CN103498474B - 一种用于深基坑开挖的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于深基坑开挖的施工方法，包括挖土和与所述挖土步骤配合进行的架设支撑体系的步骤，还包括设置若干监测项目的步骤，根据监测项目的监测数据配合进行所述挖土和架设支撑体系的步骤。本发明所述施工方法通过挖土和架设支撑体系交叉进行，提高了施工过程中的安全性能。

Description

一种用于深基坑开挖的施工方法

技术领域

本发明涉及工程建筑技术领域，具体涉及一种用于深基坑开挖的施工方法。

背景技术

随着城市建筑的不断发展，各种类型的工程建筑，例如高层建筑深基础、地下室或者地下构筑物均需要进行深基坑开挖。基坑施工中土方开挖与支撑架设是决定基坑施工成败的关键工序，是深基坑工程的主要风险阶段。土方开挖是个卸载过程，是对地层破坏和扰动，破坏了土体结构的原始平衡状态，引起土体内应力场的变化，它的后果是使基坑内的土体向开挖方向滑动，产生坑底土体的回弹和围护挡土结构的内移。为了有效控制这种位移，一般可以采用钢管支撑措施。支撑承受围护所传递的水土压力，来平衡主动压力。因此，基坑工程施工破坏在前，平衡在后，变形在先，支撑在后，回筑更后。支撑总是滞后于围护的内移。

基坑开挖施工过程中每次分层分步开挖的空间几何尺寸和围护结构开挖部分的无支撑暴露时间，与基坑围护桩体和周边地层位移有明显的相关性，这反映了基坑开挖中时空效应的规律性。利用时空效应科学地制定开挖和支护施工方案，能合理地利用土体自身在开挖过程中控制位移的潜力，同时通过及时有效的支撑，减小围护墙无支撑暴露面积和无支撑暴露时间，减小围护墙的变形，达到控制槽周地层位移、保护环境的目的，这是减小基坑工程风险十分重要的安全技术保证措施。由于基坑开挖，基坑内外的压力平衡被改变，致使围护结构及土体发生变形。围护结构的内力和变形中任何一量值超过容许范围，均可能造成基坑的失稳破坏或对周围环境造成不利影响。

因此，一种高效、经济、节能、安全的深基坑开挖施工方法显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于深基坑开挖的施工方法，旨在解决现有深基坑开挖施工方法中难以实时了解土体结构的位移而造成深基坑开挖的安全性不足的技术缺陷。

为此，本发明所述一种用于深基坑开挖的施工方法采用的技术方案如下：本发明提供了一种用于深基坑开挖的施工方法，包括挖土和与所述挖土步骤配合进行的架设支撑体系的步骤，还包括设置若干监测项目的步骤，根据监测项目的监测数据配合进行所述挖土和架设支撑体系的步骤。

进一步，所述监测项目包括：位于所述支撑体系上端部的水平位移、位于支撑体系的周边土体的变形、支撑体系的变形、支撑体系周边土体的空隙水压力、支撑体系的侧土压力、支撑体系周边土体的地面沉降、基坑周边的地下水位、支撑体系的支撑轴力、地下连续墙的钢筋应力、支撑立柱沉降。

优选的，所述检测项目的检测频率为1天/次至3~5天/次。

进一步，还包括：根据各检测项目的检测数据做回归分析的步骤。

进一步，还包括将所述监测数据制作成位移-时间关系曲线的步骤，形成监测图。

优选的，将所述关系曲线沿时间轴方向分成稳定区、过渡区和破坏区；如果当前状态位于过渡区，则进一步加强支撑体系的支撑强度；如果当前状态位于破坏区，则暂时停止挖土步骤。

优选的，如果位移-时间关系曲线上的点的二阶导数小于零，则位于稳定区内；如果位移-时间关系曲线上的点的二阶导数等于零，则位于过渡区内；位移-时间关系曲线上的点的二阶导数大于零，则位于破坏区内。

通过上述本发明的技术方案可以看出，本发明所述施工方法通过挖土和架设支撑体系交叉进行，提高了施工过程中的安全性能。此外，在施工过程中设置监测项目进行监测，根据监测数据指导挖土和架设支撑体系的步骤，进一步提高了施工过程的安全性能。

附图说明

图1是本发明所述深基坑开挖的施工方法一实施方式的流程图。

图2是本发明所述深基坑开挖的施工方法一实施方式的流程图。

图3是依照图2示出的实施方式作出的具有位移-时间关系曲线的监测图。

本发明目的的实现、功能特点及优异效果，将在下面结合具体实施例以及附图做进一步的说明。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参见图1，图1是本发明所述深基坑开挖的施工方法一实施方式的流程图。在图1示出的实施方式中，该施工方法包括挖土步骤S101和与所述挖土步骤S101配合进行的架设支撑体系的步骤S102，此外，还包括设置若干监测项目的步骤S103，根据监测项目的监测数据配合进行所述挖土和架设支撑体系的步骤。通过发挥信息化施工手段，根据监测信息修正设计，指导深基坑开挖的施工过程。通过在开挖和架设支撑体系的过程中，设置监测项目进行监测，确保基坑开挖过程安全、顺利施工，确保周边环境的安全。

