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摘要:深入分析了基坑土方开挖专项施工方案编制依据的7个方面内容;阐述了出入口坡道、工程保护、工序衔接、电梯井和塔吊等方案编制应注意的事项;提出基坑土方开挖过程监管是否按方案开挖、坑边堆载与排水、基坑渗漏和基坑检测结果等应注意的事项。
关键词:基坑土方开挖专项施工方案编制监管
中图分类号:TV551.4 文献标识码:A 文章编号:
1、引言
近年来,随着地下空间大力发展,深大基坑不断涌现。目前,常见基坑支护方式有地下连续墙、钻孔灌注桩、钢板桩、SMW工法桩、水泥搅拌桩挡土墙、锚杆、土钉墙等;支撑有对撑和斜撑;基坑降水有深井和轻型井点;止水有水泥搅拌桩、止水帷幕等。基坑支护、降水和止水方式与基坑土方开挖有着密切联系,总体上基坑的支护、降水和止水在土方开挖前实施,但有时支撑、锚杆和土钉等随着土方的分层开挖交叉进行。基坑降水和土方开挖将会引起地基土的沉降和位移,严重时将发生基坑坍塌,不仅影响工程安全还会带来周边环境的破坏。除此,基坑土方开挖还会受到地质条件、降雨和地下管线等的影响,基坑土方开挖涉及种种复杂因素,是一个系统工程。因此,基坑土方开挖专项施工方案编制与监管事关工程的顺利进展和人生安全,是目前工程界十分关注的问题。
2、基坑土方开挖专项施工方案编制应注意的事项
2.1 对编制依据的深入研究
基坑土方开挖专项施工方案与支模架、脚手架等专项施工方案相比,密切相关的影响因素很多,因此在方案编制时对编制依据的内容和要求进行深入研究和掌握十分重要。
①基坑围护设计
基坑围护设计既明确了围护施工的内容和方法,同时也规定了土方开挖的方法和流程。包括基坑围护施工与基坑土方开挖交叉作业的工序衔接,土方开挖和围护施工对围护结构受力体系的影响(如许多工况的变化,如支撑的安装、拆除都会引起竖向支护体受力体系的变化),土方开挖过程的相关要求和需要注意的事项等等(如哪些部位开挖,哪些部位先留土后开挖)。因此,对基坑围护设计的充分理解是编制好基坑土方开挖专项施工方案的先决条件。
②施工图设计
地下室底板和外墙的形式、电梯井的位置与深度,主裙楼的关系(后浇带的设置)等对基坑土方开挖都有一定的关系,因此编制土方开挖专项施工方案前应熟悉施工图设计。
③地质勘察报告与气候条件
地基土的工程特性:抗剪强度、渗透系数及其竖向个图层的分布与变化,地下水的深度和水源情况,这些与基坑围护结构、降水设施、止水方法密切相关,因此在编制基坑土方开挖方案时以及土方开挖过程对地质勘察报告和实际情况的掌握都必须十分重视。另外,当地季节性气候,特别是降水(雨水和台风季节),对基坑土方开挖能否顺利开展影响重大。许多工程实例表明,基坑坍塌多数情况是由于对地基土、地下水的了解不够,或者为预计到暴雨和台风的影响。
④相关施工规范
土方开挖与基坑支护的施工,离不开对相关施工规范的理解。如土钉和锚杆的施工,在按规范施工确保工程质量的前提下,还必须考虑的强度形成时间的要求,否则过早的土方开挖则会引起基坑边坡的过大位移,甚至坍塌。
⑤场内管线分布
土方开挖专项施工方案编制前,应详细了解和现场查看场内有关管线的分布情况,这是因为土方开挖将会造成这些管线的变形甚至破裂、中断等,从而产生重大经济损失和工期延误;两一方面,自来水管、污水管等的破裂将引起地基土含水量的急剧上升、土体抗剪能力下降,引发基坑快速坍塌。
⑥周边环境
