摘要：深基坑施工是建筑工程中一项重要的施工技术，而场地条件过于复杂在一定程度上增加了施工的难度，极易引起一系列的问题。本文主要针对复杂地质条件下深基坑的施工技术展开了探讨，结合工程实例，阐述了工程所在地的地质及水文条件，并对关键施工技术及施工阶段的控制要点作了系统的分析讨论，仅供参考。
关键词：深基坑；施工；开挖；控制
引言
随着经济的发展，城市建设的步伐在逐渐的加快，工程建筑项目也不断的增加。在建筑施工过程中，基坑的合理开挖对于整个建筑工程的实施具有深远的影响，尤其是复杂场地条件下深基坑工程，鉴于其具有较大的危险性，其施工技术受到了建筑界广泛的关注。本文针对某深基坑工程地质条件差、长边效应明显、周边环境复杂等难题，对其基坑施工中的关键施工技术及施工阶段的控制要点进行了详细分析和阐述。
1 工程概况
该工程基坑面积21962m2，挖深16.6m，局部20.4m。围护采用地下连续墙两侧φ650mm@400mm三轴水泥土搅拌桩槽壁加固，地下连续墙分为A、B共2种类型，A型地下连续墙厚1000mm、深30.1m，主要分布在基坑东侧孤岛区域，其余为B型地下连续墙，厚800mm、深29.1m。深坑区域采用高压旋喷桩加固，水平由3道钢筋混凝土支撑。
基坑东侧长边邻近多栋对沉降和水平变形非常敏感的老厂房，且部分厂房邻近基坑阳角部位；西侧和北侧有大量管线。根据地勘报告，场地浅层土体以粉性土、砂性土为主，开挖时易产生流砂、管涌等不良地质现象，基坑和周边环境保护要求非常高。
2 工程特点、难点
（1）工程场地地质条件复杂，砂层厚，对井点降水提出较高要求。本工程基坑浅层有厚约20m的超厚砂性土，渗透系数高，坑内没有采用加固措施，既要考虑降水效果，同时又要考虑连续深井降水对周边环境的影响。基坑下部有承压含水层⑦层，最浅层面埋深在32.1m。基坑开挖深度为16.6m，局部深坑为20.4m，由于止水帷幕没有隔断承压含水层，故基坑施工时需考虑承压水对基坑和局部深坑的影响。
（2）基坑狭长，长边效应明显。本工程基坑呈不规则狭长形，南北向长度超过260m，在基坑开挖过程中的长边效应明显。在施工过程中，如何合理地进行分区分块开挖及施工流程优化，减小长边效应，确保基坑安全是工程的重点之一。
（3）工程周边环境复杂，周边建筑物与管线保护难度大。基地东侧围墙外为厂房建筑物，距离基坑较近，且年代久远，对变形较为敏感；基坑西侧为市政路桥，与本工程地下室外墙最近距离为16.2m，另外，西侧道路下还分布有大量重要的管线，保护要求很高；基坑北侧距离基坑较近的分别为1根煤气管（3.7m）、2组电力缆（3.7m、4.5m），稍远的还有污水管和电力缆等，也在距离基坑10m左右范围，均属于本工程保护对象，在施工过程中需保持动态监测。
3 关键施工技术
3.1 井点降水
本基坑共布置88口疏干井，采用多级滤管加真空。井壁管均采用焊接钢管，降水井的井壁管φ273mm（内径）。过滤器为圆孔过滤器，外包2层40目滤网，管外回填滤料，钻孔孔径为650mm，井深23m。单井有效疏干面积按150～250m2考虑。根据本工程支撑设置情况及挖土流程，共设置2道滤头，第1道滤头位于第2道支撑底标高下0.6m，第2道滤头位于坑底标高下1.6m。
在井点降水时，动态控制深井降水频率，做到按需降水，定期测量坑内外水位变化情况，控制坑内水位保持在本道支撑底标高以下1m，有效防止了过度降水导致土体固结收缩量过大，进而控制了围护体和周边建筑物的变形和沉降。
承压水方面，根据勘察报告，上海市常年稳定承压水头埋深3.0～11.0m，呈周期性变化。
