论文部分内容阅读
摘要：深基坑围护选择基坑监测支撑拆除
前言：深基坑工程既是一项技术复杂的系统工程,又是一项风险性很大的工程。在本工程基坑在施工的各个环节做了周密的设计与安排，保障了工程的顺利施工。
中图分类号：F470.1 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况简述
1.1工程概述：
本文涉及项目位于上海市杨浦区五角场地区，是某上市公司在上海开发建设的集团总部。项目设计为地下三层、地上十九层。业态分布为地下二、三层为车库，地下一层至地上六层为综合商場和餐饮娱乐，七层至十八层为办公，十九层为总裁办公空间。项目地下建筑面积20886m2，地上建筑面积40000m2，建设周期自2008年至2012年止，本项目在2012年获得了上海地区“白玉兰”项目的称号。
1.2周边情况：
项目的所处位置不太理想，位于居民聚集区内，距周边建筑物及道路均较近。项目地下室边线距用地红线为4.5米至12米不等。基坑东侧约16m分布有1～3层砖混结构建筑物，该类建筑物整体性较差，工程建设时应注意对该类建筑物的保护。基坑其余侧均邻近道路，施工时应确保道路及地下管线（信息管线、煤气、上下水等）的安全。
1.3地质情况：
根据场地勘察资料，自然地面标高按＋3.9m考虑。场地地层分布如下：
（1）第①层为杂填土，松散，含碎石、建筑垃圾，以粘性土为主；
（2）第②3-1层为灰色粘质粉土，很湿、稍密、压缩性中等。
（3）第②3-2层为灰色砂质粉土，湿、中密、压缩性中等。
（4）第④层为灰色淤泥质粘土，流塑、压缩性高等。
（5）第⑤层为灰色粉质粘土，软塑、压缩性中等~高等。
（6）第⑥层为暗绿~灰绿色粉质粘土，可塑、压缩性中等。
（7）⑦层为草黄~灰色砂质粉土，湿、中密、压缩性中等；
（8）第⑧层可分为二个亚层⑧1和⑧2，⑧1层灰色粘土，软塑、压缩性高等；⑧2层灰色粉质粘土夹砂，软塑、压缩性中等。
场地内埋深约2m～13.5m深度范围分布有②3-1粘质粉土及②3-2层砂质粉土，一方面，基坑开挖时，该土层在水头差作用下易产生流砂、管涌等现象；另一方面，围护桩成孔时该土层处易塌孔，对围护结构的施工质量会产生不利影响。在设计和施工时均属难点。
二、基坑围护设计介绍
鉴于工程的地质情况与周边环境的因素，故我方在方案设计选择和优化上给予重视。
2.1围护、支撑方案的设计和选择：
根据上海地区已实施的大量基坑工程的成功实践经验，类似基坑工程的围护体一般可供选择的有SMW工法、地下连续墙以及钻孔灌注桩结合止水帷幕。本工程基坑挖深在14m以上，围护侧向受力大，不宜采用SMW工法桩作为围护体；又因为本工程埋深2m～13.5m深度范围分布有②3-1粘质粉土及②3-2层砂质粉土，若采用地下连续墙围护，施工过程中易产生槽壁坍塌、墙身夹泥现象，施工质量要求高、施工难度大，且经济性较差，故本工程也不宜采用地下连续墙作为围护体。因此，本工程采用钻孔灌注桩形成挡土围护结构，并辅以三轴搅拌桩形成止水帷幕。
由于本基坑工程开挖深度深，周边环境复杂，对变形控制要求严格，因此须选择一种稳定性好、刚度大的支撑型式。钢支撑存在支撑刚度低，整体性差的问题，因此本工程考虑采用钢筋混凝土支撑。结合基坑形状及周边环境条件的考虑，采用对撑+角撑+边桁架的支撑布置形式，在基坑土方开挖过程中，无需等到支撑系统全部形成就可开挖下皮土方，可实现支撑的分块施工和土方的分块开挖的流水线施工。一定程度上可缩短支撑施工的绝对工期以至于减少整体工期以及相关费用。
