基坑工程現(xiàn)狀和發(fā)展

1、基坑工程和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀和發(fā)展1基坑工程現(xiàn)狀隨著城市建設(shè)的發(fā)展，各類用途的地下空間已在世界各大中城市 中得到開發(fā)利用，諸如高層建筑多層地下室、地下鐵道及地下車站、 地下停車庫地下街道、地下商場(chǎng)、地下醫(yī)院、地下倉庫、地下民防工事以及多種地下民用和工業(yè)設(shè)施等。近 20年是我國(guó)城市基坑工程 發(fā)展最為迅猛的時(shí)期，針對(duì)城市地區(qū)用地緊張和地價(jià)昂貴的狀況， 開 發(fā)商總是設(shè)法提高土地的空間利用效益。 由于向上伸展受到容積率的 限制，因而加大對(duì)地下空間的利用則成為有效的選擇。 深基坑開挖與 支護(hù)技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展和推進(jìn)。目前常見的深基坑支護(hù)類型：1）鋼板樁支護(hù)鋼板樁由帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成，把這種鋼板

2、樁互相連接 就形成鋼板樁墻，被廣泛應(yīng)用于擋土和擋水。目前鋼板樁常用的截面 形式有U形、Z形和直腹板型。鋼板樁由于施工簡(jiǎn)單而應(yīng)用較廣。2）深層攪拌支護(hù)深層攪拌支護(hù)是利用水泥作為固化劑， 采用機(jī)械攪拌，將固化劑 和軟土劑強(qiáng)制拌和，使固化劑和軟土劑之間產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng) 而逐步硬化，形成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥土樁墻， 作為支護(hù)結(jié)構(gòu)。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、素 填土等土層，基坑開挖深度不宜大于 6m對(duì)有機(jī)質(zhì)土、泥炭質(zhì)土， 宜通過試驗(yàn)確定。3）排樁支護(hù)排樁支護(hù)是指柱列式間隔布置鋼筋混凝土挖孔、鉆（沖）孔灌注 樁作為主要擋土結(jié)構(gòu)的一種支護(hù)形式。柱列式間隔布置包括樁與樁

3、之 間有一定凈距的疏排布置形式和樁與樁相切的密排布置形式。柱列式灌注樁作為擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)有很好的剛度， 但各樁之間的聯(lián)系差必須在 樁頂澆注較大截面的鋼筋混凝土帽梁加以可靠聯(lián)接。4）地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻具有整體剛度大的特點(diǎn)和良好的止水防滲效果，適用于地下水位以下的軟粘土和砂土等多種地層條件和復(fù)雜的施工環(huán)境， 尤其是基坑底面以下有深層軟土需將墻體插入很深的情況，因此在國(guó)內(nèi)外的地下工程中得到廣泛的應(yīng)用。并且隨著技術(shù)的發(fā)展和施工方法 及機(jī)械的改進(jìn)，地下連續(xù)墻發(fā)展到既是基坑施工時(shí)的擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)， 又是擬建主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，如支撐得當(dāng)，且配合正確的施工方法和措 施，可較好地控制軟土地層的變形。5） 土釘支護(hù)土

4、釘支護(hù)是用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種擋土技術(shù)，由于經(jīng) 濟(jì)、可靠且施工快速簡(jiǎn)便，已在我國(guó)得到迅速推廣和應(yīng)用。土釘支護(hù)的使用要求土體具有臨時(shí)自穩(wěn)能力， 以便給出一定時(shí)間 施工土釘墻，因此對(duì)土釘墻適用的地質(zhì)條件應(yīng)加以限制。另外還有錨桿或噴錨支護(hù)、拱圈支護(hù)逆作法支護(hù)、懸臂樁支護(hù)方 式、門式懸臂支護(hù)方式、內(nèi)支撐支護(hù)工程和排樁 +預(yù)應(yīng)力錨索等。深基坑支護(hù)技術(shù)雖已在全國(guó)不同地區(qū)、 不同的地質(zhì)條件下取得了不少成功的經(jīng)驗(yàn)，但現(xiàn)仍存在一些問題需進(jìn)一步研究或提高， 以適應(yīng) 現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。深基坑工程支護(hù)施工過程中常常存在的問題 主要有以下幾種：1) 土層開挖和邊坡支護(hù)配合不當(dāng)a、常見支護(hù)施工滯后于土方開挖很長(zhǎng)

