，要在保证安全的前提下搞好建筑工程深基坑土护坡施工又何谈容易。

　　有道是，万丈高楼从地起。近年来，伴随建筑业的不断发育和成熟，各种高层超高层建筑如雨后春笋般的迅猛崛起，各种工程的基础问题早已摆上了“百年大计、质量第一”的重要议程。然而，面对复杂的地质构造和施工作业环境，要在保证安全的前提下搞好建筑工程深基坑土护坡施工又何谈容易。在此，笔者就自己多年从事和负责建筑工程施工的实际出发谈谈其如何切实有效地搞好深基坑土护坡施工的一些深浅见，以期能对同行起到抛砖引玉的效果。

　　一、深基坑工程的定义及其范围

　　深基坑工程在国外称为“深开挖工程”(DeepExcavation)，其意思是为了设置建筑物的地下室需开挖深基坑，这只是深基坑开挖的一种类型。这与我国对 “深基坑”的定义来说显得更为广义。在我国，根据建设部建质[2009]87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：所谓深基坑工程，一般是指开挖深度超过5米(含5米)或地下室三层以上(含三层)，或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。同时，根据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87号“附件二”规定：超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围包括：(一)开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程;(二)开挖深度虽未超过5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程。反之则为浅基坑。从实践看，大多将底面积在27平方米以内，且底长边小于三倍短边的称为基坑，将宽度在3米以内，且槽长大于3倍槽宽的称为基槽。基坑和基槽都是用来建筑建筑物的基础的,只是平面形状不同而已。如基坑通常都是方形或者比较接近方形，而基槽大多是长条形状的，而且有时候其长度会远远超过标准长形的长度。

　　二、深基坑土护坡施工理论探索

　　基础不牢，地动山摇。由于深基坑土护坡施工的作业环境处于一定地表或基础之下，其开挖方式和施工工艺的选择既关系到作业人员的人身安全，也维系基础工程及其之上的建构筑物的质量和寿命，因此，在各类工程建造过程中大多把基础工程的施工作为整个工程建设的重中之重。尤其是在城市公用设施工程和住宅工程建设中，由于城市中深基坑工程施工时常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁进行，虽属临时性工程，其技术的复杂性和施工的难度又远高于基础结构和上部工程的施工。可以说，一旦稍有不慎，不仅将危及施工作业人员和基坑本身的安全，而且还会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，其造成的损失通常不可估量。更何况，深基坑工程设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据，而开挖施工过程中又往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形发生种种意外变化，这本身就决定了传统的设计方法难以事先设定或事后处理。对此，为有效解决施工中的难题，近年来伴随科学技术的进步，为减轻劳动强度、降低用工成本、加快工程进度、保证安全质量、提高经济效益，不少施工单位在不断淘汰落后设备和施工工艺的同时，加快了诸如机械钻孔、机械悬挖等新设备新工艺在深基坑土护坡工程施工中的推广和应用，由此为我们建筑施工企业施工类似工程提供了可资借鉴的经验和作法。

　　三、深基坑土护坡施工实践尝试

　　在近年的施工过程中，本人曾独立负责过一项以D1、D2命名的带有深基坑土护坡施工的住宅楼工程施工，该工程位于某市一近郊区的住宅小区内，两幢住宅楼均为地上十八层地下一层，总建筑面积为32000m2，其中裙楼两层。D1、D2的地下车库和裙楼并联为一体，每一层建筑面积为2600 m2。地下一层为车库，平街层和二层为商业用房，三层为转换层，转换层以上为两个独立的塔楼。建筑总高度为58m，整个结构为框架剪力墙结构，基础为人工挖孔桩，地下一层长为58m，宽为35m的多边形。总占地面积约2600m2。挖孔桩根据地勘资料最深约为±0.000以下接近40m。

　　(一)大开挖深坑的原因

　　该工程全部位于原某钢厂炼钢后的废钢渣场下，正常施工应把整个废钢渣挖至地下室地面，然后进行挖孔桩施工。但当土方挖至地下室地面，然后把挖孔桩定位线放好，并做好定位孔圈，作业人员按定位孔圈人工开挖至300-1000深时发现桩内多数有大小不等的废弃钢渣。此钢渣大的比桩孔大、厚度不等，用风镐和人工根本无法施工。根据此实际情况推测，以下应还有大量的废钢渣。由于废钢渣用普通方法无法施工，而用气焊切割的速度比切割钢板还慢，加之厚度较厚，如果用此方法施工，施工速度会很慢，加之孔深对孔内送风也有难度。基于前述客观存在的一系列施工困难，我们对此部分钢渣最后采用了用机械进行大开挖。同时，根据地质报告和现场实测情况，我们把开挖深度定为至±0.000以下15m，从自然地面下大约13.5m。