2.2设计方案优化：
设计阶段的优化有利于工程的实施和造价的精简。经多方共同协商后我方明确要求设计方优化设计和修改图纸：
1、设计时电梯井及集水井设计资料不详，故该部分围护当电梯井挖深较大时考虑采用多排搅拌桩进行围护，实际施工时结合电梯的选型和设计深度将方案优化成放坡和设置配筋垫层的方法予以处理。
2、土方开挖期间需要设置竖向构件来承受水平支撑的竖向力。故要求设计单位立柱桩应充分利用工程桩。采用临时钢立柱及柱下钻孔灌注桩作为水平支撑系统的竖向支撑构件。因此工程中节省了Φ800灌注桩百余根，节省造价数百万。
三、围护监测情况介绍
因本工程基坑开挖深度深，周边周边环境复杂，环境保护要求较高，必须在施工过程中进行综合的现场监测，全面了解围护结构和周边环境的情况，根据监测结果动态调整优化施工参数、指导施工。工程实施前结合设计院设计要求，专家评审的意见及监测单位的建议，根据本工程顺作法施工的特点、周边环境特点及设计的常规要求，按如下设置监测点：
3.1基坑周边环境监测
主要是针对基坑周边桩基及开挖施工影响范围内的建筑物、道路以及管线进行变形监测，监测内容如下：
A、地下管线变形（沉降、位移）监测
B、周边建筑物沉降监测
3.2基坑围护监测
A、围护桩(钻孔灌注桩)顶水平位移及沉降监测
B、围护桩(钻孔灌注桩) 身水平位移监测
C、围护桩(钻孔灌注桩)外侧的土体测斜监测
D、支撑轴力监测
E、基坑外地下潜水水位监测
F、立柱桩的隆沉监测
G、基坑外地面沉降监测
3.3按设计要求设置报警值。
A、围护结构水平、垂直位移大于5mm/日或累计大于35mm；
B、坑外地下水位降达500mm；
C、周边建筑物垂直位移大于2mm/日或累计大于20mm；
D、周边地下管线垂直位移大于2mm/日或累计大于10mm；
四、施工控制与遇到的问题：
4.1施工控制：
在完成设计优化后，汇同设计、监理、监测、总包、土方专业分包等多方共同达成可掌控的基坑开挖及施工方案。
1、设定“主控部位”：
将围护监测基坑降水、土方开挖、支撑施工和拆除、变形监测等环节设定为“主控部位”， 制订专门的施工方案，经专家组论证可行后实施。编制工艺操作规程，进行详细交底，密切跟踪控制施工过程的实施情况。
2、加强土方工程施工管理：
2.1、挖土施工顺序：
围护桩边土方开挖、支护外硬地面施工、围护桩凿桩、明水排除→第一层土方大开挖→第一道钢筋混凝土支撑（包括栈桥、坡道、操作平台）施工→第二层土开挖→第二道钢筋混凝土支撑施工→第三层土开挖→第三道钢筋混凝土支撑施工→第四层土开挖至标高-14.40m→标高-14.40m处的垫层施工→超深部分土方开挖→超深部分垫层施工
2.2、严格按“限时、分段、均匀、对称”地进行土方开挖和设置支撑。将采取分段开挖，分段支撑（短边支撑），做到随挖随撑，支撑施工必须紧跟挖土进度；挖下一层土时需待上道支撑混凝土强度达到设计要求后方可开挖；超深部分开挖时，需待标高-14.40m处的垫层混凝土强度达到设计要求后方可开挖。
2.3、开挖前必须认真对桩孔进行回填处理，并铺设钢质车道板（并焊接钢筋防滑条），防止运土车辆陷入桩孔。同时对立柱桩做标记，以明确其位置，以免损坏钢立柱。