5、一段時(shí)間，而不得不采取 二次回填或搭設(shè)架子來完成支護(hù)施工。B、一般來說，土方開挖技術(shù)含量相對(duì)較低，工序簡(jiǎn)單，組織管 理容易。而擋土支護(hù)的技術(shù)含量高，工序較多且復(fù)雜，施工組織和管 理都較土方開挖復(fù)雜。2)邊坡修理達(dá)不到設(shè)計(jì)、規(guī)范要求常存在超挖和欠挖現(xiàn)象。一般深基礎(chǔ)在開挖時(shí)均使用機(jī)械開挖、人工簡(jiǎn)單修坡后即開始擋土支護(hù)的硅初噴工序。而在實(shí)際開挖時(shí)，由 于施工管理不當(dāng)，技術(shù)交底不充分，分層分段開挖高度不一，挖機(jī)操 作手的操作水平等因素的影響，使機(jī)械開挖后的邊坡表面平整度，順 直度不規(guī)則，而人工修理時(shí)不可能深度挖掘，只能就機(jī)挖表面作平整 度修整，在沒有嚴(yán)格檢查驗(yàn)收就開始初噴， 故出現(xiàn)擋土支付后出現(xiàn)超 挖

6、和欠挖現(xiàn)象。3) 土釘或錨桿受力不符合設(shè)計(jì)要求a、深基坑支護(hù)所用土釘或錨桿鉆孔直般為 100150的鉆桿成孔， 孔深少則五、六米，深則十幾米，甚至二十多米，鉆孔所穿過的土層 質(zhì)量也各不相同。鉆孔如果不認(rèn)真研究土體情況，往往造成出渣不盡， 殘?jiān)练e而影響注漿，有的甚至成孔困難、孔洞坍塌，無法插筋和注b、注漿時(shí)配料隨意性大、注漿管不插到位、注漿壓力不夠等而 造成注漿長(zhǎng)度不足、充盈度不夠，而使土釘或錨桿的抗拔力達(dá)不到設(shè) 計(jì)要求，影響工程質(zhì)量，甚至要做再次處理。4）噴射硅厚度不夠、強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求基坑噴射硅常用的是干拌法噴射硅設(shè)備，其主要特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn) 單、體積小，輸送距離長(zhǎng)，速凝劑可在進(jìn)入噴射機(jī)前加

7、入，操作方便, 可連續(xù)噴射施工。雖然干噴法設(shè)備操作簡(jiǎn)單方便，但由于操作手的水 平不同，操作方法和檢查控制等手段不全，原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)、配 料不準(zhǔn)、養(yǎng)護(hù)不規(guī)范等因素，往往造成噴后硅的厚度不夠、硅強(qiáng)度達(dá) 不到設(shè)計(jì)要求。5）施工過程與設(shè)計(jì)的差異大a、深層攪拌樁的水泥摻量常常不足，影響水泥土的強(qiáng)度。b、在同樣做法的支護(hù)中，發(fā)生水泥土裂縫，有時(shí)不是在受力最 大的地段，檢查結(jié)果表明：強(qiáng)度不足，地面施工堆載在局部位置往往 要高于設(shè)計(jì)允許荷載。c、施工質(zhì)量與偷工減料的現(xiàn)象也并不少見。6）設(shè)計(jì)與工程實(shí)際差異較大a、深基坑支護(hù)由于其土壓力與傳統(tǒng)理論的擋土墻土壓力有所不 同，在目前沒有完善的土壓力理論指導(dǎo)下，通常

