浅析深基础工程中的技术管理

【摘要】

21世纪以来，高层建筑如雨后春笋般拔地而起。采用浅基础已经难以满足日益增高的建筑需求，因此，随之出现了形式多样的深基坑工程。深基坑工程对施工专项方案，施工机械，施工技术等要求较高。因其为隐蔽工程，作业（中）完成后需要进行相应的检查才能予以隐蔽。故其施工技术管理已成为大型（高层）建筑施工中极其重要的节点之一。在此，本人将结合多年经验对深基坑施工中技术管理进行浅析。

【关键词】建筑工程，深基础工程，技术管理

一、深基础施工技术

1、土方开挖

1）放坡开挖技术(顺作)[2]

放坡开挖技术比较简单，90年代的工程项目中，应用普遍。其优点是造价低廉、施工方便。其适用范围如下：高层建筑层数较低，通常为8～30层；采用基础承台+基础梁形式，开挖深度约2.5~6m；相邻建筑有一定距离，允许敞挖放坡，对周边道路、管线、建筑影响小。[2]

2）逆作开挖技术

特别对一些工期要求高的项目，会采用此技术。其可以缩短项目整体施工周期。施工效率高、节地、施工总工期短等是逆作开挖技术的特点[3]。

2、基坑支护结构[4]

1）支护结构挡土（挡水）部分分类

地下连续墙、灌注桩、工字钢桩加插板、深层搅拌水泥桩加灌注桩、双排桩挡土、钢板桩、闭合拱圈墙。密排桩桩间加化学注浆、深层搅拌水泥土桩、土钉支护、密排桩桩间加高压喷射水泥桩、

2)支撑拉结部分分类

环梁支护体系、锚拉支护、型钢支撑、土层锚杆、建筑物内部梁墙支撑。

3、止水、降水、排水技术

1）止水帷幕技术

目前，基坑工程中经常使用的止水帷幕有以下几种：素（钢筋）混凝土地下连续墙止水帷幕、高压旋喷水泥土止水帷幕、深层搅拌水泥土止水帷幕。根据工程现场的水文资料、工程图纸和地基类型，选择止水帷幕的类型。当遇到地下承压水时，需特别注意。根据土层情况，可采用几排水泥搅拌桩组成帷幕。对于黏土、淤泥质土和淤泥地基可采用深层搅拌水泥土止水帷幕。高压旋喷法水泥土止水帷幕分单排旋喷桩和多排旋喷桩；也可以采用旋喷法，与排桩一起形成止水帷幕。对于粘土、粉砂、砂砾土地基可采用高压喷射注浆水泥土止水帷幕。高压旋喷法的成本高于深层搅拌法止水帷幕。因此，应优先采用深层搅拌法来止水。然而应用最广泛的确是高压喷射灌浆[3]。

2)井点降水技术

在基坑施工前，应将地下水位降低到坑底0.8m以下，如果有承压水，深层承压水不应在坑底造成突然的涌浪破坏。在降水、排水过程中，应对相邻建筑物和地下管线予以监测及保护。管井降水是降低地下水位常用的方式。分单层、多层、轻型井点、射流井点等。其适用范围见表1.3-1。为了减少基坑开挖过程中基坑底部的地下水位，避免地下水位下降过快对周边建筑或地下管网的影响，必要时需设置补给灌井点。

井点类型及适用范围[5]                 表1.3-1

4、监测技术

在基坑工程监测中，将凸球面的钢测量钉放置在工程支撑（围护）结构上作为位移监测点，并使用监测仪器定期监测各点。根据监测数值，以确认采取何种措施消除不良沉降或位移的影响。基线法和坐标法为监测的两种方法。在墙顶水平位移监测点旁设置沉降监测点。间距为15～25m，对支护结构顶部沉降监测采用高程监测法。

