建筑工程深基坑施工质量问题和技术措施分析

文/李舸 上海长宁房地产经营有限公司 上海 200336

建筑工程深基坑施工质量问题和技术措施分析

文/李舸 上海长宁房地产经营有限公司 上海 200336

建筑业在我国取得了很大的发展，深基坑的设计与施工技术也越来越发达，但深基坑施工过程中仍然存在很多的问题，对建筑物的整体施工质量造成了一定的影响。同时深基坑施工过程中的渗水、塌方及空间受限等问题也会对基坑的稳定以及施工人员的人身安全造成很大的威胁，为确保深基坑施工的顺利实施，本文以“缤谷文化休闲广场二期”项目深基坑施工过程中的施工中的重难点及施工方案为出发进行分析，阐述建筑工程深基坑施工质量问题和应对技术措施。

建筑工程；深基坑；施工；支护

基坑工程施工是建筑工程施工的重要组成部分，深基坑施工过程中如果存在质量等问题，就会对建筑物的后续建设造成严重的影响。当空间受限时对人员安全带来较大隐患。而科学合理的施工方案是解决深基坑施工质量问题的必要条件，也是解决深基坑施工质量和安全问题的重要手段。

缤谷文化休闲广场二期项目，地下三层（地下室面积22500平米），基坑开挖侧正对地铁2号线，150米长，距离地铁运行区间轨道31-35米不等。主体基坑开挖面积约7400m2， 基坑周长约388m，开挖深度约13.5～14.5m；主体基坑东侧有一楼梯间浅坑，开挖面积约 30m2，基坑周长约16m，开挖深度约 5.2m。

图1 基坑总平面图

一、基坑施工风险及可能存在的问题

1、在缤谷文化休闲广场二期项目中，对整个基坑围护的变形量控制要求极为严格，要求基坑围护横向竖向变形不得超过1厘米。为保证不会影响地铁的运行，即不能发生轨道沉降，需要参建各方精心的策划和组织，以保证基坑围护绝对安全。由于上海的地质条件差，场地1.3米以下就有浅层地表水，往下均为淤泥质粘土，含水量较大，地下30米开始有承压水，也必须保证坑底至承压水的标高之间土层不能有渗透，一旦发生透水将给基坑施工带来相当大的难度且将影响地铁轨道的沉降。

2、在缤谷文化休闲广场二期项目中，另一个施工难点的是在基坑北侧围护体的正上方有22万伏超高压电缆线，因为是裸线，所以无法做到绝缘保护，超高压电缆线距地面19.7米高，超高压监测要求高压线中心8m范围内不得有任何施工机械，绝对值不得接近以高压线为圆心的6m范围，超高压强大的电场将使机械带电，会带来巨大的安全隐患。当基坑围护采用地下连续墙时，其37米高的钢筋笼及槽壁加固的35米高的三轴搅拌桩机械都无法施工，塔吊也无法使用。另外还需要考虑大雨时超高压线发生导电，施工机械距离高压线太近，将无法满足施工的绝对安全，这些限制条件，给整个工程的施工技术带来了巨大的困难和压力。

3、当围护体系选用地下连续墙时，应采取必须的措施确保地下连续墙的施工质量，避免地墙槽壁坍塌和接头的渗漏水，开挖中如止水、堵漏水不及时，有可能造成基坑漏泥、流砂、管涌，进而造成周边土体变形过大，因此须确保地墙的成槽稳定和接头的止水，并针对基坑的可能渗漏水及时采取封堵措施以策安全。

4、本工程基坑开挖卸载会造成周边土体扰动和变形，影响相邻地铁设施、老公房及市政管线的安全，因此必须加强对周边地铁设施及地下管线的监测，并编制相应的应急预案，必要时采取相应的保护措施。

5、当围护体系选用地下连续墙时，控制工程施工活动造成的周围土体扰动，减少周边地表沉降变形。在整个地下工程施工过程中，须从导墙制作、围护结构施工、地基加固、工程桩施工、井点降水，直到基坑开挖、楼板浇筑、支撑拆除等各步工序中，都要严格控制每步工序施工带来的对土体扰动造成的土层变形以及对周边环境的影响。

二、设计与施工应对方案

1、基坑方案的总体设计

1.1 围护体系

经多方讨论研究后决定，针对本项目对变形量控制要求，基坑靠近地铁设施侧的边长达141m，为减小基坑大面积卸载对相邻地铁设施的影响，将主体基坑分成2个区先后施工，本工程①区、②区深坑围护结构采用地下连续墙，为保护地铁设施（特别是地铁车站与运营隧道间的软弱接头）及道路下的管线，基坑北侧及东西侧距离地铁 50m 范围内的地墙均为1m厚，同时考虑到北侧存在一净高约 20m 的架空高压线而无法施工三轴搅拌桩，为保证该侧地墙的施工质量并提高其止水性，采用 TRD 工法槽壁加固，深度与地墙相同；其余部分地墙均为 0.8m 厚，无槽壁加固，地墙接头处均采用柔性接口。

