浅谈建筑工程中的深基坑施工技术-建筑设计论文发表网

分类：建筑设计论文发表时间：2011-07-01 08:34 关注：(1)

浅谈建筑工程中的深基坑施工技术

李日新

摘要：在建筑施工过程中，基坑设计和开挖的适当与否将会对整个建筑工程的实施造成深远的影响，特别是深基坑工程，是建筑工程危险性较大的分部分项工程，要引起工程建设参建各方的关注，认真做好基坑支护设计与施工工作。本文主要从复杂环境下深基坑施工的特点及深基坑的一般性施工方法和要求两方面做了简单的阐述。

关键词：深基坑施工特点施工方法

在建筑工程施工中，基坑工程是一项常见的分部分项工程，是属于危险性较大的分部分项工程。深基坑工程是指当基坑开挖深度超过5m（含5m），或开挖深度虽未超过5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑（构筑）物安全的基坑的土方开挖、支护、降水工程。对深基坑工程的施工与管理，建设行政主管部门出台了相关规定，以防范和遏制施工生产安全事故的发生。

一、复杂环境下深基坑施工的特点

众所周知，在建筑较为密集的地区进行深基础施工时，将会对周围环境和设施产生较大的影响。所以在施工前，要充分了解相关的施工条件和特征，进行详细的施工准备工作。在开挖过程中，要充分考虑挖掘方法，争取人工开挖和机械开挖相互配合、提高效率。在开挖后，还要对一些特殊地基的处理问题进行综合考量。在进行实际的深基坑施工时，常常会遇到以下的问题。

1）施工的难度较大。开挖基坑后，会导致基坑边缘和原有建筑物、交通道路之间的距离过近，在土方开挖和基础施工过程中基坑可能会有边坡塌方的现象出现，致使周边原有的建筑物和道路开裂或沉降，严重情况下还可能引发重大的安全事故。

2）工期长、费用高。由于受作业时间和作业空间的限制，深基坑施工的进度很难达到计划的要求，组织工作难以实现，施工效率难以保证。

3）施工方法有限。在深基坑挖掘中，一般常用的施工机械是无法进入现场的，一些常用的施工方法也都会不同程度的受到条件的限制，从而使得施工费用大幅度增涨，施工工期一再延长。

4）施工质量难以保证。由于深基坑的施工过程过于复杂，施工技术要求较高，施工环境多变，导致施工的质量难以掌控，不易保证。

二、深基坑的一般性施工方法和要求

1、基坑排水和降水的方法

在土方开挖过程中，当基坑的底面高度低于地下水位时，地下水会不断地渗入基坑内。基坑内地下水的存在，会导致1）土方开挖难度加大，费工且费时。2）边坡易出现塌方。3）地基土的扰动，使竣工后的建筑物出现不均匀沉降现象。因此，在基坑的开挖过程中，应根据工程地质和地下水文的实际情况，采取有效措施降低地下水位，使基坑内呈现出无水的状态，以保证工程的质量。

实际上，降低基坑内地下水位的方法有很多，一般来说，比较常用的两种方法是集水坑排水法和井点降水法。

集水坑排水法的特点就是通过设置集水坑和排水沟进行排水。可以根据工程的不同特点，选用适当的方法，比如：利用工程设施排水、明沟与集水井排水、暗沟排水、分层明沟排水、深层明沟排水。当排除基坑内的水时，除了基坑内涌水量很少可人工排水情况外，一般都是采用动力水泵抽排，并且要根据工程的不同特点，选择适当的动力水泵。例如，当基坑内的水为泥浆水时，可以使用隔膜式水泵。

井点排水法是一种人工降低水位的方法。具体操作方法就是在基坑开挖之前，沿着开挖基坑的四周或一侧、两侧埋设一些深于坑底的井点滤水管，与总管或直接与抽水设备相连接，抽取地下水，使地下水位降至基坑底部的0.5—1米以下，使开挖土方和基础施工能够在无水干燥的环境下进行。这样做的好处在于1）可以避免基坑内部大量涌水、冒泥、翻浆现象的发生。2）可以防止在粉细砂、粉土地层中出现流砂现象。3）可以在很大程度上提高边坡的稳定性，可以通过放陡边坡，减少土方开挖量。4）可以使基坑土层更为紧实，改善了土的性质。5）可以在很大程度上改善施工操作条件，加快工程进度。