1)基坑围护结构沿垂直方向水平位移的监测

测量埋置在井壁中的倾角管自下而上的变形应使用测斜仪，对基坑开挖过程中基坑支护结构在各深度处的水平位移变量，以此计算基坑支护结构的变形情况。

2）邻近建筑物沉降监测

相邻建筑物的沉降情况应采用高度监测的方法。

3）基准点的布设

在工程相邻建筑物处设置3个沉降监测基准点作为标准点。临近建筑物沉降监测的监测方法、仪器及精度和本监测项目一致。基坑工程现场试验的主要项目和方法见表1.4-1。

监测项目和测试方法[5]              表1.4-1

二、深基础施工技术的管理[6]

1、土方开挖的技术管理

（1）防止地表水渗入基坑周边土体和冲刷坡体

降排水系统需根据场地实际情况设置在基坑底部或者顶部。使基坑底部不出现边坡冲刷的现象，且在影响边坡稳定性的范围内不存在积水。基坑周围的地面应形成远离基坑向外的排水斜坡，基坑周边必须设置环形排水沟或者截流沟。保证基坑周边畅通的排水，且不得渗入基坑周边土体，确保边坡稳定。台阶式坑壁应在二级平台上设置排水沟，排水沟不得渗漏。当边坡有渗水时，应根据实际情况，设置向外倾斜的排水孔，并对边坡内的积水采取有效排水措施，不得渗透和冲刷坑壁。

（2）防止深基坑挖土后土体回弹变形过大

深基坑开挖后，周边土体因侧压力瞬间减小。会出现坑底（隆起）回弹变形现象。影响回弹变形有以下几个因素：开挖方式、土体类型、基坑面积、基坑深度、浸水深度、暴露时间等。若坑内出现积水，粘性土因吸水导致体积增大，这不仅使抗剪强度降低，而且回弹变形也会增加。因此，需特别重视软土地基的回弹变形。建筑物的后期沉降会因回弹变形过大而增大。影响回弹变形的要素特别复杂，回弹变形量很难准确计算。若坑内没有积水，且暴露时间不长，则可以认为土体在侧向极限条件下有回弹变形。按照分层总和计算法得出回弹变形量数值。

减少基坑暴露时常，防止基土出现渍水，减少基坑中有效应力的变化，是降低基坑回弹变形量的有效方式。因此，基坑开挖期间和开挖后，必须保证管井井点降水正常运行，且开挖到设计高程后，应尽快封底。必要时，可以采取加固基础结构下的土层。

（3）防止边坡失稳

首先应制定合理的专项施工方案，根据方案对深基坑进行开挖。其中影响开挖的因素为基坑的暴露时间、地基埋深、开挖和土方运输机械等。铲斗容量为1m³的反铲广泛应用于土方挖掘中。实际有效开挖半径约4m~5m，开挖深度2.5m~5m。首次挖到一定深度，因此开挖后边坡坡度约为1:1。由于瞬间卸除土体侧向荷载、开挖和运输机械振动，若土体在坑边2m～3m内堆积，极易引起支护边坡的失稳。开挖迅速改变了原土的平衡状态，流塑性状态下的软土对水平位移非常敏感，容易引起滑坡。边坡超载（堆土、机械停车等）会给边坡增加额外荷载。因此，为保证支护边坡稳定，必须在开挖前对相关数据，收集并试验性计算。

（4）防止桩位移和倾斜

桩基完成后基坑开挖，必须制定合理的施工方案和技术管理措施，防止桩的位移和倾斜。对于桩后挖土，原有静平衡状态下的地基土被成桩动力作用和土体挤压而破坏。砂土甚至会形成液化，导致地基土浸水。粘性土的抗剪强度会显著降低。如果在桩完成后立即开挖基坑，由于开挖时的应力释放和开挖高度差而减小一侧荷载的侧向推力，土体极易产生水平方向的位移。在软土地区施工时，此类事故发生较多，必须引起重视。因此，在群桩基础完成后，停留一段时间是必要的，并提前降低地下水水位。释放出桩体内的应力后，扰动土体再固结，孔隙水压力减小，再进行基坑土方开挖。另外，土方开挖应均匀分层，确保减小开挖时的土压差，以保证边坡的稳定性。