对工程范围以外周边环境的了解对编制土方开挖专项施工方案也是十分重要的。如基坑周边是否存在民房、地铁、道路、管线、围墙、河流或池塘等。对于地铁工程应特别注意,它对基坑土方开挖引起的周边地基土位移或沉降的要求特别高,曾经有多个先例由于地基变形的严格控制,造成基坑开挖稍有位移或沉降当地主管部门就要求停工,最后工期严重延误。由于民房离基坑较近,居民投诉中断基坑开挖的实例也不少见,甚至有的工程还因此取消地下室设计。周边河流或池塘对基坑地基土的补水作用十分明显,尽管这种情况一般都采取了止水措施,但往往会在连续暴雨时发生基坑坍塌。
⑦施工组织设计与总平面布置
基坑土方开挖专项施工方案是对施工组织设计中基坑施工部分的进一步细化和完善,因此在编制专项方案时,需要事先了解施工组织设计的总体考虑和安排。特别是总平面布置中,施工道路、地面排水系统、材料堆场、出入口,有时包括挖出土方的现场堆放等。这些对基坑土方开挖均有较大的影响。
2.2 土方出入口的选择与进出口坡道加固
土方出入口的选择应考虑①出入口的交通安全,确保出入口的通视性和交通车辆较少;②尽可能减少运输车辆在场内道路的行走路程,这是因为运输车辆载重大,在场内道路上行驶多少对基坑有影响,特别受场地限制时,运输道路离基坑边较近时很容易引发基坑坍塌;③出入口的多少应综合考虑土方开挖进度的要求和场地的现有条件进行决策。
通常情况需要对基坑土方运输出入口进行坡道加固。坡道加固必须在土方开挖专项施工方案予以明确。多数情况在基坑围护设计中会提出明确的加固措施和要求;若设计未明确时,则施工方案中应详细描述。应在基坑土方开挖前先挖出坡道部分土体采取岩渣换填,若边坡设计有土钉或锚杆的应先进行土钉或锚杆的施工然后进行岩渣回填加固。
2.3 工程桩、支撑梁支柱的保护
基坑土方开挖势必会遇到工程桩、支撑梁支柱等的保护问题。由于土方开挖,导致地基土的位移,而地基土的位移产生对桩体的水平推力,促使工程桩等发生位移。因此,在编制专项施工方案时,必须制定工程桩等的保护措施,确保整个基坑土方开挖对称进行,接近桩体周围土方开挖时,分层开挖,对高出设计桩顶标高的桩,采取桩侧均匀卸土,对已挖出的桩身进行及时锯桩,在距离桩30cm附近铺设路基板防止运输车辆进出扰动桩身,影响桩体偏位和断裂。
2.5土方开挖的工序衔接
在编制基坑土方开挖专项施工方案时,应体现分区、分段和分层开挖,先支后挖、边部先挖、对称开挖和严禁超挖的原则。对于土钉、锚杆等支护时,每层作业面开挖深度不得超过该层土钉、锚杆标高以下0.3m,上层土钉、锚杆注浆3天后方可进行下一层作业面开挖,土坡暴露时间不得超过24小时。对于支撑结构,在拆除支撑前必须做好底板与竖向支护体的紧密支撑或采取其他换撑措施。对于承台、地梁的土方开挖,应采取边挖、边凿、边排、边铺、边砌的“5边”作业方法。对于有相邻地下室情况,应与相邻标段做好协调,不可单方面进行开挖,以防超挖引发基坑坍塌。
2.6 电梯井(坑中坑)开挖方案
电梯井是整个基坑土方开挖最深的区域,一般也是土方开挖最困难的地方。因此,在基坑土方开挖专项施工方案中必须明确电梯井(坑中坑)的支护和开挖方法。通常情况带电梯井周边的地下地板完成大部分后开挖,以减少对整个基坑的影响。
2.7 塔吊布置与基础形式
基坑土方开挖与地下室承台、底板等采取交叉作业,已完成的土方开挖区段应及时浇筑承台、底板等,而承台、底板的钢筋需要塔机吊运,因此在土方开挖阶段必须布置好塔机。塔机基础不论布置在基坑外还是基坑内,都会受到基坑土方开挖的影响。特别是离基坑边较近的情况,土方开挖的土体位移将给塔机基础产生较大的水平力,因此需要在基坑土方开挖专项施工方案中明确塔机的位置和土方开挖过程应注意的事项,确保塔机的安全。
3、基坑土方开挖监管应注意的事项
3.1 是否按方案开挖