通过相关计算可知，本工程基坑虽不需要大面积降承压水，但由于局部深坑部位挖深较深，且在设计上深坑坑底无加固，因此采取了仅在局部深坑的位置设置降压备用井的措施，密切观测承压水水头高度，必要时立即开启井点抽水，确保基坑安全。
3.2 基坑开挖施工
土方开挖采用分皮开挖方式，结合栈桥位置，第1皮土采用先行开挖栈桥部位，其他部位分块开挖，分块形成支撑的方式。
第2皮土方及以下挖土分为相对独立的2个区域（南区和北区），南区分块开挖，北区盆式开挖。
南、北两区同时开挖，北区挖土顺序为北1→北2→北3→北4→北5；南区挖土顺序为南1→南2→南3→南4→南5（图1）。
图1 基坑南北2区挖土顺序
基坑土体开挖时应严格遵循“分层、分块、对称、限时”的基本原则，并充分利用时空效应原理，严格控制基坑变形。
3.2.1 基本原则
（1）根据基坑开挖分区图，各分区按数字顺序依次开挖土体及施工支撑。
（2）北块采用盆式开挖，先开挖中部土方，再限时对称开挖邻近围护结构的土方。
（3）南块采用分块开挖，按分块示意开挖土方。
（4）编号相同的分块，从土方开挖到支撑浇筑并与已形成支撑对接完毕须限时完成。
（5）最后一层土方从分块开挖到垫层浇筑完毕必须控制在48h内。
3.2.2 北区开挖施工流程
根据开挖顺序，先行开挖北1区土方的同时及时施工混凝土支撑，对基坑东、西、南、北侧土采取留土放坡措施，同时，待北1区混凝土支撑施工完毕后，同时开挖东西侧编号相同的分块（北2区），并形成支撑，接着开挖南北侧编号相同的分块（北3区），同样形成支撑，最后开挖角落的北4区和北5区的土体，依此类推，完成第2道支撑并完成第2皮土方的开挖。
第3次土方开挖顺序同第2次土方开挖。该层土方采用双机接力进行，大挖机在栈桥上先挖至一定深度（挖深结合第1道支撑下小挖机的操作高度），挖出阶梯平台后，小挖机下去挖至第2道支撑面。平台至少宽8m，层间土方按1∶1放坡。
最后一皮土方开挖顺序基本同第3次，开挖的同时配合底板跟进施工。
3.2.3 南区开挖施工流程
根据开挖顺序，开挖南1区土方的同时及时施工混凝土支撑；同时，对南1区周围土采取留土放坡措施。待南1区混凝土支撑均施工完毕后再向西北方向推进，完成南2区和南3区的土方开挖，并形成支撑，做好留土放坡的措施（不小于1∶1），依此类推，最后施工南4区和南5区。
第3次土方开挖顺序同第2次土方开挖。该层土方采用双机接力进行，大挖机在栈桥上先挖至一定深度（挖深结合第1道支撑下小挖机的操作高度），挖出阶梯平台后，小挖机下去挖至第2道支撑面。平台至少宽8m，层间土方按1∶1放坡。
最后一皮土方开挖顺序基本同第3次，开挖的同时配合底板跟进施工。
3.3 阳角部位的开挖及保护
为了重点保护基坑阳角部位周边建筑物的安全，通过采取以下措施，有效地控制了周边建筑物的沉降和基坑围护体的变形。
3.3.1 挖土分块更小，时间限制更严
第4皮土方开挖时的分区比原有分区更细，主要体现在阳角区域进一步划分为更小的施工块，保证离阳角稍远的区域先行开挖并形成垫层，而靠近阳角区域由于施工面积缩小，加快了施工速度，严格限制每一块土方从开挖到垫层浇筑完毕控制在48h内，从而减少此区域的暴露时间，减小暴露面积，为基坑围护结构和周边紧邻建筑提供了安全保障（图2）。
图2 基坑阳角部位的挖土分块
3.3.2 地下连续墙和周边建筑物注浆加固
本工程对基坑变形风险最大、安全性最薄弱的阳角部位地下连续墙采取注浆加固的措施，而对基坑外紧邻阳角部位的老旧厂房区域采取跟踪注浆的措施，通过以上措施有效地缓解了围护结构和周边环境的变形。
4 施工阶段的控制要点
4.1 深基坑工程的施工