8、仍沿用傳統(tǒng)理論計(jì)算， 因此有誤差是正常的。b、許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了許多研究，在傳統(tǒng)理論土壓力計(jì)算的基礎(chǔ)上結(jié)合必要的經(jīng)驗(yàn)修正可以達(dá)到實(shí)用要求。7）工程監(jiān)理不規(guī)范a、按規(guī)定高層建筑、重大市政等的深基坑是必須實(shí)行工程監(jiān)理的，大多數(shù)事故工程都沒有按規(guī)定實(shí)施工程監(jiān)理，或者雖有監(jiān)理而工 作不規(guī)范，只管場(chǎng)內(nèi)工程，不管場(chǎng)外影響，實(shí)行包括設(shè)計(jì)在內(nèi)的全過 程監(jiān)理的就更少。b、客觀地說深基坑工程監(jiān)理要求監(jiān)理人員具有較高業(yè)務(wù)水平， 在我國(guó)現(xiàn)階段主要就支護(hù)結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量、工期、進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)理，而設(shè) 計(jì)監(jiān)理尚有一定差距。8）施工監(jiān)測(cè)不重視a、主要是建設(shè)單位為省錢不安排施工監(jiān)測(cè)，或者雖設(shè)置一些測(cè) 點(diǎn)，數(shù)據(jù)不足，忽視坑邊周邊變形檢

9、測(cè)，或者不重視監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，形同 虛設(shè)。b、支護(hù)設(shè)計(jì)中沒有監(jiān)測(cè)方案，發(fā)生意外情況不能及時(shí)警報(bào)，事 故發(fā)生后也不易分析原因，不利于事故的早期處理，省了小錢花大錢。城市基坑工程通常處于已建房屋和城市生命線工程（如供水、供 氣管道）的密集地區(qū)，為了保護(hù)這些已建建筑物和構(gòu)筑物的正常使用 和安全運(yùn)營(yíng)，常需對(duì)基坑工程引起的周圍地層移動(dòng)限制在一定變形值 之內(nèi)，也即分別要求擋土結(jié)構(gòu)的水平位移和其鄰近地層的垂直沉降限 制在某標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)，甚至也限制墻體垂直沉降和地層的水平移動(dòng)值滿 足周圍環(huán)境要求，以變形控制值來分成幾類標(biāo)準(zhǔn)，用以設(shè)計(jì)基坑工程 的方法正在完善，取代單純驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定性的傳統(tǒng)做法， 在軟土地 區(qū)，變形在控

10、制設(shè)計(jì)限值方面起著主導(dǎo)作用。在基坑工程中，由于地質(zhì)、 水文、荷載、施工等條件以及外 界其它各種因素的多種影響，現(xiàn)有的計(jì)算理論還不能全面準(zhǔn)確地反映 工程的各種復(fù)雜變化。只有在施工過程中進(jìn)行綜合、系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，才能對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍土體的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行全面的了解，以確保工程的順利進(jìn)行。尤其對(duì)于軟土地區(qū)的大中型工程 ，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)更為 重要。2現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀大量高層建筑興建帶來大規(guī)模基坑工程，也使基坑工程事故不 斷，其中東南沿海開放城市占事故總數(shù)三分之一。 主要表現(xiàn)為支護(hù)結(jié) 構(gòu)大位移與破壞，基坑塌方及大面積滑坡，基坑周圍道路開裂與塌陷， 相鄰地下設(shè)施變位與破壞，臨近建筑物開裂與倒塌，使國(guó)民經(jīng)濟(jì)與人 民生命財(cái)

11、產(chǎn)造成重大損失。對(duì)全國(guó)重大基坑事故調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析發(fā) 現(xiàn)，任何一起基坑事故都與監(jiān)測(cè)不力或險(xiǎn)情預(yù)報(bào)不準(zhǔn)直接有關(guān)。與其它工程結(jié)構(gòu)不同的是，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)除需滿足自身的強(qiáng)度要 求和變形要求外，還必須滿足受基坑工程影響的周圍環(huán)境的變形要求 在軟土地區(qū)后者的重要性往往不亞于前者。不少工程在支護(hù)結(jié)構(gòu)尚未 有破壞跡象的情況下，由于周圍地層變形而損壞相鄰建筑物或地下管 線的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，甚至引起嚴(yán)重后果。因而，從基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及環(huán) 境安全的整體考慮，工程中應(yīng)根據(jù)理論計(jì)算，確定一系列變形和內(nèi)力 的預(yù)警指標(biāo)以進(jìn)行控制。預(yù)警指標(biāo)包括靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)。若要及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握基坑開挖中支護(hù)結(jié)構(gòu)及環(huán)境的安全狀態(tài)，還必須依靠現(xiàn)場(chǎng)

