一、常見基坑支護(hù)分類及適用條件
深基坑工程是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性工程,是一門綜合性很強(qiáng)的新型學(xué)科,它涉及工程地質(zhì)、土力學(xué)、基礎(chǔ)工程、結(jié)構(gòu)工程、結(jié)構(gòu)力學(xué)、施工技術(shù)、土與結(jié)構(gòu)的共同作用以及環(huán)境巖土工程等多門學(xué)科,是理論上尚待進(jìn)一步發(fā)展的具有綜合性和交叉性的技術(shù)學(xué)科。
深基坑工程大多是臨時(shí)性工程,經(jīng)費(fèi)限制很緊,而影響因素、不確定性因素又很多,例如地質(zhì)條件、水文情況、具體工程要求、氣候變化的影響、施工順序及管理、場(chǎng)地周圍環(huán)境等等。深基坑工程的設(shè)計(jì)與施工既要保證整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全,又要控制支護(hù)結(jié)構(gòu)及其周圍土體的變形,保證周圍環(huán)境(相鄰建筑物及地下公共設(shè)施等)的安全。
在保證安全前提下,設(shè)計(jì)要合理,又能節(jié)約造價(jià)、方便施工、縮短工期。要提高基坑工程的設(shè)計(jì)與施工水平,必須正確選擇土壓力、計(jì)算方法和參數(shù),選擇合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系,同時(shí)還要有豐富的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。
基坑工程的主要作用與目的在于:滿足地下工程施工空間要求及安全;保證主體工程地基及樁基安全;保證基坑周邊的環(huán)境安全。
基坑工程施工問題應(yīng)該是由來已久,現(xiàn)代深基坑工程施工技術(shù)的大發(fā)展則是從20世紀(jì)80年代開始的,經(jīng)過近三十年的發(fā)展,當(dāng)前常用的深基坑支護(hù)技術(shù)如表1所示。
純粹從深基坑工程的施工技術(shù)來看,雖然當(dāng)前的施工技術(shù)已取得了很大的發(fā)展,但以下的施工技術(shù)與管理問題還是經(jīng)常遇到。首先是對(duì)深基坑工程施工的認(rèn)識(shí)問題,總認(rèn)為它是臨時(shí)工程,因而就能省則省,思想上也重視不夠;其次是對(duì)施工方案的編制上較為馬虎,往往內(nèi)容不全,可操作性不強(qiáng);再就是對(duì)施工技術(shù)及其質(zhì)量要求的認(rèn)識(shí)不夠,對(duì)應(yīng)急預(yù)案及應(yīng)有的搶險(xiǎn)措施準(zhǔn)備不充分。
二、深基坑工程施工方案的編制
施工方案的優(yōu)劣是決定深基坑工程成敗的關(guān)鍵,因此深基坑施工方案的編制十分重要。
2.1 施工方案的編制依據(jù):
(1) 深基坑工程設(shè)計(jì)方案;
(2) 工程地質(zhì)、水文地質(zhì)勘察報(bào)告;
(3) 工程設(shè)計(jì)圖紙;
(4) 建設(shè)方招(投)標(biāo)文件、工程合同及有關(guān)要求;
(5) 場(chǎng)區(qū)周邊建(構(gòu))筑物、道路、地下管線等分布情況及結(jié)構(gòu)特征;
(6) 國(guó)家、地方現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及有關(guān)的管理規(guī)定等。
2.2 施工方案的主要內(nèi)容:
(1) 工程概況。主要是描述清楚深基坑工程的基本情況以及地下結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)情況。
(2) 周邊環(huán)境情況及工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況。
(3) 深基坑工程設(shè)計(jì)方案應(yīng)已通過專家論證審查,此處應(yīng)概括性地加以介紹,以明確基坑支護(hù)設(shè)計(jì)涵括的主要內(nèi)容。
(4) 工程實(shí)施目標(biāo)管理和施工部署,包括工程實(shí)施目標(biāo)、項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)、施工部署。
(5) 施工準(zhǔn)備:包括施工機(jī)械、主要材料設(shè)備、勞動(dòng)力組織。
(6) 主要施工方法及質(zhì)量保障措施,含支護(hù)結(jié)構(gòu)、止水帷幕、降排水、土方開挖與回填、支撐安裝與拆除等。
(7) 施工進(jìn)度計(jì)劃及工期保證措施。
(8) 施工監(jiān)測(cè)及應(yīng)急搶險(xiǎn)措施。