2.4、根据场地的宽窄情况，合理组织好车辆的行驶路线，专人负责指挥车辆的交通。
3、确保降水效果达到设计要求。结合设计多方论证后，本工程选用的是深井降水的方式。
3.1、合理设计疏干井和水位观测井数量和部位。
3.2、采用在基坑内均匀布置适量疏干井、采用真空负压复合降水、加强真空负压抽水和抽水的连续性等方法克服工程基坑开挖面积大、时间长、地质条件复杂等难点。
3.3、降水运行期间实行24小时值班制度，确保质量记录齐全；记录并分析降水井出水量以提高降水效果；基坑开挖时如遇降雨要及时明排水，降水井要加快抽水频率，加大真空度，及时将基坑内的积水抽干；经常检查泵的工作状态，一旦发现不正常应及时调泵并修复；降水运行阶段应保证电源供给，并考虑预案。
4、考虑到工程所在位置，若采用机械与人工相结合的凿除支撑的方式，一方面因施工中出现的噪音偏大，另一方面施工周期相对较长，故考虑选用爆破拆除的方式。
4.1、选择有专业资质、经验丰富的分包单位进行设计和施工，单独编制基坑围护支撑爆破拆除工程施工方案。
4.2、爆破拆除支撑前做好设计交底及安全准备工作，对爆破部位搭设的爆破防护棚做重点检查；考虑扬尘污染，在拆除中应随时在碎渣堆上浇水，严控扬尘；爆破后及时清理钢筋和垃圾外运，及时开始地下室的结构施工。
5、加强现场监测数据的分析与控制。
6、建立应急预案。
6.1、建立两级响应应急救援小组架构，明确责任人和责任范围，明确应急救援程序。
6.2、本基坑工程重大危险因素是土方坍塌、基坑支护的变形、沉降、围护桩渗水引起附近建筑物倾斜及周围管线的变形沉降等。有针对性的制定相应的应急方案和储备抢险物资，防范于未来。
4.2问题的解决
1、结合外围情况对支撑的位置做优化调整。按施工组织设计，土方须从北侧二个大门出土，因场地狭小车辆必须在栈桥上完成进出流程。故此要求设计结合施工组设计做局部的方案调整，使栈桥与工地大门对齐，便于土方作业车辆的出入，加快了施工进度。
2、支撑拆除方案的选优。“机械拆除”噪声大扰民严重，钢筋回收率在85%左右，回收率较低；“爆破拆除”瞬间影响较大，但施工时间短且钢筋回收率在90%左右高于“机械拆除”的钢筋回收率，因此工程初期选定“爆破拆除”。后发现实际施工时防护棚的作用有限，故在拆除首道支撑时改为“机械拆除”。两种方案的组合节省了工期且扰民程度不大，未在居民中造成重大的负面影响保证了工期。
4、工程过程中基地南侧围护墙发生了管涌。所幸值班人员发现及时。现场先用重物压住渗漏点，同时加快抽水频率降低地下水位；及时在钻孔桩背后注浆，管涌情况稳定后用快干砼封堵涌口，使事态得到及时的控制。
5、开挖过程中监测数据显示周边管线、坑外地面沉降等数据超出10mm的监测报警值。我方要求监测单位加强监测密度，测得的数据应及时上报业主及围护设计单位，并会同各方一起分析落实控制位移及沉降的措施，确保了整个开挖过程的安全完成。
五、结语
本项目是在居民区内施工的深基坑工程，且地质情况较复杂，要求建设方在地下部分施工时各个环节均予给予高度重视。对设计、监测、开挖、降水、支撑拆除等各重要节点均要做好质量控制及编制控制预案。如应重视基坑的止水效果，一旦出現渗漏对周边环境的安全性影响大，必须建立基坑堵漏的应急预案；重视基坑的施工速度及暴露时间；应重视监测数据及时指导工作等。同时工程中应根据基坑周边环境，结合工程经验因地制宜地采用不同的设计和施工方案，可以有效降低工程造价。