12、監(jiān)測(cè)，將施工中實(shí)測(cè)的各項(xiàng)變形與內(nèi)力的數(shù)據(jù)隨時(shí)與 預(yù)警指標(biāo)相對(duì)照。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，就能及時(shí)采取措施對(duì)事態(tài)加以 控制，防患于未然。相反，一些投資者出于經(jīng)濟(jì)或其它原因，忽略了 基坑工程中的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，從而導(dǎo)致工程事故的發(fā)生，這方面的教訓(xùn)也 是慘痛的。所以為達(dá)到安全預(yù)警的目的，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)是非常必要的?；庸こ痰默F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)是基坑在開挖施工處理中，用科學(xué)儀器設(shè)備 與手段對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)本身與周邊環(huán)境進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，一般包括以下 對(duì)象：(1)支護(hù)結(jié)構(gòu)；(2)相關(guān)的自然環(huán)境；(3)施工工況；(4)地下水狀況；(5)基坑底部及周圍土體；(6)周圍建(構(gòu))筑物；(7)周圍地下管線及地下設(shè)施；(8)周圍重要的道路；(9)其

13、他應(yīng)監(jiān)測(cè)的對(duì)象?；臃譃橐患?jí)、二級(jí)和三級(jí)，具體分級(jí)如下：(1)符合下列情況之一，為一級(jí)基坑；1)重要工程或支護(hù)結(jié)構(gòu)做主體結(jié)構(gòu)的一部分；2)開挖深度大于10nl3)與臨近建筑物，重要設(shè)施的距離在開挖深度以內(nèi)的基坑；4）基坑范圍內(nèi)有歷史文物、近代優(yōu)秀建筑、重要管線等需嚴(yán)加保 護(hù)的基坑。（2）三級(jí)基坑為開挖深度小于7nl且周圍環(huán)境無特別要求時(shí)的基 坑。（3）除一級(jí)和三級(jí)外的基坑屬二級(jí)基坑。目前基坑開展現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的主要是技術(shù)依據(jù)， 沒有明確的政府條文 規(guī)定，主要的技術(shù)依據(jù)為GB50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范。 建筑基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)除應(yīng)符合本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)

14、為：GB50026-2007工程測(cè)量規(guī)范、JGJ 82007建筑變形測(cè)量規(guī)范、GB50308-1999地下鐵道、輕軌交通 工程測(cè)量規(guī)范、GB50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范、 GB50202-2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范、JGJ120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程和一些地方技術(shù)規(guī)定?；庸こ痰默F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)應(yīng)采用儀器監(jiān)測(cè)與巡視檢查相結(jié)合的方法基坑工程儀器監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)下表進(jìn)行選擇：建筑基坑工程儀器監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表坑類別監(jiān)測(cè)項(xiàng)目一級(jí)二級(jí)三級(jí)（坡）頂水平位移應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)墻（坡）頂豎向位移應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)圍護(hù)墻深層水平位移應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)宜測(cè)土體深層水平位移應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)宜測(cè)墻（樁）體內(nèi)力宜測(cè)可測(cè)可測(cè)支撐內(nèi)力應(yīng)測(cè)

15、宜測(cè)可測(cè)立柱豎向位移應(yīng)測(cè)宜測(cè)可測(cè)錨桿、土釘拉力應(yīng)測(cè)宜測(cè)可測(cè)坑底隆起軟土地區(qū)宜測(cè)可測(cè)可測(cè)7其他地區(qū)可測(cè)可測(cè)可測(cè)土壓力宜測(cè)可測(cè)可測(cè)孔隙水壓力宜測(cè)可測(cè)可測(cè)地下水位應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)宜測(cè)土層分層豎向位移宜測(cè)可測(cè)可測(cè)墻后地表豎向位移應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)宜測(cè)周圍建（構(gòu)）筑物 變形豎向位移應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)傾斜應(yīng)測(cè)宜測(cè)可測(cè)水平位移宜測(cè)可測(cè)可測(cè)裂縫應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)周圍地下管線變形應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)基坑工程整個(gè)施工期內(nèi)，每天均應(yīng)有專人進(jìn)行巡視檢查。 基坑工程現(xiàn) 場(chǎng)監(jiān)測(cè)的頻率及其它的技術(shù)要求主要依據(jù) GB50497-2009建筑基坑工 程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范。目前能夠真正成功實(shí)施信息化施工的城市基坑項(xiàng)目并不多見。大多數(shù)的基坑監(jiān)測(cè)工作只是起到了 一些簡(jiǎn)單的反饋

