浅谈复杂环境下深基坑施工技术特点及方式

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   工业建筑及其地下管线工程在施工的时候，都要进行深基坑的开挖，一些面积小和深度浅的基坑可以直接放坡开挖。但随着基坑的开挖面积和深度的增大，就需要采用支护技术了。近几年，尽管在复杂环境下深基坑的施工技术得到了一定程度的发展，积累了一些宝贵的经验，但是在实际中任然存在着一些问题，本文就具体的探讨在复杂环境下深基坑的施工特点及其施工方式。

   一、复杂环境下深基坑施工特点
   在工业建筑密度大的区域进行深基坑施工，受周围因素的影响较大，因此，首先必须了解相关的施工条件与特征，然后再制定周密的施工计划。在实际中，复杂环境下进行深基坑施工的特点有：
   ①施工难度大。基坑开挖后，基坑距离原有建筑物和交通道路太近，并且受工程所在地的地质条件、土质情况的影响，一些基坑在土方开挖和基础设施施工的过程中会出现边坡塌方，原有建筑物和道路开裂、沉降等现象，严重的甚至产生重大安全事故，因此根据需要，要采用一定的支护设备和方案。
   ②工期长，费用大。一般的深基坑作业有严格的工程进度管理，作业时间严格受控，并且作业空间狭窄、性质恶劣，日施工计划和进度很难组织实施，施工效率难以保证，造成工期较长，由此带来的成本也是成倍的增长。
   ③施工质量难以保证。由于深基坑工程中的挖方量大,土体中原有天然应力的释放也大,使基坑周围环境的不均匀沉降加大,基坑周围的建筑物出现不利的拉应力,地下管线的某些部位出现应力集中等,这些因素导致在复杂环境下的深坑施工质量难以保证。
   ④施工方法限制较大。受工程周边建筑物的影响，一般常用的施工机械往往不能进场，一些常用的施工方法都会受到条件限制，而且会增加施工费用，延长工期。
   二、深基坑施工方式
   采用某工程为例，结合实际来说明深基坑的施工方式。
   1、基坑支护及降水方案
   本工程结构为地下一层,基础开挖深度为 3.8m。根据设计图纸、答疑文件提供的场地标高资料，汇同现场实际情况，建筑物南、北和东侧场地较开阔，此三面采用直接土方放坡开挖，西侧临道路，拟采用放坡卸载加 10m 钢板桩支护的方法。降水采用场区内大面积降水方式，降水井深度为 8-9（用于电梯井处）米，采用600圆井下无砂管，现场共设置降水井23口。
   （1）基坑支护
   ①根据现场实际情况，建筑物东侧、南侧和北侧三面进行放坡开挖，比例为1：1，不用进行基坑支护。②现场西侧为道路，原有围墙距拟建建筑物为5.6m，该侧采用开挖放坡辅以钢板桩支撑的方法。③钢板桩300宽，单根10m长，距拟建建筑物西侧外檐外反2m平行布置。④先将钢板桩位置通线放好，在通线上进行土方开挖，挖成 1m*1m 的长沟，压桩桩顶标高在－3m。⑤钢板桩每间隔 400mm 布置一根，压桩时做到与压桩标高一致，并且在同一条线上。⑥在钢板桩顶部的中肋圆孔内，传入48钢管，将每个钢板桩进行纵向连接，保证整体性。⑦开挖后，西侧基坑边缘与原有围墙只有 3m 距离，严禁在其上面走车、走人、堆载、从事加工等工作。⑧现场准备钢板桩，放坡部位如有异常，会造成薄弱部位挤压钢板桩；钢板桩支撑部位如有异常情况，可在钢板桩外侧进行土方卸载。
   （2）降水施工
   ①降水井成井工艺及技术要求。采用旋挖钻机成孔的方式,孔径准ø600，垂直度控制在1%以内，当钻机成孔达到预定深度时，进行清孔,减少孔底沉渣，孔底沉渣厚度小于30～50cm。然后马上放下滤料管，滤料管接头处用 4 根竹片及铁丝绑扎结实，必要时在接头处包扎纱网。
