基坑工程是支護(hù)結(jié)構(gòu)施工、降水以及基坑開(kāi)挖的系統(tǒng)工程,在支護(hù)結(jié)構(gòu)選型合理的前提下,基坑開(kāi)挖對(duì)基坑周邊環(huán)境的影響、甚至基坑工程的安全都至關(guān)重要。基坑開(kāi)挖時(shí)周圍土體及圍護(hù)墻向迎坑面發(fā)生側(cè)向移動(dòng)、伴隨地面沉降及坑底隆起,從而引起緊鄰建(構(gòu))筑物及地下管線的側(cè)移、沉降或傾斜?;庸こ涕_(kāi)挖必須在全面掌握現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案以及施工工期要求等方面的條件后,進(jìn)行合理的施工組織設(shè)計(jì)。應(yīng)綜合考慮土方開(kāi)挖、基坑降水以及基坑監(jiān)測(cè)等各分項(xiàng)工程的施工流程和相互影響等因素周密安排施工步序,保證基坑工程的安全以及減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。土方開(kāi)挖專項(xiàng)方案制訂時(shí)應(yīng)首先明確開(kāi)挖原則,根據(jù)基坑工程的特點(diǎn)選擇合理的開(kāi)挖方式,然后進(jìn)行土方開(kāi)挖的豎向分層和平面分塊。
同樣類型的基坑,采用相同的設(shè)計(jì)方法和支護(hù)結(jié)構(gòu),由于土方開(kāi)挖的方法、順序不同,圍護(hù)墻的位移和對(duì)環(huán)境影響的程度存在較大的差異。“及時(shí)支撐、先撐后挖,分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”,是近十幾年來(lái)大量深基坑工程設(shè)計(jì)與施工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié),也是任何基坑的開(kāi)挖均應(yīng)遵循的一條原則。在大面積深基坑工程中,基坑開(kāi)挖過(guò)程中“時(shí)空效應(yīng)”十分明顯。開(kāi)挖深度相同的基坑工程,其開(kāi)挖面積越大,圍護(hù)墻的位移也越大,對(duì)環(huán)境影響也越大。大量監(jiān)測(cè)資料反映,當(dāng)基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,圍護(hù)墻的位移將以較大的速率持續(xù)發(fā)展,直至墊層、底板換撐完成,變形速率才趨小,位移才得以控制??梢?jiàn)縮短基坑暴露時(shí)間對(duì)于控制圍護(hù)墻位移至關(guān)重要,因此對(duì)大面積基坑工程,應(yīng)采取分區(qū)、分塊、抽條開(kāi)挖和分段安裝支撐的施工方法。
基坑工程中土方開(kāi)挖方式應(yīng)結(jié)合基坑規(guī)模、開(kāi)挖深度、平面形狀以及支護(hù)設(shè)計(jì)方案綜合確定。按照基坑分塊開(kāi)挖的順序不同,基坑開(kāi)挖的方式可以主要可以分為分段(塊)退挖、島式開(kāi)挖和盆式開(kāi)挖等幾種。在無(wú)內(nèi)支撐或設(shè)置單道支撐的基坑工程中,常根據(jù)出土路線采用分段(塊)退挖的方式。在有內(nèi)支撐的基坑工程中,應(yīng)根據(jù)支撐布置形式選擇合理的開(kāi)挖方式。基坑開(kāi)挖應(yīng)優(yōu)先考慮能夠及早形成內(nèi)支撐的開(kāi)挖方式。通常情況下,采用圓環(huán)形支撐體系的基坑工程宜采用島式開(kāi)挖,采用對(duì)撐體系或臨時(shí)支撐與結(jié)構(gòu)梁板相結(jié)合的基坑工程宜采用盆式開(kāi)挖?;娱_(kāi)挖方式的不同對(duì)周邊環(huán)境的影響也有所不同,這兩者相比,島式開(kāi)挖更有利于控制基坑開(kāi)挖過(guò)程中的中部土體的隆起變形,盆式開(kāi)挖則能夠利用周邊的被動(dòng)區(qū)留土在一定程度上減少圍護(hù)墻的側(cè)向變形。
