地下工程基坑开挖施工影响因素的探究

曾扬帆 戴尊 黄勇

摘要：深基坑开挖项目通常位于现有密集建筑物、道路和桥梁、地下管道、地下隧道附近。虽然是临时工程，但其技术复杂度往往高于永久性建筑，稍有疏忽，不仅会危及基坑本身的安全，还可能会损坏附近的建筑物、道路桥梁及其它各种地下结构，造成重大损失。本文分析了基坑支护的常用方法和思路，探讨了地下工程基坑开挖施工过程管理的有效途径。

关键词：基坑支护;设计分析;施工管理

引言

由于城市化的快速发展，城市人口过度拥挤，土地资源有限甚至稀缺，建筑空间过度拥挤，城市绿化面积不断缩小，导致高层、超高层建筑的不断出现。为了节约土地，充分利用地下空间，同时也为满足高层建筑的地基本身一定埋深的需要，以及车位、机房、储藏区等都为基坑存在的可能。从发展趋势来看，中国在建的高层及超高层建筑越来越高，地下空间发展也越来越深。密集的结构群、深坑和复杂的地下结构都对基坑的开挖施工增加了一定程度的难度。

基坑的建设和施工受多种因素的影响：工程地质、环境、施工技术、施工知识等，所有这些都会影响基坑开挖的施工。施工过程中既要保证支撑结构的安全，又要控制建筑物和周围土壤等自然环境的变化，以保证相邻建筑物对地下结构的安全。同时，为保证安全，既要节约成本，又要慎重，便于施工，减少施工时间，这对设计师提出了很高的要求。为此，世界上许多岩土大师对基坑支护这个课题一直在研究，并在这方面取得了丰硕可靠的成果。

1基坑支护方式

1.1构架支撑

在早期，使用支撑石来保护挖掘区域是一种普遍的做法。用于建筑的建筑材料和配件很多，尤其是：支撑木质地下工程设备，包括门框、门廊和风扇，适用于小型开挖区域。具有重量轻、搬运安装方便、损坏前变形严重但不会突然断裂等优点，但所需耗材多，施工难度很大。近现代，较多使用门框或拱门形式的钢支撑来承受重载，且可多次使用，具有良好的耐火性，占用空间小的优点;但需要更多的钢材，成本相对较高。在传统木支撑无法承受负载的条件下，或者支撑无法移除而必须保留的情况下，可以将其视为钢支撑。如今使用钢筋混凝土构件支撑，适用于基坑变形控制要求较高的场所;这种支撑具有高耐用性、良好的耐火性和耐用性，但存在后续拆除运输、材料无法周转而造成浪费。无论使用何种支撑，都应在同一平面上，具有足够的完整性，连接应牢固可靠，并用剪刀撑、水平撑等连接。

1.2锚喷支护

锚喷混凝土支护是使用锚杆和喷射混凝土来支撑围岩。这种形式的支护可以追溯到 1960年代，锚杆与喷射混凝土与围岩形成支护结构，可有效限制围岩的自由发育，调节围岩压力分布，防止岩体滑移。它可以在施工期间用作临时支撑，在某些情况下不需要永久支撑或覆盖。根据附近岩层的情况，可以采用不同类型的支护：一种是用锚杆，通常只用局部;二是使用喷射混凝土，大面积使用但也有时只使用在局部;三是将锚杆与喷射混凝土结合，主要用于隧道等地下洞室的上拱和侧壁;四是锚杆加喷射混凝土，增加单层或双层钢围栏可提高喷层的强度和和整体性，从而提高承载力;第五种是锚喷加金属网，然后将工字钢的肋形支撑和其他金属网压入喷层。对于上述类型的锚喷支护，锚杆的数量、深度、距离、混凝土强度、时间应根据实际情况确定。为确保良好的支护性能，应进行现场测量和地勘判断。锚喷支护通常与挖掘等类似活动有关，特别是当钻孔部分用于建造隧道或地下发电厂时。随着挖掘区域的扩大，边挖边喷，直到整个支护工程完成。

2基坑施工要点

2.1地下连续墙的施工

连续的地下墙使用各种排水设备，通过保护在地下挖掘小而深的沟渠。将级配砂石等与现场相适应的材料倒入其中，建造排水沟（水）和地下连续墙。近年来，它被广泛用于支撑超深基坑或处于敏感区域，它最初用于防止大坝渗透和地下水库的截流，后来成为挡土墙和地下结构的一部分。这种工艺在房屋深基础、地下停车场、地铁、地下仓库、矿山等均可使用，且必须符合《建筑基坑支护技术规程》 （JGJ120-2012）的相关规定。

2.2土方工程

开挖时需要考虑开挖的平面结构和周边环境情况，在技术层面分析开挖能力的性质和支护体系的大小，制定合理的施工方案。开挖时，应采用不同的方法，在露天矿周围的土壤中均匀地释放荷载，以免造成局部荷载的突然释放。并导致支撑结构环境条件发生变化 固定荷载导致支撑结构突然损坏和项目不必要的经济损失。此外，开挖边缘的满载和最大载重（通过车辆和工程设备）应达到保护的初始设计能力，以避免超载和损坏支撑结构。

2.3防水工程

防水工程的施工是基坑施工的重要组成部分。基坑的降水方式是封闭式的，取决于土壤质量、地下水位等。正确计算降水井中的进水量以确定流量，降水方法和设备，确保降水项目的完整性、经济性和效率。