   ②需要的主要机械设备有：(1）旋挖钻孔机 1 台；(2）空压机 1台；(3）潜水泵（扬程35m，流量10～25 /h）5 台。另外，水泥、砾石（无砂）、滤料管、纱网、竹板、铅丝、井底盖、配电箱等材料若干，以满足现场施工要求为准。
   ③降水井结构。大口径无砂混凝土管井由无砂混凝土滤水管、吸水管和潜水泵等部分组成，降水井孔径为ø600，全孔下入水泥砾石（无砂）滤水管，管底封死，管外填 3～15 砾石作过滤层，地面 0.5m 以下用粘土填充夯实。潜水泵采用流量 10～25 /h 的离心式水泵。
   ④水井周边应采取的措施。(1）在基坑四周设置排水沟（或排水管道），将降水井中的出水排走进入市政管道，沟内及以外 3m范围的地面用水泥抹面，防止降雨和人工用水的渗入。(2）基坑开挖完毕后，可在基坑四周挖盲沟进行明排或采用其它措施处理。
   ⑤降水井施工完毕后，立即进入降水施工阶段，保证开挖前 10 天均在降水施工，基坑外侧设置观察井，必需保证降水深度在底板以下1m。
   2、土方开挖方案
   （1）施工准备
   ①基坑土方开挖时要探明地下管线的具体位置、埋深等基本情况，对有可能造成破坏的部位作好保护措施。②土方开挖前应做好施工技术和安全技术交底，以保证施工顺利进行。③应提前办理好车辆通行证、市容环卫等的一切相应手续，同时与当地的社区服务中心办好夜间施工问题。
   （2）基坑土方开挖
   ①基坑开挖方案的确定：土方开挖应采用反铲接力的分层挖土方式，分层厚度控制在 1.50m 左右。根据规范要求，软土基坑必须采用分层、均衡开挖方案，分层高度不宜超过1.0m。所以本工程基坑必须采用分层开挖方式，以缩短基坑暴露时间和减缓动土压力对放坡稳定性的影响，使基坑支护结构的土压力差值在缓慢的进程中逐渐增大。②开挖路线：开挖路线为从南向北挖，从中心向东西两边后退回收挖土。③破桩：本工程桩头破除分两步进行，一步从挖到设计标高的土壤表面往上250高开始用风镐破除桩身混凝土，直至800高为止，上部桩身切断钢筋后随土方开挖用挖掘机清出。第一步桩头破除后立即把 250 高的桩身清刷干净，待随时浇注砼垫层。第二步待垫层、防水层、保护层浇注有强度后，往上 50高用人工剔凿，确保深入基础内的桩头完好。④开挖过程中的深基坑位置，如电梯井等，做好定位工作，开挖到该位置时，一并机械挖出，避免人工开挖费工费力、工期拖延的问题。⑤土方开挖完毕后，应立即在基坑底部四周做 300mm×300 mm的排水明沟，沟内填碎石滤水，并间隔 20 米设置集水井一口，采用潜水泵抽水。⑥坡道的设置：本工程土方开挖设置 5m 宽单车坡道 2 道，分别作为基坑施工挖土的进出口，坡道坡度为 1/6。为了保护和不影响降水的正常进行，坡道出口应躲开降水管井。由于采用分层开挖，坑内坡道视土质情况，填充 300～500mm 大渣石或采用其它处理措施。⑦清槽，当基坑开挖至底板设计标高附近时，应留置 300 厚土层，用人工清槽开挖，以防超挖。⑧坡道回收，对于坡道土方开挖，采用沿坡道多铲接力的方法，将土方装入运土车拉走。对于最后清槽的余土，应用手推车运至坑边，然后利用抓铲挖出基坑，再运走。
   三、结语
   由于各地的地质条件、地下水情况、基坑的开挖深度以及工程周边建筑物情况的不同，在实践中，要结合各支护方案的优缺点，选择经济合理的方案进行施工。在实际中，由于工程的设计及施工规范有所不同,施工人员和设备能力各有自己的特点,造成深基坑施工的管理上仍然存在着一些问题。因此，工程技术人员要在总结以前实践经验的基础上,不断学习新的深基坑支护的技术理论，在实际施工管理中，根据特定的工程要求和施工条件进行综合考虑,作出安全、可靠、经济的包括围护结构、降水、地基加固、支护体系、土方开挖、环保和监测在内的整体施工方案，提高深基坑工程的施工质量,减少基坑事故的发生,创造出良好的经济效益和社会效益。