深基坑工程的施工包括挡土、围护、挖土、防水等程序，是一个极其复杂的工程。任何一个程序的错误都有可能引起工程的失败，甚至引起不必要的事故。施工队伍必须按照已通过审批的施工组织设计、施工规程及相关的施工技术进行施工，对每个要点必须制订施工方案，并加大施工阶段的要点控制。如在土方开挖方案确定前，要对周围建筑物、地质勘测材料及地下设施等资料进行分析，对特殊土质要仔细勘察，软土地区不宜进行分层开挖。如果挖土进度过快，或高差太大，容易使土体原有的平衡状态发生改变，使土体的抗剪强度大大降低，从而使土体出现水平方向的偏移现象，导致塌方事件的发生。
4.2 深基坑周围土体止水效果的控制
深基坑工程施工受地下水的影响程度比较高。地下水通常来自上层潜水、滞水、雨水、承压水及基坑附近的管道渗漏水。因为地下水的来源比较复杂，故在制订止水方案时要从深基坑施工的降水、防水及排水3个方面进行考虑，并依据地质勘察材料进一步分析讨论地下水的形成原因。同时应了解深基坑附近的地质环境，不能只靠连续抽水使地下水位降低的方式，这样会造成基坑附近的水土流失，导致附近的建筑物发生沉陷现象，甚至出现管涌、坑底流砂等现象，既加大问题解决难度，又延误了工期。
采用搅拌桩的手段进行止水帷幕施工时，若止水帷幕搅拌桩的质量不是很好，则深基坑开工后将会发生渗水现象，如果这时仍然采用灌浆的方法来进行施工，则会增加造价、推迟工期，所以，在止水帷幕施工时必须要注意以下几点。
（1）确保沉桩质量。水泥浆要合理添加，确保桩长符合深度标准，桩体应均匀搅拌，防止桩头发生搅而无浆的现象，尤其在土层变化较大的地方，由于搅拌桩的桩径不容易控制，故容易出现止水失效的现象。
（2）确保桩的密实度和搭接长度，避免出现蜂窝、空洞及桩头开叉等现象。
（3）基坑支护的结构上不能随便开口，不然会影响支护结构的施工安全，同时也会使止水帷幕受到破坏，引起地下水的渗入现象。
4.3 深基坑支护的信息化管理
派遣专业的检测人员对基坑周围的建筑物及施工现场进行监管，是基坑支护结构信息化管理的重要举措。项目部应依据检测到的岩土变位或基坑支护结构等问题，动态分析检测材料，了解位移变化的方向、大小及频率，对施工过程中可能出现的险情进行及时预测。
4.4 项目管理措施
（1）狠抓质量。项目部应严格执行验收制度，着重检查模板支护、钢筋绑扎、混凝土浇筑等环节，确保结构安全并安排专人对井点降水的抽水量进行记录。
（2）加强管控。加强检查力度，对安全隐患进行排查，确保发生突发情况时能及时采取措施进行控制。
（3）合理控制施工进度与成本。在每道支撑施工前单独编制工艺流程和作业指导书，做到支撑和挖土施工的搭接合理，既节约了成本，又保证了进度。
5 结语
综上所述，深基坑工程的施工是一个极其复杂的工程，任何一个程序的错误都极有可能引起工程的失败。因此，施工队伍必须按先设计、后施工的程序实施，加大施工阶段的要点控制，确保工程保质保量、安全地完成。本工程因地质条件差、长边效应明显、周边环境复杂等难题，周围条件较为复杂，通过采取井点降水、土方分区分块开挖、阳角部位的地下连续墙注浆加固等一系列关键施工技术，有效地控制了周边建筑物的沉降，确保了深基坑工程安全、顺利地完成，同时也为企业赢得了良好的社会信誉。
参考文献：
[1] 车永兵.紧邻上海黄浦江的超大深基坑施工技术.建筑施工.2012
[2] 廖超.复杂土质条件下的深基坑施工技术[J].大科技.2012
[3] 王振良.复杂环境下深基坑施工技术[J].建筑工程技术与设计.2015
论文作者:杨伟清
论文发表刊物:《基层建设》2016年20期
论文发表时间:2016/12/7
标签：基坑论文; 土方论文; 工程论文; 深基坑论文; 深坑论文; 施工技术论文; 建筑物论文; 《基层建设》2016年20期论文;