（5）配合深基坑支护结构施工

随着土方开挖的进行，土体侧向压力变大，基坑周边地面沉降也随之增大。应在开挖后立马加设支护。若采取预应力支护，则对减少变形和沉降有很大作用。因此，在制定基坑开挖专项方案时，必须配合支护的需要，逐层开挖土层，以避免在不增加支护的情况下，出现开挖安全事故。近些年深基坑支护结构中的应用越来越多的是钢筋混凝土支护。采用混凝土支护时，开挖应与支护浇筑相协调，支护浇筑应达到一定强度后，方可继续开挖。挖掘时，挖掘机应避免直接压在支护支撑上，否则应采取有效措施，与以避免。

在支护结构设计中采用盆式开挖时，首先开挖基坑中心土体，并留有足够厚度的土体以平衡支撑结构以外的侧向压力。中部开挖完成后，应尽快浇筑封底，再加设斜向支撑，再将支护结构周边内土体进行开挖。若采用盆式开挖，可分块浇筑封底。若浇筑地下室结构混凝土时，在拆除斜向支撑前应进行换撑。更换支撑时，支撑应支撑在地下室结构的外围墙体上，并仔细选择和检查支撑件。开挖方式的选择直接影响到支护结构的受力，所以务必使支护结构均匀受力，降低变形。因此，必须坚持分块、分层、均衡的开挖方式。

2、深基坑支护结构的技术管理

（1）支护结构的选择需综合考虑诸多因素

支护结构的设计方案应在地基深度、场地条件、施工工期、施工成本等方面进行专家评审。其中，钢筋混凝土灌注桩+止水帷幕是现在最常见、最有效的支护形式之一。

（2）钢筋混凝土支护桩与水泥止水桩技术要点

1） 钢筋混凝土支护桩应满足桩侧土压力和水压力，并有足够的强度条件；满足支护桩的弯曲变形，有足够的刚度；深层搅拌水泥止水桩具有止水、不渗漏的特点。

2） 实践中，为尽可能减少支护桩的深度，应在桩顶清除一层土，将冠梁降低到常水位，并在外侧设计截水沟，以减少冠梁顶的竖向应力传递，侧向土压力合力作用点下移；每隔一段适当的距离在挡土桩的侧面增加加强桩，类似于通过拉梁附在墙上的柱。实质上，增加了挡土结构的超静定次数，减少了支护桩的内力，有效地减缓了基坑围护结构的弯曲变形；必要时，在冠梁上预留高压旋喷孔，以便止水帷幕的加固。

（3）科学地完成支护结构，最重要的工作是深基坑支护结构施工技术管理。

1） 选好合格的施工队伍，完善质量保证体系，必须按照相关规范执行进场材料的见证取样送检制度。

2） 加强施工过程中的质量控制

3） 钢筋混凝土灌注桩：控制孔底清渣、护壁泥浆配比、螺旋箍筋加密、钻孔深度、钢筋笼焊接，当采取导管法浇筑混凝土时，导管需埋入混凝土的深度及提升速率，控制超灌量，控制桩顶标高。

4） 深层搅拌水泥止水帷幕：控制水灰比、钻杆喷射混凝土速度、各桩之间的重叠和咬合等因素，保证止水帷幕的连续性。

5） 加强成桩质量的检验，根据相关规范规定，为每根桩预留至少一组混凝土试压试块，以评定混凝土抗压强度；并且对每根桩进行小应变检测，对桩身质量缺陷和完整性进行一个综合性的分析评价。

