对基坑施工的相关技术探讨

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摘要:随着我国建筑事业的不断发展，对基坑施工方面的研究逐渐成了业界和施工实践领域的关注的焦点问题之一。本文也正是基于此，选择了基坑施工相关的技术问题为研究对象，针对重点内容进行了分析与阐释。文章首先总结了基坑支护的内容与特点，然后回顾了深基坑施工技术的研究现状，最后针对基坑工程常见的问题进行了细致的分析与探讨。本文的研究旨在为基坑施工实践提供一些启发和参考，同时对于相关领域的理论研究也能提供一些借鉴之据。

关键词:基坑施工；相关技术；内容与特点；研究现状；常见问题

Abstract: with the development of our country building, the cause of foundation pit construction of industry and construction practice gradually became the focus of attention in the field of one of the problems. This paper also was based on this, choose the foundation pit construction related technical problems as the research object, in view of the key content analysis and interpretation. The article first summarizes the foundation pit of the contents and features, and then reviews the deep foundation pit construction technology, the research development of foundation pit engineering in the common problem of detailed analysis and discussion. This study aims to be the foundation pit construction practice provides some enlightenment and reference, and at the same time to the study of the theory of the related field can also provide some reference to the.

Keywords: foundation pit construction; Related technology; Content and characteristics; Research status; Common problem

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：

一、基坑支护的内容与特点

基坑支护是指建筑物地下部分施工时，需开挖基坑，进行施工降水和基坑周边的围挡，同时要对基坑四周的建筑物、构筑物、道路和地下管线进行监测和维护，确保正常、安全施工的一项综合性工程，其内容包括勘察、设计、施工、环境监测和信息反馈等工程内容。

基坑支护是一门综合性很强的新型学科，它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等学科问题。于是基坑支护工程作为土木及建筑工程中的重要组成部分，越来越受到人们的关注和重视。一方面是基坑支护的事故不断产生，特别是一些重大深基坑支护工程的事故教训非常深刻。总得来说深基坑工程主要具有以下特点：

1、基坑支护具有很强的综合性

基坑支护是岩土工程、结构工程以及施工技术相互交叉的学科，基坑支护工程涉及土力学中强度、渗流和变形三个基本课题，三者融合在一起，需综合处理。

2、基坑维护体系安全储备小，具有较大风险性

当支护结构仅仅作为地下主体工程施工所需要的临时支撑时，其使用时间不长，属于临时工程。通常，基坑围护是临时措施，地下室土体完成时围护体系即完成任务，与永久性结构相比临时结构的安全储备要求可小一些。基坑围护体系安全较小，因此具有较大的风险性。

3、基坑支护区域性强

岩土工程区域性强，基坑支护工程则表现出更强的区域性。不同地区岩土力学性质千变万化，即使在同一地区的岩土性质也有区别。因此基坑工程的围护体系设计与施工和土方开挖要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。

4、基坑支护理论不成熟

尽管深基坑支护技术取得了丰硕的成果，但在理论上仍属尚待发展的综合技术学科。目前基坑支护理论的研究尚不完备，还不具备结构可靠性的概率指标。

5、作用因素存在不确定性

作用因素的不确定性主要体现在外力的不确定性，岩土性质的不确定性和一些偶然变化所引起的不确定因素。

二、深基坑施工技术研究现状

随着基坑向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。因此，从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。但逆作法施工受桩承载力的限制很大，采用逆作法时不能采用一柱一桩，而是一柱多桩，增加了成本和施工难度。如何提高单桩承载力，降低沉降，减少中柱桩(中间支承柱)，达到一柱一桩，使上部结构施工速度可以放开限制，从而加快进度，缩短总工期，这将成为今后的研究方向。在有支护的深基坑工程中，基坑开挖大多以人工挖土为主，效率不高，今后必须大力研究开发小型、灵活、专用的地下挖土机械，以提高工效，加快施工进度，减少时间效应的影响。为了减少基坑变形，通过施加预应力的方法控制变形将逐步被推广，另外采用深层搅拌或注浆技术对基坑底部或被动区土体进行加固，也将成为控制变形的有效手段被推广。为减小基坑工程带来的环境效应(如因降水引起的地面附加沉降)，或出于保护地下水资源的需要，有时基坑采用帷幕型式进行支护。除地下连续墙外，一般采用旋喷桩或深层搅拌桩等工法构筑成止水帷幕。目前，有将水利工程中防渗墙的工法引入到基坑工程中的趋势。在软土地区，为避免基坑底部隆起，造成支护结构水平位移加大和邻近建(构)筑物下沉，可采用深层搅拌桩或注浆技术对基坑底部土体进行加固，即提高支护结构被动区土体的强度的方法。新技术的普及推广也是深基坑工程的一个发展趋势。