基坑土方开挖应严格按专项施工方案实施。但是,在实际施工过程,往往会出现作业班组图方便,未按方案分区、分段和分层施工,而是进行超挖,特别在深度方面超挖的情况较多,致使基坑支护的受力状况与设计不符,增加支护结构的荷载导致位移增大甚至引发基坑坍塌。因此,是否按方案开挖是基坑土方开挖监管的重点,也是监管的难点。
3.2 坑边堆载与排水
施工过程是一个动态的过程,应经常性检查基坑周边的堆载与地面、坑内排水情况。特别是基坑周边的堆载,往往会由于工程施工过程钢筋、砖等的临时堆放或是混凝土输送泵、橄榄车的停放而发生变化超载,引发基坑位移过大甚至坍塌。因此施工管理人员必须动态检查基坑坑边堆载与排水情况。
3.3 基坑渗漏水
基坑渗漏水是基坑土方开挖过程经常遇到的问题,即使设计有止水设施也会遇到基坑的渗漏水情况。基坑渗漏水通常是基坑坍塌的诱因和前兆,有些情况基坑渗漏水未能及时发现和处理将会逐渐严重和恶化,特别是在遇到暴雨时致使基坑位移急剧增大甚至引发基坑坍塌。因此,基坑土方开挖过程必须时刻关注基坑有否渗漏水现象,及时发现及时解决做到防微杜渐。
3.4基坑监测结果
基坑土方开挖必须以基坑检测结果为依据、为导向。工程技术人员必须及时分析基坑检测数据,特别是当遇到基坑检测数据预警甚至报警时,应及时停止施工、分析原因,必要时与设计、建立和建设单位一起论证采取必要的应急措施。
4、结语
基坑土方开挖涉及的影响因素多,而且有些因素事先无法掌控;又若基坑土方开挖不当不仅会引发工程质量安全事故,还会给周边造成严重的环境破坏。因此,工程技术人员必须熟悉施工图纸、施工规范、地质条件和周边环境等,掌握基坑土方开挖专项施工方案编制的要点,对土方开挖过程的关键问题及时监管,才能确保基坑土方開挖的正常进行,防范基坑坍塌事故的发生。
参考文献:
[1]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012).
[2]《建筑基坑工程技术规程》(DB33/T1008-2000).
关键词:基坑土方开挖专项施工方案编制监管
中图分类号:TV551.4 文献标识码:A 文章编号:
1、引言
近年来,随着地下空间大力发展,深大基坑不断涌现。目前,常见基坑支护方式有地下连续墙、钻孔灌注桩、钢板桩、SMW工法桩、水泥搅拌桩挡土墙、锚杆、土钉墙等;支撑有对撑和斜撑;基坑降水有深井和轻型井点;止水有水泥搅拌桩、止水帷幕等。基坑支护、降水和止水方式与基坑土方开挖有着密切联系,总体上基坑的支护、降水和止水在土方开挖前实施,但有时支撑、锚杆和土钉等随着土方的分层开挖交叉进行。基坑降水和土方开挖将会引起地基土的沉降和位移,严重时将发生基坑坍塌,不仅影响工程安全还会带来周边环境的破坏。除此,基坑土方开挖还会受到地质条件、降雨和地下管线等的影响,基坑土方开挖涉及种种复杂因素,是一个系统工程。因此,基坑土方开挖专项施工方案编制与监管事关工程的顺利进展和人生安全,是目前工程界十分关注的问题。
2、基坑土方开挖专项施工方案编制应注意的事项
2.1 对编制依据的深入研究
基坑土方开挖专项施工方案与支模架、脚手架等专项施工方案相比,密切相关的影响因素很多,因此在方案编制时对编制依据的内容和要求进行深入研究和掌握十分重要。
①基坑围护设计
基坑围护设计既明确了围护施工的内容和方法,同时也规定了土方开挖的方法和流程。包括基坑围护施工与基坑土方开挖交叉作业的工序衔接,土方开挖和围护施工对围护结构受力体系的影响(如许多工况的变化,如支撑的安装、拆除都会引起竖向支护体受力体系的变化),土方开挖过程的相关要求和需要注意的事项等等(如哪些部位开挖,哪些部位先留土后开挖)。因此,对基坑围护设计的充分理解是编制好基坑土方开挖专项施工方案的先决条件。