井点降水法的种类主要有：单层轻型井点、小沉井井点、无砂混凝土管井点、多层轻型井点、深井井点、喷射井点、管井井点及电渗井点。可以根据土的种类、土层的渗透系数、要求降水深度和工程特点等来选用其中最为适用的一种或者两种。例如，当土层的渗透系数为0.5—50（m/d），要求降低的水位深度为3-6（m）时，应该采用的是单层轻型井点。但是当土层的渗透系数为0.5—50（m/d），要求降低的水位深度为6-12（m）时，一般都会采用多层轻型井点。

2、保证边坡稳定的方法

在开挖基坑时，如果条件允许，可以采取放坡开挖的方式。在多数情况下，放坡开挖是比较经济实惠的，但是当选用放坡开挖的方式时，就要求能够正确的确定土方边坡。对于深度在5米内的基坑，可以从相关规范和文献上查出土方边坡的具体数值。而对于深基坑的土方边坡数值，就需要通过边坡的稳定验算来确定，一旦处理不当，就可能引发安全事故。例如，我国在深基坑边坡开挖方面就曾经出现过一些滑坡事故，另外有些基坑虽然没有真正滑坡，但也产生了过大的变形，给施工的正常进行加大了难度，因此，对土体边坡的稳定性的研究，常用的主要有以下两种方法。

1）通过利用弹性、塑性或弹塑性理论来确定土体的压力状况。这种方法不太适用于边界条件比较复杂的土坡，因为它难以得出精确的解。目前国内外的很多人都在致力于这方面的研究，也取得了一定的进展。如近年来，较多的人开始采用有限单元法，以比较符合实际情况的弹塑性应力应变关系为依据，来分析土坡的变形和稳定，这种方法也称为极限分析法。

2）通过假设土体沿着一定的滑动面进行滑动而做得极限平衡分析。一般情况下被称为极限平衡法。在极限平衡法中，由于条分法能适用各种复杂的几何图形，适用于各种土质、各种孔隙水压力，而成为最常被运用的方法。

3、基坑土方的开挖

当开挖高层建筑物的基坑时，除了要解决地下水和边坡稳定的问题外，还要详细考虑土方如何开挖的问题，如选用什么方法，选用什么机械以及如何组织施工的问题。

基坑开挖前要做好各项准备工作，主要针对以下几个方面进行：1）对工程现场进行勘察，摸清工程的实地情况；2）按照设计及施工的要求标高、整平场地。3）做好工程防洪排洪的准备工作。4）设置测量控制网。5）设置一些基坑施工时用的临时设施。而在基坑土方开挖的过程中，要探清地下管线的具体位置、埋藏深度等情况，对于那些可能遭受破坏的部位提前做好保护措施。

一般来说，在基坑开挖过程中是选用机械开挖还是人工开挖，必须遵循一定的原则和方法。1）当基坑的深度在5米之内时，一般采用反铲挖土机在停机面上进行一次性开挖；但当基坑的深度在5米以上时，可以使用正铲挖土机进行分层开挖。而当开挖的是面积很大、很深的设备基础基坑或者高层建筑地下室深基坑的话，一般采用多层同时开挖法。2）为了防止出现超挖，为了保证边坡坡度的正确性，应该在接近设计坑底标高和边坡边界的地方预留出80~50厘米的厚土层，采用人工开挖或修坡的方式。3）当进行人工开挖时，一般采用分层分段均衡开挖的方式。对于那些较深的基坑，要每挖一米左右就对其边线和边坡进行检查，以便随时能够纠正偏差。

在基坑的开挖过程中还要对几种特殊的地基做好局部处理。如对坑(填土，淤泥，墓穴)的处理、对井或土井的处理、对局部软硬(高差)地基的处理、对橡皮土，古河、古湖泊的处理、对流砂的处理等。

4、深基坑的支护体系

为了保证深基坑开挖的稳定性，一般采用挡墙和支撑两种支护体系。其中挡墙的作用是挡土，而支撑的主要作用就是保证结构体系的稳定。一般情况下，当挡墙的结构足够强，并且能够满足开挖施工对稳定性的要求时，支护体系中就可以不设支撑了，否则的话，就要在挡墙的基础上再设支撑构件。在支护体系中，任何一部分的选型不当或遭受破坏，都可能会导致整个支护体系的失败。