2.4结构洞口

如果水平支撑结构需要在进出地下车库、楼梯口、电梯和其他结构的通道等位置应采取必要的加固措施。通常有两种方法：一种是在开孔边缘开始安装钢筋混凝土梁的方法，孔尺寸较小;第二种方法是在预留较大孔的地方，采用混凝土边梁和钢筋混凝土对撑结合的方法，等拆内支撑时的支撑作用结束后将多余的部分去除。

2.5后浇带

为避免钢筋整体混凝土结构在施工过程中因温度不均和收缩不均而产生危险裂缝，应根据工程或建筑物的细部要求，在基础、墙体和横梁的适当区域安装临时施工构件。如果建筑物支护结构上设有后浇带，这会破坏支撑功能，且必须在主体建造到建筑物要求的特定高度之前保留后浇带。解决这个问题，我们可以采取两种方法。

首先，当建筑物的平面不是很大时，应在后浇带的地方留下施工缝。首先，不要在支撑步骤中留下结构的任何缝隙;进入建筑物的主体结构施工时，水平支撑也失去了作用，在后浇带位置踢出宽约100mm的凹槽，控制建筑物变形引起的裂縫面积。

第二，当建筑物的平面面积较大时，可采用诱导缝方法，这一方法是将低强度混凝土倒入后浇带区域。

3基坑支护工程安全技术

深坑基础的施工过程通常包括：施工前的维修、支撑桩的施工、连系梁的施工等。对于支撑桩，常采用机械钻孔混凝土灌注桩，用钢筋混凝土作为护墙。在建造公用梁时，首先在地基下挖沟，验收后，浇筑抗渗的混凝土，最后对联系梁进行施工。挖好排水沟和截水沟后，锚杆、球、锚头、锚索、砂浆注浆后锚固，最后对锚锁（杆）进行试验。挖土要分层进行，挖出的泥土要随时清除。在整个施工过程中，要对项目进行实时跟踪，及时了解项目情况，确保安全的前提下，为下一个基坑项目的决策提出建议。为保证基坑支护结构的安全运行，除了合理的设计外，还需要与施工人员密切配合，严格按照基坑支护方案进行施工。强调的是，任何超挖都会使支撑结构超载，最终可能会导致严重后果，因此，在施工开始之前，仔细规划施工组织项目很重要，这就要做到：

（1） 基坑开挖应在前期准备工作（三通一平、管钱迁改等）基本达到预期要求后进行。在基坑周围的土壤中，必须采取措施防水以及排水，以防止多余的水进入周围土壤并进入基坑。

（2） 开挖必须连续施工，以减少无支撑影响的持续时间。开挖宜从高到低，先支后开挖，多层开挖，防止超挖现象。如果采用锚杆作为支撑结构，应按设计要求按时完成锚杆的施工，在锚杆安装密封后方可进行后续开挖。

（3）坑边不得过载，如不可避免，其高度应距坑边至少2米，堆土土壤高度不超过1.5米，但均不应超过设计荷载值。同时垂直坑壁邊缘之间的距离应相应增加，在土壤较软的地区，不建议在坑附近堆积弃土。重型机械在坑边作业时，应设置专用平台或深基础。故基坑周边堆载应经过岩土设计复核确定。

（4）开挖基坑时，需要规划机械和车辆在地面上的通行，建立开挖顺序等，以及避免在挖掘过程中与临近的建筑物发生碰撞，并做好机械设备在开挖坡度上的支护作业工作。

（5）使用开挖设备时，为保持原有基坑底土结构，需留出原150-300mm土层由人工清理。开挖完成后，地下区域清理干净并铺设垫层，防止日晒雨淋损坏原有结构。如果地基开挖过大、土质较差的情况发生时，可采用换填法夯实再填充，以保证地基土的承载能够满足施工要求。

（6）基坑周围设置安全防护栏杆，并设置安全出入口，以便发生危险时人员及时疏散。

（7）对于一些特殊工程，如修建的建筑物下方有地铁隧道穿过的情况，在基坑施工时，不仅会影响隧道安全，且基坑开挖过程中还可能会造成盾构及地面沉降，对道路、管线安全造成影响。结合现场实际工况，为减小上方土体开挖卸载对隧身造成的影响，控制盾构隧道的隆起、回弹，可采用在基坑开挖至一定位置后，隧道上方土体采用分仓法开挖法进行基坑施工，同时加强监测，指导施工。

4基坑施工的质量要求

基坑支撑结构是一种临时结构，用于支撑基坑周围的土壤。通常，质量要求仅用于确保基坑和基坑周围建筑物或构筑物的安全。然而，在支撑结构与基础结构密切相关的情况下，这对支撑结构的精度提出了很高的要求。设计单位用充分考虑现场施工的可操作性，以保证结构的顺利施工，同时应考虑对支撑结构的优化，优化改造控制在安全距离内。如果底层由部分工程结构代替（如工程楼层代替库房，连续地下墙代替建筑物外墙，分层基础结构代替竖向支撑结构），也应满足工程实际要求。严格控制这部分结构的曲线和裂缝效果，以满足规范的要求。

结语

基坑是一种特殊的多功能设计，不同的支护结构适应不同的水文地质条件，因此必须根据具体问题进行具体分析，以选择合适的支护结构。基坑设计是建筑施工的重要组成部分，特别是开挖工程的成败对整个项目来说是重要的。基坑施工的安全性和可靠性直接关系到建筑物的安全性、稳定性和耐久性。深基坑的设计要从施工和施工服务开始，确保质量，良好的基坑基础设施是整个工程顺利建设的前提和保障，是每一个重大工程的重要开端。

参考文献

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