②施工图设计
地下室底板和外墙的形式、电梯井的位置与深度,主裙楼的关系(后浇带的设置)等对基坑土方开挖都有一定的关系,因此编制土方开挖专项施工方案前应熟悉施工图设计。
③地质勘察报告与气候条件
地基土的工程特性:抗剪强度、渗透系数及其竖向个图层的分布与变化,地下水的深度和水源情况,这些与基坑围护结构、降水设施、止水方法密切相关,因此在编制基坑土方开挖方案时以及土方开挖过程对地质勘察报告和实际情况的掌握都必须十分重视。另外,当地季节性气候,特别是降水(雨水和台风季节),对基坑土方开挖能否顺利开展影响重大。许多工程实例表明,基坑坍塌多数情况是由于对地基土、地下水的了解不够,或者为预计到暴雨和台风的影响。
④相关施工规范
土方开挖与基坑支护的施工,离不开对相关施工规范的理解。如土钉和锚杆的施工,在按规范施工确保工程质量的前提下,还必须考虑的强度形成时间的要求,否则过早的土方开挖则会引起基坑边坡的过大位移,甚至坍塌。
⑤场内管线分布
土方开挖专项施工方案编制前,应详细了解和现场查看场内有关管线的分布情况,这是因为土方开挖将会造成这些管线的变形甚至破裂、中断等,从而产生重大经济损失和工期延误;两一方面,自来水管、污水管等的破裂将引起地基土含水量的急剧上升、土体抗剪能力下降,引发基坑快速坍塌。
⑥周边环境
对工程范围以外周边环境的了解对编制土方开挖专项施工方案也是十分重要的。如基坑周边是否存在民房、地铁、道路、管线、围墙、河流或池塘等。对于地铁工程应特别注意,它对基坑土方开挖引起的周边地基土位移或沉降的要求特别高,曾经有多个先例由于地基变形的严格控制,造成基坑开挖稍有位移或沉降当地主管部门就要求停工,最后工期严重延误。由于民房离基坑较近,居民投诉中断基坑开挖的实例也不少见,甚至有的工程还因此取消地下室设计。周边河流或池塘对基坑地基土的补水作用十分明显,尽管这种情况一般都采取了止水措施,但往往会在连续暴雨时发生基坑坍塌。
⑦施工组织设计与总平面布置
基坑土方开挖专项施工方案是对施工组织设计中基坑施工部分的进一步细化和完善,因此在编制专项方案时,需要事先了解施工组织设计的总体考虑和安排。特别是总平面布置中,施工道路、地面排水系统、材料堆场、出入口,有时包括挖出土方的现场堆放等。这些对基坑土方开挖均有较大的影响。
2.2 土方出入口的选择与进出口坡道加固
土方出入口的选择应考虑①出入口的交通安全,确保出入口的通视性和交通车辆较少;②尽可能减少运输车辆在场内道路的行走路程,这是因为运输车辆载重大,在场内道路上行驶多少对基坑有影响,特别受场地限制时,运输道路离基坑边较近时很容易引发基坑坍塌;③出入口的多少应综合考虑土方开挖进度的要求和场地的现有条件进行决策。
通常情况需要对基坑土方运输出入口进行坡道加固。坡道加固必须在土方开挖专项施工方案予以明确。多数情况在基坑围护设计中会提出明确的加固措施和要求;若设计未明确时,则施工方案中应详细描述。应在基坑土方开挖前先挖出坡道部分土体采取岩渣换填,若边坡设计有土钉或锚杆的应先进行土钉或锚杆的施工然后进行岩渣回填加固。
2.3 工程桩、支撑梁支柱的保护
基坑土方开挖势必会遇到工程桩、支撑梁支柱等的保护问题。由于土方开挖,导致地基土的位移,而地基土的位移产生对桩体的水平推力,促使工程桩等发生位移。因此,在编制专项施工方案时,必须制定工程桩等的保护措施,确保整个基坑土方开挖对称进行,接近桩体周围土方开挖时,分层开挖,对高出设计桩顶标高的桩,采取桩侧均匀卸土,对已挖出的桩身进行及时锯桩,在距离桩30cm附近铺设路基板防止运输车辆进出扰动桩身,影响桩体偏位和断裂。
