深基坑施工风险因素及施工重难点分析

5.1相邻建筑物倾斜或沉降过大 15.2地下管线扰动 35.3围护结构变形过大或基坑失稳 35.3.1影响因素 45.3.2变形形式 45.4围护结构渗漏水 55.5双轴搅拌桩成桩质量分析 55.6施工场地影响范围分析 65.7土方开挖及支撑阶段风险 65.8周边环境安全的重点、难点分析及技术措施 75.9围护结构施工的重点、难点分析及技术措施 75.10水平支撑体系施工的重点、难点分析及技术措施 85.11基坑降水工程施工重点、难点分析及技术措施 85.12施工组织重点、难点分析及技术措施 95.13基坑安全管理重点、难点分析及技术措施 9由于本工程周边市政管线情况复杂且距离基坑很近，需要重点保护和监控；所以对此作出重点分析。本工程周边环境复杂，且地下水位高，基坑开挖深度较深，因此在桩基阶段施工、支护结构施工、基坑开挖以及同步进行的降水施工过程中均会对支护结构体系自身乃至于周边环境造成各种不利影响，需提前进行施工项目危险源及风险辨识。5.1相邻建筑物倾斜或沉降过大本工程基坑深度较深，坑壁局部粉性土和砂土渗透性较好，在基坑开挖施工过程中，在水、土压力、流砂、管涌、施工震动和坑边堆土等上部荷载作用下易产生侧向变形、坍塌，并引起基坑周边一定范围的地面沉降。土体开挖，坑内水位下降，坑内土体释放后土体应力不平衡，造成周边土体应力需要重新调整以达到新的应力平衡，这一过程是通过周边土体发生一定的位移来实现的，具体也会表现为基坑周围土体发生沉降和侧移，引起坑外周边地面沉降。基坑开挖后，坑底土的卸荷回弹也可能导致坑底隆起及基坑周围地面沉降现象。基坑开挖前和施工过程中的降水措施，也将在水位下降影响范围内产生一定的地面沉降。因此，在本工程基坑开挖以及前期桩基施工过程中，应时刻注意以上各种不利因素的发生，采取有效的措施减少和避免周边建筑的沉降及倾斜，并增加周边环境沉降监测的频率及密度，提前做好应急处理措施计划。周边建筑保护措施：1基坑开挖时，基坑周边及底部土质较软弱，具较明显触变及流变特性，受扰动土体强度极易降低，因此在开挖过程中采用小型挖掘或人工开挖小坑底土体扰动。2本工程基坑面积大，采用分块开挖，每块开挖时应均衡对称开挖，不得超挖，对软土开挖面的高差应控制在1m以内，坑内开挖时应设置1:1.5的坡度。由于本工程场地浅部土质软，当土压力不平衡时极易发生桩位偏斜事故，故在基坑开挖时应予以重视。3基坑开挖时坑底不宜长得长期暴露，更不得积水，以防止产生附加沉降，停止降水时应验算基础的抗浮稳定性。基坑周边不应堆土和设置重型卡车行车路线，以防基坑失稳，严禁在基坑周边大量堆土，以防基坑失稳。4本工程基坑围护施工时，加强对周边环境尤其是北侧铁路线，东侧及西侧建筑物的保护，适当增加外侧靠近铁路及建筑物处围护桩入土深度；基坑开挖时应充分利用土体时空效应规律，分块开挖，沿预定方向按限定长度逐段开挖；按规定时间施工底板钢筋混凝土，减少暴露时间。5本工程基坑施工将会对周边环境构成一定影响，同时加强对基坑围护体系北侧铁路线、东侧西侧建筑物等的监测，并派测量员专门对接监测单位，做到信息化施工，以确保周围建（构）筑物及地下管线的安全和施工的顺利进行。图5.1-1深基坑变形方式图5.1-2基坑周边房屋建筑位置示意图5.2地下管线扰动深基坑开挖受到地质、环境、施工方式及施工参数等复杂的因素影响，导致土体及管线位移分析十分复杂，根据研究及经验分析，深基坑开挖扰动影响下的管线变形及受力具有以下特点：变形主要以竖向变形为主。管线破坏主要是因竖向弯曲引起的张拉破坏和断裂，受力主要为竖向弯矩。同时基坑降水过程中，降水使基坑周边地下水位下降的同时，也导致基坑侧壁地层中的孔隙水压力随之减小，对基坑外侧土体产生了附加应力，导致土体的压缩变形从而造成基坑周边环境的沉降与开裂，对地下管线造成破坏。管线保护措施：本工程基坑围护施工时，加强对周边环境尤其是北侧地埋电缆及南侧各路管线的保护，对于周边管线保护由建设单位组织和相关单位进行了周边管线的交底会议，明确了相关管线的位置及保护要求；部分管线采取开挖暴露设置双层防护，并且设置直接监测点，进行保护，一旦报警马上停止施工。5.3围护结构变形过大或基坑失稳本工程基坑围护体系采用钻孔灌注桩（地下连续墙）+止水帷幕+两道钢筋混凝土支撑相结合的形式。