前言：深基坑工程既是一项技术复杂的系统工程,又是一项风险性很大的工程。在本工程基坑在施工的各个环节做了周密的设计与安排，保障了工程的顺利施工。
中图分类号：F470.1 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况简述
1.1工程概述：
本文涉及项目位于上海市杨浦区五角场地区，是某上市公司在上海开发建设的集团总部。项目设计为地下三层、地上十九层。业态分布为地下二、三层为车库，地下一层至地上六层为综合商場和餐饮娱乐，七层至十八层为办公，十九层为总裁办公空间。项目地下建筑面积20886m2，地上建筑面积40000m2，建设周期自2008年至2012年止，本项目在2012年获得了上海地区“白玉兰”项目的称号。
1.2周边情况：
项目的所处位置不太理想，位于居民聚集区内，距周边建筑物及道路均较近。项目地下室边线距用地红线为4.5米至12米不等。基坑东侧约16m分布有1～3层砖混结构建筑物，该类建筑物整体性较差，工程建设时应注意对该类建筑物的保护。基坑其余侧均邻近道路，施工时应确保道路及地下管线（信息管线、煤气、上下水等）的安全。
1.3地质情况：
根据场地勘察资料，自然地面标高按＋3.9m考虑。场地地层分布如下：
（1）第①层为杂填土，松散，含碎石、建筑垃圾，以粘性土为主；
（2）第②3-1层为灰色粘质粉土，很湿、稍密、压缩性中等。
（3）第②3-2层为灰色砂质粉土，湿、中密、压缩性中等。
（4）第④层为灰色淤泥质粘土，流塑、压缩性高等。
（5）第⑤层为灰色粉质粘土，软塑、压缩性中等~高等。
（6）第⑥层为暗绿~灰绿色粉质粘土，可塑、压缩性中等。
（7）⑦层为草黄~灰色砂质粉土，湿、中密、压缩性中等；
（8）第⑧层可分为二个亚层⑧1和⑧2，⑧1层灰色粘土，软塑、压缩性高等；⑧2层灰色粉质粘土夹砂，软塑、压缩性中等。
场地内埋深约2m～13.5m深度范围分布有②3-1粘质粉土及②3-2层砂质粉土，一方面，基坑开挖时，该土层在水头差作用下易产生流砂、管涌等现象；另一方面，围护桩成孔时该土层处易塌孔，对围护结构的施工质量会产生不利影响。在设计和施工时均属难点。
二、基坑围护设计介绍
鉴于工程的地质情况与周边环境的因素，故我方在方案设计选择和优化上给予重视。
2.1围护、支撑方案的设计和选择：
根据上海地区已实施的大量基坑工程的成功实践经验，类似基坑工程的围护体一般可供选择的有SMW工法、地下连续墙以及钻孔灌注桩结合止水帷幕。本工程基坑挖深在14m以上，围护侧向受力大，不宜采用SMW工法桩作为围护体；又因为本工程埋深2m～13.5m深度范围分布有②3-1粘质粉土及②3-2层砂质粉土，若采用地下连续墙围护，施工过程中易产生槽壁坍塌、墙身夹泥现象，施工质量要求高、施工难度大，且经济性较差，故本工程也不宜采用地下连续墙作为围护体。因此，本工程采用钻孔灌注桩形成挡土围护结构，并辅以三轴搅拌桩形成止水帷幕。
由于本基坑工程开挖深度深，周边环境复杂，对变形控制要求严格，因此须选择一种稳定性好、刚度大的支撑型式。钢支撑存在支撑刚度低，整体性差的问题，因此本工程考虑采用钢筋混凝土支撑。结合基坑形状及周边环境条件的考虑，采用对撑+角撑+边桁架的支撑布置形式，在基坑土方开挖过程中，无需等到支撑系统全部形成就可开挖下皮土方，可实现支撑的分块施工和土方的分块开挖的流水线施工。一定程度上可缩短支撑施工的绝对工期以至于减少整体工期以及相关费用。
