深基坑工程存在的問題分析

鄒小明 楊仁文

在施工中,深基坑工程是一個危險性較大的分部工程,它包括：土方開挖、降水排水、基坑支護、止水帷幕、臨邊防護等工作內容,且在深基坑施工過程中受水文地質、周邊環境、氣候條件等制約因素影響較大[1],很容易發生安全事故,因此,為了避免危險發生,需要了解和掌握一切不利因素,重視易誘發安全事故的因素,制定出切實可行、安全、合理,兼顧經濟與便利的方法。

1 基坑設計中應注意的問題

1)鋼板樁的施工可能會引起相鄰地基的變形和產生噪聲振動,對周圍環境影響很大[2],因此在設計中要考慮該方法對人口密集、建筑密度大的地區的影響。同時,還要注意施工結束后鋼板樁拔出時對周圍地基土和地表土的影響。

2)土釘墻只適用于地下水位以上的粉土、黏性土與無黏性土,不能用于淤泥質土、飽和軟土。對基坑周圍環境安全等級要求高,對土坡變形有嚴格控制要求,以及基坑周圍上下水道有漏水可能的,不宜采用土釘墻方法支護。

3)當基坑周圍場地狹小,基坑開挖深度較大,如超過6 m,或基坑緊鄰已建成建筑物、交通干道、重要管線,通常均選用支撐或錨桿排樁、連續墻結構支護。在軟土地區及基坑四周無地下空間設置錨桿,不宜采用錨桿式排樁或連續墻結構對基坑進行支護。

4)當基坑周圍不具備放坡條件及設置水泥土擋墻時,且周圍無重要建筑物及管線、開挖深度不大,可以采用懸臂樁或連續墻結構支護。當變形較大可設置雙排樁;對土體水平位移控制嚴格時,不宜選用此種結構支護。

2 基坑施工中應注意的問題

1)施工前應對工程的地質勘察報告認真分析研究,根據挖土深度范圍內不同土質的物理性能和地下水位情況(特別是豐水期的水位情況),選擇相應的土方開挖、支護結構及降水方案。根據所制定的施工方案,對全體施工人員作詳細的安全與技術交底工作。

2)基坑開挖前,通過降水提高坑內土體的水平抗力,減少基坑的變形量。施工降水不宜過快,降水過程中應加強周邊建筑物、地下管線和地表沉降的監測,同時在坑外地面設回灌井,必要時應采取回灌措施,確保周邊建筑物安全[3]。在基坑開挖施工中,發現監控數據接近或超過警戒值時,應立即分析原因,準確地找出施工過程中存在的問題及時調整施工步驟,采取相應的對策,便能有效控制基坑變形,確保基坑安全。

3)為防止邊坡失穩,施工前先清除基坑邊堆土等荷載,防止由于荷載過大引起基坑坍塌等事故的發生。

4)基坑開挖分層進行,從上到下逐層進行開挖,嚴禁超挖和掏底開挖,同時開挖過程要與支撐架設同步施工。開挖段的長度必須根據基坑深度和坡度合理確定,不宜過長。當基坑挖至設計標高后,必須馬上澆筑墊層混凝土,進一步減小基坑變形值。底板混凝土必須在5 d～7 d內完成,相應結構層施工及時跟上,以建立永久的受力平衡體系,從根本上控制住基坑變形[3]。

5)在采用拱圈墻方案時,拱墻本身可采用水平分縫及垂直分縫的逆作拱墻方法施工,拱腳穩定性很重要,設計施工應予重視,挖土時應維持拱圈荷載對稱,受力均衡。

3 基坑工程尚未完全解決的問題

1)由于開挖深度、周邊環境、地層性質等多因素的影響,基坑支護方案會根據所選物理力學參數的不同而選擇不當。

2)基坑支護的內力和變形的精確計算是一個比較復雜的問題,其計算模型需要考慮圍護結構、支撐體系和土三者的共同作用,但是,目前將其簡化為平面問題,難以準確反映空間效應。

3)在軟土地區,淤泥、淤泥質土等具有蠕變特性,圍護結構會隨著無支撐時間的延長而逐漸增大變形,即所謂的“時間效應”,目前時間效應尚未精確考慮到理論計算中。

4)由于受到多種未知因素(如暴雨等自然災害)的影響,深基坑土體的變形和位移無法精確計算。

5)當基坑平面尺寸較大,支撐體系較復雜時,由氣溫變化引起的溫度應力和收縮應力會使支撐桿件內力增加,但在圍護結構設計時該理論只加以概略估算。

6)在建筑物密集地區設計深基坑的支護結構,多以變形控制,但在設計時如何控制周圍地面沉降尚有一定難度,這是由于計算方面尚難以提供精確值。

4 結語

為了保證基坑安全開挖,需要根據基坑開挖深度、基坑周圍環境、場地工程地質及水文地質條件,以及施工季節和技術設備條件等多方面因素綜合確定基坑支護方案。同時,利用土體在基坑開挖過程中位移的變化規律,對基坑開挖作動態管理,采用監控量測手段實行信息化施工,確保基坑變形量在設計允許之內[3]。

[1] 黎錦周.深基坑工程施工中存在的問題及技術處理措施[J].施工技術,2008(8)：61-62.

[2] 夏勝先,王云飛,夏樹威.深基坑支護技術現狀及展望[J].山西建筑,2008,34(26)：115-117.

[3] 張欽使.某深基坑工程支護施工技術應用[J].建筑安全,2008(10)：53-54.

[4] 朱新勇,周石喜.軟土基坑開挖與支護施工技術[J].山西建筑,2008,34(4)：151-152.