　　(二)周边施工环境情况

　　该工程的东面南北方向距建筑物地下室外墙边约3m的地方有一个市政排水沟，此沟上口距自然地面下大约1.5m、深1.5、宽2m，且沟上有进入其他工地的主要施工道路，道路外边有已建好的小区一期工程。如果对市政排水沟进行改道，施工中此市政管沟会被挖断，由此将造成整个片区排污系统不畅或中断等严重后果。当时，如何在施工中保护好此市政排水沟成了我们在施工中面对的一大亟待解决的难题。对此，经与建设单位协商，我们决定对与建筑物相邻的一段大约25m长的市政排水沟进行保证性施工。施工过程中，经对排水主沟进行局部开挖勘察，排沟墙和沟底为钢筋混凝土，整体性较好。经实测，沟底距设计开挖的坑底高差约10.5m，距需开挖桩边缘约2.3m。这样即使从沟底开挖放坡，放坡系数也只有0.2，小于所需放坡系数0.5。同时，经过对现场钢渣试挖，因回填钢渣时间较长，土质相对密实，且上部无地下水，土质的自身饱水性差，所以自身稳定性好。后经有针对性地同相关技术人员认真研究，最后选择了对排水沟范围内的施工采用打抗滑桩的方法保护该市政排水沟的施工方案。

　　(三)保护排水方案选择

　　经对排水沟进行开挖实测和对基坑进行试验性开挖，为保证水沟的抗滑，我们选择了间距为5 m一根(一共6根)，桩直径为1.2m，深度至坑底下2m，配筋力18根下直径16的二级钢，混凝土为C20，且位置与基础挖孔桩错开的设计方案。在施工抗滑桩时，在桩中预留直径10的一级圆钢短筋，间距200mm，分别留出护壁内和护壁外。护壁内的钢筋在浇桩芯混凝土时剔出锚入桩内，护壁外的短筋在土方开挖中剔出每挖3m高用相同直径的钢筋和桩与桩之间的连接，形成钢筋网。同时，为有效阻止基坑土的滑落，我们同步采取了用200厚的钢筋混凝土作临时护坡，以保证该段土方不至垮塌，由此保证了排水沟的安全畅通。

　　(四)进行基坑开挖施工

　　鉴于该工程基坑的东面有市政排水沟，所以在土方的开挖中，从东面出土不可取。同时，因在东面开挖中要做护坡，所以只有考虑将南北两面分别作为出土方向。开挖过程中，为有利护坡工作的开展，我们因地制宜地采取了先确定排水沟的位置后再开挖，且每次开挖深度以不超过3 m为限，即每挖足3m左右后，待把抗滑桩间的护坡施工完后，再进行下一阶段的土方开挖。由此既加快了整个工程进度，又使整个土方开挖工作保持了循环渐进和正常进行。

　　主要机械设备一览表

　　(五)塔基及其塔吊安装

　　由于D1、D2住宅楼工程转换层以上均为两个独立的主楼，根据该工程进度的需要我们采用了在主体施工时一次配备两台QTZ40塔吊作为垂直运输机械。同时，因该工程基坑采用的是大开挖，考虑到如果把塔吊安装在自然地面上，塔吊超高部分会因附着太长而影响使用安全，我们选择了把塔吊基础直接放在基坑上，由此避免了塔吊基础下的土质在挖掘机挖掘时被扰动。在挖至距坑底3m时，对塔吊基础的土方开挖采用人工开挖。塔吊安装完毕时，土方施工机械再退着一次性将坑内土方挖出，然后待挖孔桩浇注完毕至承合下时，在回填土的过程中再对塔吊坑内的塔身部分采用砌砖加构造柱和圈梁的方式，砌一个保护井保护塔吊的塔身，待工程完工后再一并撤除。

　　(六)施工中的注意事项

　　为有效确保深基坑土护坡施工过程中的作业人员、施工环境的安全和工程质量，从本人多年负责和从事类似工程施工的实践看，施工过程中要特别注意以下事项：

　　1、挖土时要经常检查边坡坡度，有效确保施坡及修坡始终按照施工方案和技术交底进行施工，尽可能避免因坡度失控而导致挖方量的增加和不能保证坑底的尺寸。

　　2、在开挖过程中要沿基坑上口周围坑边3m处挖一临时排水沟，并在宽300mm、深300-500mm时作好找坡，以便能将水排出场外，从而防止下雨时水灌入坑内冲刷边坡而导致土方坍塌。

　　3、要随时注意土壁的稳定性，当发现有裂缝及倾坍可能时，人员要立即离开并及时处理。开挖中如发现有不能辨认的物品或事先没有预见到的地下电缆等，应及时停止操作并报告上级处理。

　　4、当土方挖至坑底时，最好在坑底周围做一宽400mm、深300-500mm的排水明沟，同时在坑底的四个角设一深1500mm、边长1000mm的集水井来集中雨水和挖孔桩中抽出的地下水，并安派专人负责把水同时抽出场外。

　　5、牢固树立“安全第一、质量为本、隐患是祸”的思想，坚持每天对基坑边坡进行检查，对有不稳定的地方应做到及时采取措施，及时消除隐患，以此为有效确保施工安全和工程质量提供保证。

　　总之，随着时代的发展和人民生活水平的提高，建筑物的重要性和安全等级越来越高，且深基坑的开挖深度也越来越大，合理的基坑支护技术既是保障建筑物安全施工的关键，也是深基坑支护工程施工中较为常见的不足和问题。只有从源头上加强防范入手，结合具体实际编制好施工方案，执行好操作规程，充分调动建设单位、施工单位、监理单位和地方政府相关职能部门的积极性，全程实施工程质量和安全生产监控监管，方能有效确保深基坑土护坡工程施工预期的进度、质量和安全，进而实现良好的经济效益和社会效益。
作者：重庆巨能建安公司 陈东生 一级建造师、全国优秀项目经理

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