2.2设计方案优化：
设计阶段的优化有利于工程的实施和造价的精简。经多方共同协商后我方明确要求设计方优化设计和修改图纸：
1、设计时电梯井及集水井设计资料不详，故该部分围护当电梯井挖深较大时考虑采用多排搅拌桩进行围护，实际施工时结合电梯的选型和设计深度将方案优化成放坡和设置配筋垫层的方法予以处理。
2、土方开挖期间需要设置竖向构件来承受水平支撑的竖向力。故要求设计单位立柱桩应充分利用工程桩。采用临时钢立柱及柱下钻孔灌注桩作为水平支撑系统的竖向支撑构件。因此工程中节省了Φ800灌注桩百余根，节省造价数百万。
三、围护监测情况介绍
因本工程基坑开挖深度深，周边周边环境复杂，环境保护要求较高，必须在施工过程中进行综合的现场监测，全面了解围护结构和周边环境的情况，根据监测结果动态调整优化施工参数、指导施工。工程实施前结合设计院设计要求，专家评审的意见及监测单位的建议，根据本工程顺作法施工的特点、周边环境特点及设计的常规要求，按如下设置监测点：
3.1基坑周边环境监测
主要是针对基坑周边桩基及开挖施工影响范围内的建筑物、道路以及管线进行变形监测，监测内容如下：
A、地下管线变形（沉降、位移）监测
B、周边建筑物沉降监测
3.2基坑围护监测
A、围护桩(钻孔灌注桩)顶水平位移及沉降监测
B、围护桩(钻孔灌注桩) 身水平位移监测
C、围护桩(钻孔灌注桩)外侧的土体测斜监测
D、支撑轴力监测
E、基坑外地下潜水水位监测
F、立柱桩的隆沉监测
G、基坑外地面沉降监测
3.3按设计要求设置报警值。
A、围护结构水平、垂直位移大于5mm/日或累计大于35mm；
B、坑外地下水位降达500mm；
C、周边建筑物垂直位移大于2mm/日或累计大于20mm；
D、周边地下管线垂直位移大于2mm/日或累计大于10mm；
四、施工控制与遇到的问题：
4.1施工控制：
在完成设计优化后，汇同设计、监理、监测、总包、土方专业分包等多方共同达成可掌控的基坑开挖及施工方案。
1、设定“主控部位”：
将围护监测基坑降水、土方开挖、支撑施工和拆除、变形监测等环节设定为“主控部位”， 制订专门的施工方案，经专家组论证可行后实施。编制工艺操作规程，进行详细交底，密切跟踪控制施工过程的实施情况。
2、加强土方工程施工管理：
2.1、挖土施工顺序：
围护桩边土方开挖、支护外硬地面施工、围护桩凿桩、明水排除→第一层土方大开挖→第一道钢筋混凝土支撑（包括栈桥、坡道、操作平台）施工→第二层土开挖→第二道钢筋混凝土支撑施工→第三层土开挖→第三道钢筋混凝土支撑施工→第四层土开挖至标高-14.40m→标高-14.40m处的垫层施工→超深部分土方开挖→超深部分垫层施工
2.2、严格按“限时、分段、均匀、对称”地进行土方开挖和设置支撑。将采取分段开挖，分段支撑（短边支撑），做到随挖随撑，支撑施工必须紧跟挖土进度；挖下一层土时需待上道支撑混凝土强度达到设计要求后方可开挖；超深部分开挖时，需待标高-14.40m处的垫层混凝土强度达到设计要求后方可开挖。
2.3、开挖前必须认真对桩孔进行回填处理，并铺设钢质车道板（并焊接钢筋防滑条），防止运土车辆陷入桩孔。同时对立柱桩做标记，以明确其位置，以免损坏钢立柱。
2.4、根据场地的宽窄情况，合理组织好车辆的行驶路线，专人负责指挥车辆的交通。