对于深基坑土方开挖技术可以采用一台液压小抓斗机械进行施工，基坑内一台挖机配合，24小时进行作业，做到随挖随撑，使得连续墙的变形成功控制在30mm内；针对软硬不均地层根据地层不同采用不同的开挖机械和开挖方法。针对剩余土方采用基坑内挖机配合长臂抓斗进行开挖及垂直运输。施工阶段对基坑变形控制要求严格，基坑开挖充分运用时空效应理论，以机械挖土为主，辅以人工清底，以“重点地层强支护、紧支护，困难地层小坡度、缓开挖，较高水位现降水、勤泻水”为基坑施工指导思想，开挖阶段抓住“分层、分步、对称、平衡、限时”的要点。遵循“预降水、勤泄水、竖向分层，纵向分段、先支后挖、随挖随撑、快速封底”的原则。严格按照相关规范和规程进行施工，控制基坑位移，确保施工安全，将对周边环境的影响降至最低。其中控制基坑变形和位移最有效的方法就是及时可靠地架设支撑系统并对支撑系统施加预应力，挖土步骤和架设支撑体系是两项不可分离的工作，挖土的成败取决于支撑的施工，支撑架设得是否及时，直接影响到挖土的进度，二者相辅相成，时间控制缺一不可。因此缩短基坑暴露时间，保证支撑及时到位，合理安排挖土顺序，限制无支撑工况的时间，是减少围护结构的变形和确保基坑稳定及周边环境安全的重要措施。

在图1示出的实施方式中，该施工方法利用时空效应根据开挖部位的地质情况科学地组织挖土与钢支撑架设两道工序的穿插和配合，根据监测数据合理地利用土体自身在开挖过程中控制位移的潜力，同时及时可靠地架设支撑体系并对支撑体系施加预应力，从而有效控制基坑变形和位移。通过监测项目对基坑工程的安全性以及基坑工程施工对周围环境的影响程度全面了解，将实测数据与控制目标值实时对比，在出现异常情况时及时反馈，并采取必要的应对措施，调整施工工艺或修改设计参数，以实现工程的安全、顺利进行。

在一些优选的实施方式中，所述监测项目包括：位于所述支撑体系上端部的水平位移、位于支撑体系的周边土体的变形、支撑体系的变形、支撑体系周边土体的空隙水压力、支撑体系的侧土压力、支撑体系周边土体的地面沉降、基坑周边的地下水位、支撑体系的支撑轴力、地下连续墙的钢筋应力、支撑立柱沉降。一般而言，所述检测项目的检测频率为1天/次至2~5次/天。例如，对支撑体系水平位移的测量频率可以是在开挖及回筑过程中1天2次，该监测项目的控制值为25mm，测点布置在沿基坑纵向方向10m一个；在土体侧向变形的监测项目中，其监测对象为支撑体系周边的土体，监测频率为支撑体系施工及基坑开挖期间每五天1次，主体结构施工期间每两天1次，测点可以布置在沿基坑纵向每侧布置三个同一孔竖向间距0.5m；在支撑体系变形的监测项目中，其监测对象为支撑体系内部结构件，监测频率为开挖及回筑过程中一天2次，测点布置在沿基坑纵向10m一个同一孔竖向间距0.5m；在孔隙水压力的监测项目中，其监测对象为支撑体系周边土体，监测频率为每两天1次，测点布置在沿基坑纵向每侧布置三个同一孔竖向间距2-3m；在支撑体系的侧土压力的监测项目中，监测对象为支撑体系后和嵌固段前，监测频率为施工期间两天1次，测点布置在沿基坑纵向每侧布置三个同一孔竖向间距2-3m；在地面沉降的监测项目中，监测对象为支撑体系周边土体，监测频率为支撑体系施工及基坑开挖期间每两天1次，测点布置为每20m一个；在地下水位监测项目中，监测对象为基坑周边区域，监测频率为每两天1次，测点布置在沿基坑纵向每20m一个；在支撑轴力监测项目中，监测对象为支撑端部和/或中部，监测频率为开挖及回筑过程中一天1次，测点布置在水平间距30m，竖向内外各设6-8个；在支撑体系的支撑立柱的沉降监测项目中，监测对象为支撑立柱，测点布置在不少于支撑立柱总数的20%，且不少于5根；在基坑周边房屋基础监测项目中，监测对象为沿基坑周边，监测频率为两天一次，测点布置在房屋四周。

此外，参见图2，图2是本发明所述深基坑开挖的施工方法一实施方式的流程图。在图2示出的实施方式中，该方法的还包括。

步骤S104：根据各检测项目的检测数据做回归分析的步骤。随施工进度，监测工作在工程施工期间穿插进行。为了能够保证施工的安全性，做到监控量测能时时指导施工，应及时将处理数据建立报表。每次测量后对量测面内的每个量测点分别作回归分析，求出各自精度最高的回归方程，并进行相关分析和预测，推算出最终位移（应力）变化规律，并由此判断施工方法的合理与安全性。