1、土层人工冻结围护深基坑技术是利用软土含量高的特点，在拟开挖的场地周围土体中插入冻结管，通过冻结土体形成具有一定结构强度的墙体，以此作为基坑施工的围护结构。该技术具有土体强度提高幅度大、良好的防渗性能、适应性强、环境影响小及造价低于常规方法等优点。该方法设计中可实现冻结管布设、温度及墙体厚度的优化配置。而人工冻结施工的冻结墙体兼具有结构强度和防渗性双重作用，对于挖坑较浅，方便于常规支护方法的基坑，冻结法的效益不十分显着；但对于挖深超过10m的深基坑，其造价显着低于常规方法，而且效果甚好。

2、SMW特殊工法，于20世纪70年代在日本问世的SMW工法，又称劲性水泥土搅拌桩，是把水泥土的止水性能和芯材的高强度特性有效地组合而成的一种抗渗性好、刚度高、经济的围护结构，具有很大的经济潜力。同其它围护型式相比，具有大壁厚、大深度、技术经济指标好、环保等优点，广泛用于地下建筑基坑围护、地下坝、地下处理场、环境保护工程等许多领域。

3、信息化施工，在国外遍布在基坑工程的各个角落。实现信息化施工可以通过计算机对基坑施工过程中的变形进行监测，可以提供施工过程中支护体系及环境的受力状态以及变形数据，并且可以及时反馈数据，通过分析数据，适时地进行加固，可以实现毫米级的变形控制，通过这样毫米级的变形控制，就可以保证基坑工程的稳定安全，发挥它的真正作用。

三、基坑工程常见问题

1、深基坑设计方面常见的问题

（1）未能充分分析边界条件，支护方案不合理，开挖后出现边坡失稳。例如，某工程支护桩桩尖入土深度偏少，稳定安全系数仅0.92。当部分挖至坑底标高时，发生塌方二百立方，延误工期40天。

（2）选择支护桩形式、结构及支护桩间距不合理，当边坡上有软弱夹层分布，则易发生桩间土的坍塌，若处理不及时，会引起局部滑动事故。

（3）支撑结构不合理、支撑间距设计太大、支撑的支点数量少、连接不牢、斜撑节点构造不合理，部分钢管变形大，节点破坏，将会造成整体破坏的严重后果。

2、深基坑施工方面常见的问题

（1）现场管理不善，对深基坑支护的施工设计粗制滥造，虽有施工设计，但不按工况规定施工。

（2）建设方为省钱，自行发包施工任务，自行管理、由于管理不善结果发生支护结构倒塌事故；例如，某深基坑工程开挖深度为9.5m，甲方自行管理，支护工程施工是一家，开挖土方是另一家，结果土方开挖后，支撑迟迟跟不上，造成灌注桩底部发生位移，导致支护体失稳，并引起邻近建筑物沉降、倾斜、管道变形，情况十分危急。

（3）因施工场地狭小，基坑周边不合埋堆荷超载造成塌方事故，排水、降水措施不当、降低了边坡土体的抗剪强度，加大了边坡的变形和地面沉降。

（4）由于基坑开挖出现坑底隆起或管涌，使水土流失量过大，处理不及时，使支撑结构受到破坏，引发基坑失稳或地面沉降太大，造成邻近建筑物及地下管线受到破坏。

（5）受邻近打桩挤土影响，使深基坑破坏等。

（6）不重视监测技术是施工的另一重要问题。众所周知，深基坑施工是一项很复杂的技术，一旦出事往往造成大事故。有的建设单位对施工监测工作不重视，不安排监测手段盲目施工；有的虽设置了测点，但对监测资料又不认真分析，如某工程观测到位移量较大，决策人员还认为问题不大，仍继续施工，结果因严重的挤土作用，导致支护结构破坏的重大基坑事故。有些工程虽然天天有现场结果，但无人分析，未引起现场管理人员重视，引起基坑事故的发生。