2.5土方开挖的工序衔接
在编制基坑土方开挖专项施工方案时,应体现分区、分段和分层开挖,先支后挖、边部先挖、对称开挖和严禁超挖的原则。对于土钉、锚杆等支护时,每层作业面开挖深度不得超过该层土钉、锚杆标高以下0.3m,上层土钉、锚杆注浆3天后方可进行下一层作业面开挖,土坡暴露时间不得超过24小时。对于支撑结构,在拆除支撑前必须做好底板与竖向支护体的紧密支撑或采取其他换撑措施。对于承台、地梁的土方开挖,应采取边挖、边凿、边排、边铺、边砌的“5边”作业方法。对于有相邻地下室情况,应与相邻标段做好协调,不可单方面进行开挖,以防超挖引发基坑坍塌。
2.6 电梯井(坑中坑)开挖方案
电梯井是整个基坑土方开挖最深的区域,一般也是土方开挖最困难的地方。因此,在基坑土方开挖专项施工方案中必须明确电梯井(坑中坑)的支护和开挖方法。通常情况带电梯井周边的地下地板完成大部分后开挖,以减少对整个基坑的影响。
2.7 塔吊布置与基础形式
基坑土方开挖与地下室承台、底板等采取交叉作业,已完成的土方开挖区段应及时浇筑承台、底板等,而承台、底板的钢筋需要塔机吊运,因此在土方开挖阶段必须布置好塔机。塔机基础不论布置在基坑外还是基坑内,都会受到基坑土方开挖的影响。特别是离基坑边较近的情况,土方开挖的土体位移将给塔机基础产生较大的水平力,因此需要在基坑土方开挖专项施工方案中明确塔机的位置和土方开挖过程应注意的事项,确保塔机的安全。
3、基坑土方开挖监管应注意的事项
3.1 是否按方案开挖
基坑土方开挖应严格按专项施工方案实施。但是,在实际施工过程,往往会出现作业班组图方便,未按方案分区、分段和分层施工,而是进行超挖,特别在深度方面超挖的情况较多,致使基坑支护的受力状况与设计不符,增加支护结构的荷载导致位移增大甚至引发基坑坍塌。因此,是否按方案开挖是基坑土方开挖监管的重点,也是监管的难点。
3.2 坑边堆载与排水
施工过程是一个动态的过程,应经常性检查基坑周边的堆载与地面、坑内排水情况。特别是基坑周边的堆载,往往会由于工程施工过程钢筋、砖等的临时堆放或是混凝土输送泵、橄榄车的停放而发生变化超载,引发基坑位移过大甚至坍塌。因此施工管理人员必须动态检查基坑坑边堆载与排水情况。
3.3 基坑渗漏水
基坑渗漏水是基坑土方开挖过程经常遇到的问题,即使设计有止水设施也会遇到基坑的渗漏水情况。基坑渗漏水通常是基坑坍塌的诱因和前兆,有些情况基坑渗漏水未能及时发现和处理将会逐渐严重和恶化,特别是在遇到暴雨时致使基坑位移急剧增大甚至引发基坑坍塌。因此,基坑土方开挖过程必须时刻关注基坑有否渗漏水现象,及时发现及时解决做到防微杜渐。
3.4基坑监测结果
基坑土方开挖必须以基坑检测结果为依据、为导向。工程技术人员必须及时分析基坑检测数据,特别是当遇到基坑检测数据预警甚至报警时,应及时停止施工、分析原因,必要时与设计、建立和建设单位一起论证采取必要的应急措施。
4、结语
基坑土方开挖涉及的影响因素多,而且有些因素事先无法掌控;又若基坑土方开挖不当不仅会引发工程质量安全事故,还会给周边造成严重的环境破坏。因此,工程技术人员必须熟悉施工图纸、施工规范、地质条件和周边环境等,掌握基坑土方开挖专项施工方案编制的要点,对土方开挖过程的关键问题及时监管,才能确保基坑土方開挖的正常进行,防范基坑坍塌事故的发生。
参考文献:
[1]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012).
[2]《建筑基坑工程技术规程》(DB33/T1008-2000).