3、止水、降水、排水技术管理

基坑工程中，地下水的危害类型主要有涌水、流土、管涌、突涌、流砂、地基固结沉降和喀斯特地面塌陷等。流土、管涌、涌水是渗流破坏的表现形式。在深基坑工程中，地下水控制设计需从基坑周边环境条件出发，研究本场地水文地质资料、工程地质资料和基坑条件；充分利用基坑围护结构为地下水控制创造的良好的条件。在此基础上，通过技术经济对比，选择可靠的地下水控制措施。深基坑工程主要有三种类型的地下水控制方法：明沟排水、不透水帷幕和管井降水。若因降水量较大而引起地面沉降变形过大时，仍需采用回灌井回灌处理。

（1）明沟排水

基坑明沟排水有基坑内和基坑外排水。明沟排水适用于排放和收集地表水、上层滞水和土壤中有限的潜水，使土层不受渗漏破坏。

（2）不透水帷幕

基坑在开挖之前，为了防止地下水渗入基坑，沿基坑周边或基坑底部施工的连续封闭式防渗体称为不透水帷幕。其主要功能是在基坑开挖过程中堵塞地下水或延长其渗流路径，防止基坑的渗透破坏，使地下开挖能够顺利进行，同时避免基坑周围的过度沉降变形。不透水帷幕方案工程造价一般为管井降水的（2.5～5）倍，此方式存在一定渗漏风险。

也可采用不透水帷幕与降水相结合的形式。在选择防渗方案之前，必须掌握场地的地下水类型与水文地质特点，并结合基坑周围的环境条件综合评判。主要应用有以下两点：

1） 要求对地下水资源进行保护的地区。如我国西北地区或北方地区地下水资源相当匮乏。为了保护地下水资源不被破坏，禁止采用降水措施。项目为了使基坑开挖顺利，相关部门需要采取不透水帷幕。

2）要求对周边环境进行保护的地区。对于因降水量较大而可能引起基坑周边建筑物或地下管网等设施沉降的。为避免以上情况而产生不安全因素，有必要采用不透水帷幕。

（3）管井降水

管井降水有以下几种类型：管井井点、轻型井点、电渗井点、喷射井点等。

1） 管井井点：适用于淤泥、砂土、碎石土等高渗透性含水层，地下水以丰富的潜水和承压水形式存在，降水深度大。

2） 轻型井点：适用于上层滞水、土壤中水有限的潜水，含水层主要由粉砂、粉土等组成，降水深度不大。

3） 电渗井点：粘土、淤泥质土等低渗透性含水层，以及上层滞水、潜水等水量有限的地下水适用电渗井点。

4） 射流井点：要求降水深度大于6m，场地狭窄，不允许布置轻型井点，含水层以粉砂为主的情况适用射流井点。

（4） 防渗帷幕与井点降水联合应用

在以下两种情况下，可考虑采用不透水帷幕和管井降水相结合的方法：

1）在基坑开挖深度范围内既有上层的滞水或潜水，也有基坑内的承压水，同时存在基坑侧壁渗漏和基坑底部涌水的可能性。常用做法：设置侧帘（深层搅拌或双管高压旋喷或钢筋混凝土防渗墙），进入坑底以下一定深度，形成顶板悬垂或嵌埋式竖向不透水帷幕，同时布置管井降水进行减压脱水。

2）当基坑周围环境恶劣且对地面沉降敏感时，可采用落底垂直帷幕。地下连续墙埋在承压水含水层以下的含水层底板内，并辅以管井降水或坑内降水。在这种情况下，垂直帷幕必须完全切断基坑外的地下水，以确保防渗满足施工要求。

4、基坑监测技术管理

为了使深基坑工程监测更好地服务于信息化建设和施工技术安全控制，提前发现和规避风险，实现深基坑工程的安全、顺利施工，除了保证监测对象的及时监测和监测信息的整理分析外，还应加强日常监测管理。监测管理可从以下几个方面进行：

（1） 工程监测单位必须具有相对应的测量资质，承担监测工作的观测员必须具有专业技术职称和相当的项目经验。监测单位人员应分工明确、职责清晰，以确保测量工作的顺利进行。