3、基坑围护应急加固保护措施

（1）在基坑施工过程中，如出现支护情况恶化，由建设、设计、监理和施工单位协商，在调查分析监测资料基础上，针对工程实际情况，采取切实有效的应急加固措施，保证基坑安全。

（2）灌注排桩加混凝土内支撑支护结构如发现支撑裂缝，查明裂缝原因。如由于支撑承载力不足而引起，增设辅助支撑，分担支撑内力。如由于挖土机械或运土机械碰撞引起，采取措施严格禁止施工机械撞击支撑，并根据支撑损伤情况予以修复或加固。

（3）支护排桩桩间水土流失导致基坑外土体沉陷裂缝，先在沉陷处用挖掘机挖集水井并降水，再在桩间空隙处凿出桩钢筋并焊接牢固用混凝土封填，防止水土继续流失。如由于基坑附近排水管漏水所引起，先引走水源，再堵桩间空隙。如漏水情况比较严重，在漏水处采用高压注浆止水。

（4）在采取以上应急措施的同时，必须注意积极创造条件，尽早铺筑基坑底板砼垫层，特别是靠近坑边的砼垫层，提高基坑抵抗土体变形的整体能力。

（5）现场组织设立一支专业防水施工队伍和以各工种组成的应急小分队直接由项目部指挥，以备不时之需。

（6）现场配备足够多的钢管、水泥、麻袋、水玻璃、水泵等应急物资。

（7）挖土期间，参于本工程建设的各家单位均派员参加成立应急指挥部(由建设单位、设计单位、监测单位、监理公司、围护施工单位、土建施工单位等单位组成)，统一协调解决工程施工中可能发生的各种意外情况。

4、超长超大孔径预应力锚杆技术总结

（1）超长超大孔径预应力锚杆在超过规范规定的土层、深度的基坑中的应用，说明锚杆的应用、研究范围不断在拓展，面临的问题主要是如何解决好锚固力问题。

（2）对超长超大孔径预应力锚杆进行超张拉、对支护面施加初始压力，这样可大大减小主动土体的位移值，满足工程施工对基坑变形的要求。

（3）对于锚杆注浆，可以采用一次低压注浆(0.4—0.6MPa)，二次高压注浆(1MPa)，三次、四次补浆的方法，对锚固起到了很好的效果。尤其是二次高压注浆对土体进行冲切充填作用，形成新锚固体——即不规则的异形锚固体，而不是圆柱体。

（4）在工程实践的过错中可以对一、二两道预应力锚杆自由段采用不同的注浆手段，第一道采用张拉锁定后自由段注浆、第二道采用自由段与锚固段同时注浆，效果不同。从理论上分析，一同注浆使得破裂面外移，可延缓基坑沿破裂面破坏，减小基坑位移值。

（5）预应力锚杆的轴力监测，反映了锚杆受力的实际情况，对预应力锚杆在基坑支护中发挥的作用，有了定量的认识，破坏性试验表明超长超大孔径预应力锚杆在大厚度的饱和性淤泥质土中是可以采用的，通过进一步调整设计、施工参数，可以推广利用。

5、深基坑常见事故的原因可以归纳为如下几个方面

（1）采用悬臂桩忽略变形控制，或设计有内支撑但施工时未及时加上，导致变形太大，引起周围建筑物开裂。

（2）基坑侧壁未封闭或虽已封闭但帷幕失效，或锚杆深入承压含水层而未采取妥善措施，导致坑壁或沿锚孔漏水析土引起周围建筑物开裂破坏，道路变形。

（3）坑底封闭不严，管涌、承压水上涌造成基底破坏。

（4）深厚淤泥中土方开挖失控，致使工程桩严重倾斜偏位，桩基失效。

（5）支护设计忽略整体稳定分析，导致边坡滑移，工程桩受挤压偏位。

（6）软岩、老粘性土或非饱和土受水浸润，强度大幅度降低，土压力加大，支护桩承载力不足失稳。

综上所述，虽然近几十年来国内外基坑工程的施工技术取得了相当的进步，但仍然存在着许多值得研究的问题。与此同时，对于超大面积深基坑支护工程，目前我国还没有成熟的设计理论和施工技术。此外，由于全国各地水文地质条件的不同，导致一些在局部地方非常成熟的施工方法不能完全适应其它地区，以致现有基坑开挖经过研究和改善后才能正常安全的使用。再考虑到不同地区软土的特殊性，今后的研究方向应该是需寻找到高效、安全、可靠的施工技术方法来解决现有的实际问题。

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