基坑開(kāi)挖深度較深、周邊環(huán)境保護(hù)對(duì)象較為敏感時(shí),應(yīng)分層進(jìn)行土方開(kāi)挖,分層位置應(yīng)結(jié)合支護(hù)體系的特點(diǎn)確定,如多級(jí)放坡的分級(jí)位置、土釘或錨桿的深度、內(nèi)支撐或結(jié)構(gòu)梁板的標(biāo)高位置等,必要時(shí)還可在以上分層的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)分。對(duì)于平面面積較大的基坑工程,土方開(kāi)挖還應(yīng)分段、分塊進(jìn)行。土方分塊時(shí)應(yīng)考慮主體結(jié)構(gòu)分縫、后澆帶位置、現(xiàn)場(chǎng)施工組織等因素,土方分塊開(kāi)挖宜間隔、對(duì)稱進(jìn)行,開(kāi)挖到位的區(qū)塊應(yīng)及時(shí)形成墊層或進(jìn)行支撐(錨桿)施工,減少基坑周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)的無(wú)支撐暴露長(zhǎng)度。
在合理選擇基坑開(kāi)挖方案的基礎(chǔ)上,土方開(kāi)挖還需要充分利用場(chǎng)地條件,注意臨時(shí)土坡的穩(wěn)定性。基坑開(kāi)挖應(yīng)該與支撐設(shè)置、地下水控制以及基坑監(jiān)測(cè)同步實(shí)施、協(xié)調(diào)工作,才能保證基坑工程的安全、及時(shí)掌握開(kāi)挖過(guò)程中的信息,保證基坑工程的順利進(jìn)展。
合理利用施工棧橋
對(duì)于開(kāi)挖深度較深、基坑面積較大的基坑工程,為了加快土方開(kāi)挖速度,可以利用臨時(shí)支撐、逆作結(jié)構(gòu)梁板或單獨(dú)設(shè)置臨時(shí)施工棧橋。施工棧橋應(yīng)結(jié)合土方開(kāi)挖運(yùn)輸路線進(jìn)行設(shè)置,并考慮挖土機(jī)械的停放位置以及運(yùn)土車輛的行駛要求,使得出土范圍盡可能覆蓋大面積基坑??紤]到后續(xù)地下結(jié)構(gòu)施工的需要,基坑工程中大量采用水平棧橋;但當(dāng)基坑開(kāi)挖需要運(yùn)土車輛直接進(jìn)入基坑開(kāi)挖面時(shí),也可以設(shè)置傾斜的施工棧橋,土質(zhì)條件較好的地方可以直接設(shè)置土坡棧道。
臨時(shí)土坡的穩(wěn)定性
基坑開(kāi)挖過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)臨時(shí)土坡,由于留存時(shí)間較短,往往造成現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)其坡體穩(wěn)定性的忽視。由于臨時(shí)土坡的土體受到較大的擾動(dòng),尤其是在土方駁運(yùn)后土質(zhì)松散、挖土機(jī)械反復(fù)碾壓,土體表面沒(méi)有覆蓋保護(hù),在坡體高差過(guò)大、坡度過(guò)陡、暴雨后土體含水量大幅度提高后,容易出現(xiàn)土體滑坡。一旦出現(xiàn)土體滑坡,可能會(huì)造成相應(yīng)區(qū)域工程樁、立柱樁出現(xiàn)一定程度的側(cè)向變位,甚至造成支撐體系的變位或脫落,給基坑工程安全帶來(lái)重大的安全隱患。
因此基坑開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制臨時(shí)土坡的高差和坡度,上海地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)是臨時(shí)土坡宜控制在 3m 以內(nèi),且坡度不宜超過(guò) 1:1.5。對(duì)于因?yàn)榛臃謮K實(shí)施需要保留時(shí)間較長(zhǎng)的臨時(shí)放坡,應(yīng)根據(jù)其具體情況設(shè)置護(hù)坡面層,并做好坡體的降水、排水工作。