将主体基坑分成东西两个区后便于解决施工场地布置问题。待①区地下室施工出±0.00 后开挖②区，待②区地下室施工出±0.00 后开挖③区，这样平行于地铁轨道的施工安全风险将大大降低。同时在基坑开挖前对坑底进行降水，同时对坑外浅层水抽水，必须保证降水深度和时间，以免导致围护外侧水位下降过多引起地铁及老公房的沉降。

各分区围护结构参数如下表所示：

表1 围护结构参数表

1.2 支撑体系

本工程基坑均采用明挖顺作施工。①区和②区设置三道钢筋混凝土支撑，均采用对撑+边桁架的布置形式，支撑体系刚度大，并应用时空效应挖土支护原则，可以较好的控制基坑侧向变形。

①区和②区800厚地墙处设置800×1000顶圈梁，1000 厚地墙且放坡处设置1000×2000 顶圈梁，1000 厚地墙无放坡处设置 1000×1000 顶圈梁；第二道、第三道支撑处设置1200×1000砼围檁。

2、施工组织设计

针对基坑北侧围护体的正上方有22万伏超高压电缆线，于是我们项目组开始考察有类似施工条件的工程，却发现上海地区没有类似高压线下施工的案例，只得在摸索中前行。经过有关各方多次深入的讨论，进行多种施工方案的对比和多种施工机械的对比，采用了如下施工措施：

2.1 降低基坑北侧的地面标高2.5米，以满足施工机械与上方超高压线的安全距离。

当围护体系选用地下连续墙时，由于地下连续墙的施工时间较长，为确保槽壁的稳固，槽壁加固及坑底加固选用目前最先进的TRD（深层搅拌水泥地下连续墙）施工法，该机械只有11米高，且地下成墙质量相当高，无论是在垂直度，平整度，无限抗压强度方面都有相当的质量保证。即便如此，施工机械仍然距离高压线太近，无法满足施工的绝对安全。于是我们在整个基坑周围先做一周圈树根桩，而后将北侧半个基坑降低土方深2.5米，而后在新的地面标高上再开始围护体系的施工，以保证所有施工机械与超高压线的绝对安全距离。

2.2 将地下连续墙钢筋笼分断施工后再连接

因施工场地上方22万伏超高压电缆线影响，我们采用了将地下连续墙37米的钢筋笼分成5节笼子，每节之间采用套筒连接，先在地面绑扎拼装好，再拆开后向下分段吊装，避免了直接吊装时钢筋接头无法对位的情况。

2.3 精选机械设备

考虑到超高压线的问题，在TRD及成槽施工过程中需选用特殊吊车（局部需要改装），吊车顶至地坪高度不得大于12.9米，吊装时距高压线必须大于6.5米。吊放切割箱能确保安全，同时需要特别注意，在吊车内加装限位装置，并在吊臂根部同时用铁链加装限位装置，以确保吊车抬臂时高度不会大于12.9米，并由信号工随时观察吊臂的高度和限位情况，以提醒驾驶员。

2.4 基坑加固施工组织

基坑开挖范围内第④层淤泥质粘土土质软弱，具有明显流变和触变特性，为控制基坑变形对周边环境的不利影响，减少对天山路地下管线及路面的影响，在①区和②区基坑外设置2 排Φ350@350树根桩，桩深8m；在①区和②区基坑内针对软弱土层设置了Φ850三轴搅拌桩+Φ1200三重管高压旋喷桩坑内裙边加固，加固范围为从第三道支撑底至坑底下5m，以控制围护结构变形。其中，考虑到基坑北侧存在地铁二号线威宁路站及运营隧道，1m厚地墙区域内裙边加固宽度为 10m，由于该侧有一净高约20m 的架空高压线存在而无法施工三轴搅拌桩，因而距离高压线水平距离小于6m 的范围内采用Φ1200 三重管高压旋喷桩加固，深度为7.6m，外侧采用TRD进行封边，深度18.8米。考虑到基坑东侧有天原二村民宅存在，该侧地墙外侧设置两排拱形Φ400@400树根桩，桩深20m，在地墙内设置三轴搅拌桩裙边加固宽度为 8m；其余侧间隔设置6m宽、10m 长的三轴搅拌桩加固墩。后来开挖过程中证明，这样的防护措施还是非常有必要的，由于基坑距离天原二村的老公房最近处15米 ，至本工程出结构正负零，天原二村距基坑最近的两个单元亦有2-3cm的均匀沉降。虽让成本有所增加，这样的技术措施仍是非常重要且物有所值的。

2.5 降水施工组织

本工程采用真空深井泵降低坑内潜水水位；在开挖前必须先埋设好降水井，并应提前三周预降水，降水后基坑内水位应低于开挖面 1m以下，以便于施工，提高出土效率，同时也可以固结坑底土体，提高坑底土体侧向抗力系数，减小基坑变形，以保护周边环境。经计算，本基坑无需降承压水。为确保降水有效采取以下技术措施：