3、确保降水效果达到设计要求。结合设计多方论证后，本工程选用的是深井降水的方式。
3.1、合理设计疏干井和水位观测井数量和部位。
3.2、采用在基坑内均匀布置适量疏干井、采用真空负压复合降水、加强真空负压抽水和抽水的连续性等方法克服工程基坑开挖面积大、时间长、地质条件复杂等难点。
3.3、降水运行期间实行24小时值班制度，确保质量记录齐全；记录并分析降水井出水量以提高降水效果；基坑开挖时如遇降雨要及时明排水，降水井要加快抽水频率，加大真空度，及时将基坑内的积水抽干；经常检查泵的工作状态，一旦发现不正常应及时调泵并修复；降水运行阶段应保证电源供给，并考虑预案。
4、考虑到工程所在位置，若采用机械与人工相结合的凿除支撑的方式，一方面因施工中出现的噪音偏大，另一方面施工周期相对较长，故考虑选用爆破拆除的方式。
4.1、选择有专业资质、经验丰富的分包单位进行设计和施工，单独编制基坑围护支撑爆破拆除工程施工方案。
4.2、爆破拆除支撑前做好设计交底及安全准备工作，对爆破部位搭设的爆破防护棚做重点检查；考虑扬尘污染，在拆除中应随时在碎渣堆上浇水，严控扬尘；爆破后及时清理钢筋和垃圾外运，及时开始地下室的结构施工。
5、加强现场监测数据的分析与控制。
6、建立应急预案。
6.1、建立两级响应应急救援小组架构，明确责任人和责任范围，明确应急救援程序。
6.2、本基坑工程重大危险因素是土方坍塌、基坑支护的变形、沉降、围护桩渗水引起附近建筑物倾斜及周围管线的变形沉降等。有针对性的制定相应的应急方案和储备抢险物资，防范于未来。
4.2问题的解决
1、结合外围情况对支撑的位置做优化调整。按施工组织设计，土方须从北侧二个大门出土，因场地狭小车辆必须在栈桥上完成进出流程。故此要求设计结合施工组设计做局部的方案调整，使栈桥与工地大门对齐，便于土方作业车辆的出入，加快了施工进度。
2、支撑拆除方案的选优。“机械拆除”噪声大扰民严重，钢筋回收率在85%左右，回收率较低；“爆破拆除”瞬间影响较大，但施工时间短且钢筋回收率在90%左右高于“机械拆除”的钢筋回收率，因此工程初期选定“爆破拆除”。后发现实际施工时防护棚的作用有限，故在拆除首道支撑时改为“机械拆除”。两种方案的组合节省了工期且扰民程度不大，未在居民中造成重大的负面影响保证了工期。
4、工程过程中基地南侧围护墙发生了管涌。所幸值班人员发现及时。现场先用重物压住渗漏点，同时加快抽水频率降低地下水位；及时在钻孔桩背后注浆，管涌情况稳定后用快干砼封堵涌口，使事态得到及时的控制。
5、开挖过程中监测数据显示周边管线、坑外地面沉降等数据超出10mm的监测报警值。我方要求监测单位加强监测密度，测得的数据应及时上报业主及围护设计单位，并会同各方一起分析落实控制位移及沉降的措施，确保了整个开挖过程的安全完成。
五、结语
本项目是在居民区内施工的深基坑工程，且地质情况较复杂，要求建设方在地下部分施工时各个环节均予给予高度重视。对设计、监测、开挖、降水、支撑拆除等各重要节点均要做好质量控制及编制控制预案。如应重视基坑的止水效果，一旦出現渗漏对周边环境的安全性影响大，必须建立基坑堵漏的应急预案；重视基坑的施工速度及暴露时间；应重视监测数据及时指导工作等。同时工程中应根据基坑周边环境，结合工程经验因地制宜地采用不同的设计和施工方案，可以有效降低工程造价。