(9) 其他的技術(shù)與管理組織措施,如安全生產(chǎn)、文明施工、環(huán)境保護(hù)等。
(10) 其他所應(yīng)附的詳細(xì)專項(xiàng)方案。
2.3 需要特別強(qiáng)調(diào)的幾個(gè)專項(xiàng)施工方案
雖說已經(jīng)編制了深基坑工程施工方案,但對(duì)深基坑工程的土方開挖、施工塔吊的布置及運(yùn)行控制、基坑監(jiān)測(cè)以及深基坑施工過程的應(yīng)急搶險(xiǎn)等還必須編制詳盡的專項(xiàng)施工方案,以上這些專項(xiàng)施工方案都是對(duì)深基坑施工具有重大影響的,必須十分認(rèn)真的對(duì)待。
(1 ) 深基坑工程土方開挖專項(xiàng)方案
幾乎所有出現(xiàn)險(xiǎn)情的深基坑工程都與土方開挖不符合要求或不完全符合要求有關(guān)系,因此說,我們必須樹立基坑土方開挖是保證深基坑工程施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵程序之一的意識(shí)。
首先基坑開挖應(yīng)根據(jù)基坑工程設(shè)計(jì)文件要求(如支護(hù)結(jié)構(gòu)型式、降排水等),該工程的結(jié)構(gòu)形式(如工程樁類型、承臺(tái)布置情況等),基坑深度、工程地質(zhì)水文條件、氣候條件、周邊環(huán)境、施工方法、施工工期和地面荷載等有關(guān)資料,確定切實(shí)可行的基坑開挖方案。
其次基坑開挖方案的主要內(nèi)容應(yīng)包括:支護(hù)結(jié)構(gòu)的齡期、機(jī)械設(shè)備的選擇、基坑開挖時(shí)間的安排,分層開挖深度及開挖順序、坡道位置和車輛進(jìn)出場(chǎng)道路,施工進(jìn)度和勞動(dòng)力組織安排,質(zhì)量和安全措施等。土方開挖應(yīng)充分考慮時(shí)空效應(yīng),合理確定土方分層開挖層數(shù)、每層分段數(shù)量,分段開挖的時(shí)間限制等,且注意必須與基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)工況保持一致,并遵循“開槽支撐,先撐后挖,分層開挖,嚴(yán)禁超挖”的原則。
最后基坑開挖過程中,除應(yīng)嚴(yán)格按照制定的經(jīng)過審批的方案執(zhí)行外,尚應(yīng)注意如下的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
一是基坑開挖時(shí),應(yīng)對(duì)平面控制樁、水準(zhǔn)點(diǎn)、基坑平面布置、水平標(biāo)高、邊坡高度等經(jīng)常復(fù)測(cè)檢查;
二是基坑周圍地面應(yīng)進(jìn)行防水、排水處理,嚴(yán)防雨水等地面積水浸入基坑周邊土體;
三是基坑底及坑壁應(yīng)留150~300㎜厚土層,由人工挖掘修整,開挖層應(yīng)設(shè)集水坑,及時(shí)用泵排除坑底積水;
四是軟土基坑必須分層均衡開挖,層高不宜超過1m,在開挖至支撐立柱樁和工程樁附近時(shí),應(yīng)注意對(duì)立柱和工程樁的保護(hù),如采用人工清除立柱或工程樁四周的土體,避免其受到附加的側(cè)向壓力,還應(yīng)注意對(duì)上層支撐、支護(hù)結(jié)構(gòu)、降水設(shè)施等的保護(hù);
五是開挖到底后,應(yīng)及時(shí)清底驗(yàn)槽,減少其暴露時(shí)間,防止地基土原狀結(jié)構(gòu)受到破壞。
(2 ) 施工塔吊的布置
對(duì)布置在基坑邊坡上的塔吊,除滿足塔吊設(shè)計(jì)的基本要求外,尚應(yīng)充分分析其對(duì)邊坡的影響,此點(diǎn)往往是容易被忽視的。
(3 ) 深基坑監(jiān)測(cè)專項(xiàng)方案
基坑監(jiān)測(cè)是指在基坑開挖和地下工程施工過程中,對(duì)基坑巖土性狀、支護(hù)結(jié)構(gòu)變位和周圍環(huán)境條件的變化,進(jìn)行各種觀測(cè)及分析工作,并將觀測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋,以指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工?;娱_挖前應(yīng)作出系統(tǒng)的開挖監(jiān)測(cè)方案。其主要內(nèi)容應(yīng)包括:監(jiān)測(cè)目的、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)控預(yù)警值、監(jiān)測(cè)方法及精度要求、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置、監(jiān)測(cè)周期、工序管理和記錄制度以及信息反饋系統(tǒng)等。