（2） 监测单位应根据项目地勘报告、项目设计图纸、项目施工组织设计等制定科学合理、安全可靠的监测专项方案，提出各项警戒限值，报建设单位审查后实施。

（3） 对项目的监测，应严格按照监测专项方案中规定的监测方法进行。保证周期性、不间断性、固定专人、固定设备仪器的收集，记录和整理数据必须使用专用表格，并保留原始数据。每次数据采集前，测量员、记录员、审核人、整理人的签字必须完整。当测量数据异常时，应及时组织复测，并增加监测频率，防止可能出现的险情导致虚报和漏报。测量数据人工录入计算机时，应进行二次检查及校验。

（4） 对于不同的仪器和数据采集方法，应采用相应的检验和鉴定方法，以控制仪器和数据采集的质量：

1） 确定测量基准点的稳定性；

2） 仪器设备的定期检查和校准；

3） 保护现场监测点，注意仪器的维护保养；

4） 严格遵守仪器设备的管理规定和操作规程；

5） 做好误差分析。

（5）测量频率应根据监测专项方案和现场施工进度随时调整，确保监测、取样和验收及时。当达到报警值或雨雪等恶劣天气时，应加强监测，做好监测和相关特性状态下的记录，分析各种安全状态是否在可控范围内。

（6）现场项目技术负责人负责技术质量管理工作，进行技术质量监督检查，严格按照质量管理体系对测量数据、记录和结果的质量进行管理和评价。

（7）监测单位根据监测专项方案出具监测数据阶段性分析报告。且需及时向建设单位上报，提出合理化建议。当监测相关数据达到报警限值时，必须立马通知相关单位采取相应处理措施。为了保证深基坑工程的监测信息从技术和管理方面的真实性和及时性，建设单位应委托具有相应资质的监测单位，且独立于监理单位和施工单位。第三方监测不仅是专业技术监测，更是建设单位的技术监督管理：

1）审核专业监测单位和相关专业人员资质及证件，提出书面的审核意见或者建议；

2）审核项目的专项监测方案，提出书面审核意见或者建议；

3）指导和监督专业监测单位埋设基坑监测设备，并对不符合要求的人员提出书面意见或者建议；

4） 对现场监测工作进行不定期、不定时的抽查，提出检查意见或者建议；

5） 对项目专业监测工程师提供的监测结果报告进行审查，包括原始数据处理和分析表、阶段性报告，并提出书面审核意见或者建议；

6） 当发现周围建筑物或地下管网等出现裂缝及异常情况时，要求专业监测单位加强该区域的监测频率；

7） 完成建设单位和监理单位交办的其他技术管理工作，对专业监测单位的监测进行监督检查。

结语

经过多年的发展，中国深基坑施工技术促进了施工技术的不断更新。人们提出了一系列的理论和技术，如开挖方法、支护形式、降水措施、施工监测、信息反馈、应急措施等。深基坑工程在支护结构技术、防排水技术和信息监测方面取得了很大进展。深基坑施工技术和现场管理是整体项目顺利推进的重中之重，万丈高楼平地起，只有将深基坑工程顺利完成，后续主体结构才具备相应作业面。本文对深基坑施工技术管理进行的探讨和分析，以不断改进，为工程提供合理可靠的技术管理保证。

参考文献

[1]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002[S].北京：中国建筑工业出版社，2002

[2]陈希哲.土力学地基基础（第三版）[M].北京：清华大学出版社，1998

[3]住房和城乡建设部工程质量安全监管司.建筑业10项新技术（2010）[M].北京：中国建筑工业出版社，2010

[4]甄精莲，段仲源，贾瑞晨.深基坑支护技术综述[J].工业建筑，2006

[5]李钟.深基坑支护技术现状及发展趋势[J].岩土工程界，2001

[6]深基坑支护技术指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2012

附录

无