此外，还包括将所述监测数据制作成位移-时间关系曲线的步骤S105，形成监测图。参见图3，图3是依照图2示出的实施方式作出的具有位移-时间关系曲线的监测图。在上述实施方式中，将所述关系曲线沿时间轴方向分成稳定区、过渡区和破坏区；如果当前状态位于过渡区，则进一步加强支撑体系的支撑强度；如果当前状态位于破坏区，则暂时停止挖土步骤。

在一些优选实施方式中，对上述三个阶段的划分可以根据位移-时间关系曲线上的点的二阶导数来划分：如果位移-时间关系曲线上的点的二阶导数小于零，则位于稳定区内；如果位移-时间关系曲线上的点的二阶导数等于零，则位于过渡区内；位移-时间关系曲线上的点的二阶导数大于零，则位于破坏区内。

在稳定区内，主要标志是变形速率不断下降，即d2u/d2t＜0，为一次蠕变区，表示地层趋于稳定，其支护结构是安全的，可以进行数据处理和回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。

在过渡区内，其变形速率较长时间保持不变，即d2u/d2t=0，为二次蠕变区，则表明地层和支护已呈不稳定状态，应发出警告，及时调整施工程序，加强支护系统的刚度和强度；此时应密切监视地层动态，并加强支护，必要时应立即暂停开挖，进行加固处理。

在破坏区内，其变形速率逐渐增加，即d2u/d2t＞0，为三次蠕变区，曲线出现反弯点，表示地层已达到危险状态，必须立即停工加固。

地层稳定性判别标准比较复杂，在评定地层稳定程度时根据工程的具体情况，采用上述三种标准综合分析反馈，在设计与施工实践中应用。

通过上述本发明的实施方式可以看出，本发明所述施工方法通过挖土和架设支撑体系交叉进行，提高了施工过程中的安全性能。此外，在施工过程中设置监测项目进行监测，根据监测数据指导挖土和架设支撑体系的步骤，进一步提高了施工过程的安全性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于深基坑开挖的施工方法，包括挖土和与所述挖土步骤配合进行的架设支撑体系的步骤，其特征在于，还包括设置若干监测项目的步骤、根据各监测项目的监测数据做回归分析的步骤以及将所述监测数据制作成位移-时间关系曲线的步骤；

根据监测项目的监测数据配合进行所述挖土和架设支撑体系的步骤，所述监测项目包括位于所述支撑体系上端部的水平位移、位于支撑体系的周边土体的变形、支撑体系的变形、支撑体系周边土体的空隙水压力、支撑体系的侧土压力、支撑体系周边土体的地面沉降、基坑周边的地下水位、支撑体系的支撑轴力、地下连续墙的钢筋应力、支撑立柱沉降；其中，对支撑体系上端部的水平位移的测量频率为在开挖及回筑过程中1天2次，该监测项目的控制值为25mm，测点布置在沿基坑纵向方向10m一个；在支撑体系周边的土体的变形的监测项目中，其监测频率为支撑体系施工及基坑开挖期间每五天1次，主体结构施工期间每两天1次，测点布置在沿基坑纵向每侧布置三个，同一孔竖向间距0.5m；在支撑体系的变形的监测项目中，监测频率为开挖及回筑过程中一天2次，测点布置在沿基坑纵向10m一个，同一孔竖向间距0.5m；在支撑体系周边土体的空隙水压力的监测项目中，其监测频率为每两天1次，测点布置在沿基坑纵向每侧布置三个，同一孔竖向间距2-3m；在支撑体系的侧土压力的监测项目中，监测频率为施工期间两天1次，测点布置在沿基坑纵向每侧布置三个，同一孔竖向间距2-3m；在支撑体系周边土体的地面沉降的监测项目中，监测频率为支撑体系施工及基坑开挖期间每两天1次，测点布置为每20m一个；在基坑周边的地下水位监测项目中，监测频率为每两天1次，测点布置在沿基坑纵向每20m一个；在支撑体系的支撑轴力监测项目中，监测频率为开挖及回筑过程中一天1次，测点布置在水平间距30m，竖向内外各设6-8个；在支撑体系的支撑立柱沉降监测项目中测点布置在不少于支撑立柱总数的20％，且不少于5根；

根据各监测项目的监测数据做回归分析以及将所述监测数据制作成位移-时间关系曲线后，形成监测图；将所述关系曲线沿时间轴方向分成稳定区、过渡区和破坏区；如果位移-时间关系曲线上的点的二阶导数小于零，则位于稳定区内；如果位移-时间关系曲线上的点的二阶导数等于零，则位于过渡区内；位移-时间关系曲线上的点的二阶导数大于零，则位于破坏区内；如果当前状态位于过渡区，则进一步加强支撑体系的支撑强度；如果当前状态位于破坏区，则暂时停止挖土步骤。