基坑監(jiān)測(cè)的對(duì)象應(yīng)包括:自然環(huán)境、基坑底部及周圍土體、支護(hù)結(jié)構(gòu)、地下水位、周圍建(構(gòu))筑物、周圍地鐵、水管、排污管、電纜、煤氣管等重要地下設(shè)施,以及與基坑相鄰的周圍城市道路上面等,一般情況下,至少應(yīng)考慮到從基坑邊緣以外1~3倍基坑開挖深度范圍內(nèi)需要保護(hù)的物體;另有深井降水時(shí),尚應(yīng)按抽水的影響半徑進(jìn)行考慮。基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可參照表2。
基坑工程施工的前提是確保支護(hù)結(jié)構(gòu)安全和周圍環(huán)境安全,從而實(shí)現(xiàn)地下工程的安全施工,因此基坑變形的監(jiān)控值當(dāng)設(shè)計(jì)有指標(biāo)要求時(shí),以設(shè)計(jì)要求為依據(jù),當(dāng)設(shè)計(jì)無明確要求時(shí),基坑變形的監(jiān)控值應(yīng)按表3執(zhí)行?;颖O(jiān)測(cè)應(yīng)以儀器觀測(cè)為主,目測(cè)為輔,多種觀測(cè)方法互為補(bǔ)充,互相驗(yàn)證,保證現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果能夠及時(shí)、真實(shí)、準(zhǔn)確地反映基坑工程的運(yùn)行狀況。此處需要特別強(qiáng)調(diào)的是,在基坑土方開挖和地下工程施工過程中,目測(cè)巡視往往是最容易發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情預(yù)兆的,因此目測(cè)巡視必須要作為基坑工程施工過程中確保安全的一個(gè)重要管理手段來貫徹執(zhí)行。
基坑工程施工結(jié)束時(shí),負(fù)責(zé)基坑監(jiān)測(cè)的單位應(yīng)提交完整的基坑工程監(jiān)測(cè)報(bào)告,報(bào)告內(nèi)容包括:
(1)工程概況;
(2)基坑監(jiān)測(cè)方案,包括監(jiān)測(cè)依據(jù)、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和各測(cè)點(diǎn)的平面和立面布置圖;
(3)采用的儀器設(shè)備和監(jiān)測(cè)方法,監(jiān)測(cè)精度與監(jiān)測(cè)周期等;
(4)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法和監(jiān)測(cè)結(jié)果過程曲線;
(5)監(jiān)測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià),以及對(duì)設(shè)計(jì)施工的反饋與建議。對(duì)那些施工周期較長(zhǎng)的,或是特大型深基坑工程,或是遇有特殊情況下時(shí),尚應(yīng)在深基坑工程施工過程中視具體情況提供階段性的基坑監(jiān)測(cè)報(bào)告。
(4 ) 應(yīng)急搶險(xiǎn)方案
深基坑工程本身的特定性以及其施工過程中大量存在的不確定性,使其成為一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性較大的工程,因此每一項(xiàng)深基坑工程施工之前均應(yīng)分析其風(fēng)險(xiǎn),確定其危險(xiǎn)源,并進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)估,從而有針對(duì)性地制定應(yīng)急預(yù)案,這包括有組織上、人財(cái)物的保證上以及技術(shù)處理措施上和管理上的措施。這也是確保深基坑工程施工安全的重要措施之一。此外,前面已經(jīng)提到過深基坑工程施工之前,必須對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查,此處還要強(qiáng)調(diào)的是,作為施工單位還要注意對(duì)之前之后及過程中的環(huán)境變化留下科學(xué)的、客觀的證明,必要時(shí),一定要注意請(qǐng)相關(guān)權(quán)威部分進(jìn)行諸如危房鑒定等相關(guān)程序,留下合理合法的客觀資料。
基坑工程發(fā)生病害事故時(shí),應(yīng)查明其確切原因,對(duì)基坑相鄰建(構(gòu))筑物、道路及地下管線造成的危害程度,以便采取有效措施進(jìn)行搶救處理;在制定基坑病害事故處理方案時(shí),不僅要對(duì)基坑事故能進(jìn)行有效搶救,還要對(duì)周邊建(構(gòu))筑物、地下管線、道路及相鄰基坑等進(jìn)行有效保護(hù),防止事故病害的進(jìn)一步擴(kuò)大;此外還應(yīng)注意及時(shí)迅速地組織搶救,避免喪失搶救時(shí)機(jī),釀成更為嚴(yán)重的后果。