2.5.1 降水试运行

在开始降水运行之前，准确测定各井口和地面标高，测定静止水位，安排好抽水设备、电缆及排水管道作试运行，以保证抽水系统完好。抽出来的水应排入场外市政管道中，以免抽出的水就地回渗，影响降水效果，坑内的降雨积水应立即排出坑外，尽量减少大气降水和坑内积水的入渗。

2.5.2 正式运行

①降水运行应与基坑开挖施工互相配合。

②在开挖前提前抽水，开挖前须保证有三周左右的预抽水时间，开挖阶段的降雨积水由总包派专人负责，及时抽干。

③降水运行阶段对坏掉的泵应及时调泵并修整。

④降水阶段开始时排在上部支撑平台上，随着施工进程和降压深井的运行，疏干深井井管可以割下去，井管暴露部分随开挖进度分层分割并回收。当基坑开挖到底后，疏干深井直接拔除，直接混凝土垫层封井处理。

2.5.3 降水运行注意事项

①所有降水深井的井管口设置醒目标志，做好标识工作，与挖机施工人员做好井管保护工作。挖土时在靠近井管部位时尽可能使用人工扦土，避免对井的损坏。

②降水运行期间，现场实行24小时值班制，值班人员应认真做好各项质量和观测水位变化的记录，做到准确齐全。降水运行过程中对降水运行的记录，对停抽的井应及时测量水位，每天1～2次，降水分包负责将每天的降水运行记录提交一份给总包及监理，对于水位出现的异常应及时分析整理。

③降水运行阶段，电源必须保证，如遇电网停电，须提前二个小时通知，以便及时采取措施，确保降水的效果。

④降水过程中应注重观测坑内外水位的变化，如有因为地下围护结构渗漏或其他不明原因而引起的坑位水位下降超过规定值时，应立即控制抽水力度或者停抽。

⑤井点施工要认真进行清孔，填料级配严格控制，以确保成井质量。

2.6 土方开挖施工组织

土方的开挖、支撑及垫层施工时应遵循“分层、分块、留土护壁，对称、限时、开挖支撑”的总原则，利用时空效应原理，严格控制基坑变形。先开挖施工①区，待①区地下三层结构完成后开挖②区。

2.6.1 土方开挖施工中注意点

土方开挖时要随时进行轴线复核及水平标高测量，注意土面的平整及坑内土体的加固区域。挖土机开挖中严禁碰撞栈桥支撑，深井管及加固栈桥所用的钢立柱。下雨天注意及时的排水和抽水，合理安排明沟及集水井，严禁基坑雨水浸泡。

2.6.2 土方开挖阶段的应急预案

地下工程由于其本身施工的复杂性及各种地下情况的不确定性，在施工过程中便会存在诸多潜在风险，因此在施工前必须充分估计各种风险情况，以进行防范，化风险于萌芽状态，同时制定相应的应急预案。

应急预案的实施必须要有完善的快速反应机制、充分的技术准备、充足的物质准备及各参建方足够的风险意识及信息化施工得以保证。

2.7 施工的监测与监控

本工程施工环境较为复杂，对基坑周边的深层土体、地铁设施、地下管线等保护对象的变形及受力情况进行实时监测，对变形及变形速率设置报警值，并将监测数据及时与计算预测值相比较，不断对施工方案修改。开挖时加强跟踪监测，以地铁结构变形监测数据进行挖土施工，要求在施工过程中及时将环境监测报表提交地铁监护方，原则上临近地铁侧的地下墙每6-10米设置一根测斜管监测地墙移位。开挖施工期间，现场24小时人员值班，保持与地铁监护人员信息畅通。

三、结语

通过对“缤谷文化休闲广场二期项目”的基坑施工条件与施工组织的分析，我们可以了解到，基坑施工也是一项系统性的工程，特别是水文地质条件复杂的地区以及施工空间受限的工程。找出施工重难点是确定施工问题的高发区的前提，根据施工中可能存在的问题，制定出切实可行的施工方案，并且在施工过程中做好围护、支撑及技术应对措施，不间断地进行围护结构体系的监测，根据信息化监测结果调整施工方案，及时应对出现的问题，是解决深基坑施工质量问题的主要措施。同时，我们应在整个施工过程中，把困难想在前面，把每一个风险都考虑到，合理安排施工流程，完善安全管理的制度和措施，把施工组织设计精确到每一个节点，虽然增加了大量的施工措施费和施工周期，但圆满顺利的完成了任务，使得整个工程具有切实的可操作性。这个项目也得到了质监站和建委的一致好评，认为我们在技术措施、质量控制、安全防护方面策划周密，组织得当。虽然付出了大量的心血，但能得到好评，仍是非常欣慰。

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[2]张宜祥.建筑工程深基坑施工中存在的问题及对策［J］.中华民居，2013(12) : 108－109.

[3]刘青.深基坑工程设计的优化原理与途径[J].岩石力学与工程学报,2001.