16、作用，并不能最終使監(jiān)測(cè)成果的反饋達(dá)到更深的層次。目前多數(shù)監(jiān)測(cè)單位重視儀器埋 設(shè)、數(shù)據(jù)采集，輕視數(shù)據(jù)分析和反饋，僅僅滿足于收集資料和提交 數(shù)據(jù)、報(bào)表，進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，判斷是否超過控制值以報(bào)警，不能結(jié) 合施工和地質(zhì)情況對(duì)監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行充分、深入的理論分析，導(dǎo)致花費(fèi)大量人力物力進(jìn)行的監(jiān)測(cè)工作不能真正發(fā)揮優(yōu)化設(shè)計(jì)和及時(shí)反饋 指導(dǎo)施工的作用。另外，基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作尚未得到各方面的足 夠重視，廣西的基坑工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)才剛剛起步， 按監(jiān)測(cè)規(guī)范進(jìn)行監(jiān)測(cè) 的建設(shè)方很少，建設(shè)方為了節(jié)約成本，只請(qǐng)第三方進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的常 規(guī)觀測(cè)應(yīng)付了事，甚至不少工程中仍只由施工單位進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的常 規(guī)觀測(cè)，并未由專業(yè)人員實(shí)施專業(yè)監(jiān)測(cè)。

17、事故的隱患依然存在，影響 了基坑工程設(shè)計(jì)與施工水平的提高，所以應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)基坑工程的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。3基坑技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的發(fā)展1）基坑向著大深度、大面積方向發(fā)展，周邊環(huán)境更加復(fù)雜，深 基坑開挖與支護(hù)的難度愈來愈大。因此，從工期和造價(jià)的角度看兩墻 合一的逆作法將是今后發(fā)展的方向之一。土釘支護(hù)方案的大量實(shí)施，使得噴射混凝土技術(shù)得以充分運(yùn) 用和發(fā)展。為減少噴射混凝土的回彈量以及保護(hù)環(huán)境， 濕式噴射混凝 土將逐步取代干式噴射混凝土。3）在有支護(hù)的深基坑工程中，基坑開挖大多以人工挖土為主， 效率不高。今后將研究開發(fā)小型、靈活、專用的地下挖土機(jī)械，以提 高工效，加快施工進(jìn)度，減少時(shí)間效應(yīng)的影響。4）為了減少基

18、坑變形，通過施加預(yù)應(yīng)力的方法控制變形將逐步 被推廣，另外采用深層攪拌或注漿技術(shù)對(duì)基坑底部或被動(dòng)區(qū)土體進(jìn)行 加固，也將成為控制變形的有效手段。5）為減小基坑工程帶來的環(huán)境效應(yīng) （如因降水引起的地面附加 沉降），或出于保護(hù)地下水資源的需要，基坑將更多采用帷幕型支護(hù)。 除地下連續(xù)墻外，一般采用旋噴樁或深層攪拌樁等工法構(gòu)筑止水帷 幕。目前，有將水利工程中防滲墻的工法引入到基坑工程中的趨勢(shì)。6）在軟土地區(qū)，為避免基坑底部隆起，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移 加大和鄰近建（構(gòu)）筑物下沉，可采用深層攪拌樁或注漿技術(shù)對(duì)基坑 底部土體進(jìn)行加固，可提高支護(hù)結(jié)構(gòu)被動(dòng)區(qū)土體的強(qiáng)度。7）為進(jìn)一步提高基坑工程的總體水平 ，改進(jìn)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)信息化監(jiān)控設(shè)計(jì)與施工將是必然趨勢(shì)。而現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)就成為貫穿于 整個(gè)過程的必不可少的環(huán)節(jié)，它將在基坑工程中發(fā)揮更大的作用。8）目前基坑監(jiān)測(cè)停留在人工監(jiān)測(cè)，尚不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，信息 化施工受到限制，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)以自動(dòng)型 TCA系列全站儀為傳感器， 利用其自帶的馬達(dá)和通訊接