具有刚度大、变形小、施工安全可靠的优势，但本工程周边环境条件复杂基坑开挖深度内第①1-1层杂填土、①1-2层素填土，成分复杂，结构松散，厚度普遍较大，因此，要适当加强围护结构，并应注意厚层填土对围护墙施工的不利影响（如槽壁坍塌）。尤其是在填土较厚的地段，填土厚度最深可达5.5m，应注意加强相应地段围护墙的强度和刚度，且基坑的开挖过程实际上是一个深基坑内部土压力不断减小而导致应力释放的过程，不可避免存在变形或基坑失稳的风险。5.3.1影响因素对于围护结构影响其稳定性的主要原因主要有以下几种：1支护结构刚度不足或截面尺寸过小导致支撑收到的侧向压力过大，水平支撑断裂；2基坑开挖深度超过设计标高导致围护结构发生踢脚破坏；3围护结构刚度不足导致变形过大。5.3.2变形形式1弓形变形在软土较深厚的地区，当灌注桩排桩围护结构插入土体中的深度不足时，围护结构变形向坑内拱出，有明显的弯曲点，不一定有反弯点，若存在反弯点，反弯点以下曲线长度很短。2深埋式变形由于围护结构埋设较深，上端变形较大，下端变形较小，大多数围护结构均会出现此种变形。3前倾式变形由于水平支撑结构未及时完成施工，或钢筋混凝土支撑强度未及时达到设计要求，灌注桩排桩在土方开挖后桩顶位移较大，导致变形曲线呈倒三角形前倾，在桩底有时会出现回翘的现象。4踢脚型变形灌注桩排桩入土深度不足，在开挖过程中底端发生较大位移。图5.3-1围护结构变形曲线5.4围护结构渗漏水本工程基坑围护体系采用钻孔灌注桩（地下连续墙）+止水帷幕+两道钢筋混凝土支撑相结合的形式，在现场复杂地质环境的影响下存在渗漏的风险。可能导致渗漏的原因及渗漏形式如下：1三轴搅拌桩施工过程中因各种原因未能实现连续施工，无法进行套打一桩时，搭接位置较为薄弱，后施工搅拌桩与之前桩间存在缝隙。2三轴搅拌桩施工过程中出现未按设计要求控制好提升、下沉速度，出现夹心层或断浆情况。3水泥浆制备过程中水泥掺量、浆液配比未达到设计要求，或注浆过程持续时间过长，水泥浆未进行充分且不间断搅拌导致出现离析现象，止水帷幕无法达到设计要求的强度及效果。5.5双轴搅拌桩成桩质量分析本工程地理位置特殊，根据我公司多年的桩基及围护施工经验，结合本工程施工区域的地质情况以及搅拌桩的施工工艺分析，对双轴搅拌桩的成桩质量要求很高；影响双轴搅拌桩质量因数分析：依据勘察报告显示,场地内表层分布有①1-1层杂填土，含砖石碎块等，土质松散、杂乱，①1-2层素填土，主要由黏性土组成，含碎小石子、植物根茎等。由于本工程施工区域上部障碍物较多，地质情况较为复杂，根据双轴搅拌桩施工工艺，双轴搅拌桩对施工土体要求高，施工时若遇障碍物会导致双轴搅拌桩钻进困难，不能保证其施工的搅拌桩的有效搭接以及搅拌桩的坝体宽度。施工时若遇障碍物将搅拌桩搅拌叶片损坏，也将导致搅拌桩加固土体没有被完全切割，无法形成桩体，对双轴搅拌桩质量有很大影响。根据地勘显示，③层灰色淤泥质粉质黏土、④层灰色淤泥质黏土，土质软弱，具有明显流变和触变特性，双轴搅拌桩施工成桩难度较大，不易形成桩形；对双轴搅拌桩成桩质量有一定影响。本工程工程桩为钻孔灌注桩，由于地质情况影响，根据实际工程灌注桩施工实际情况反馈分析，灌注桩施工时有扩孔现象产生，然而位于深坑内的双轴搅拌桩，其局部施工范围位于工程灌注桩桩之间，由于工程灌注桩扩孔的影响，对位于工程灌注桩之间的双轴搅拌桩施工将有很大难度或者导致其无法施工。综合以上因素分析对在本工程施工区域内施工双轴搅拌桩施工可能产生如：桩位偏差过大、冒浆、桩顶强度降低、桩体不均匀、桩径偏小等，进而影响双轴搅拌桩质量，对本工程基坑局部深坑开挖产生一定的风险性。5.6施工场地影响范围分析本工程基坑围护支护结构设计为钻孔灌注桩（地下连续墙）+止水帷幕，施工场地原围墙靠近地块红线范围，施工场地狭小，由于三轴搅拌桩施工操作面要求，发现南侧以及东侧西侧局部施工区域，无法满足三轴桩机施工操作面要求，给三轴搅拌桩施工带来一定难度。根据本工程现场场地平面布置要求，基坑施工阶段场地四周不设置钢筋加工区及材料堆放区，无坑边荷载，不会对基坑安全性和稳定性产生影响，基坑东侧西侧紧靠周边建筑物南侧紧邻道路，受到周边的动荷载及静荷载所产生侧压力的影响，其围护的结构安全性有一定风险。针对上述情况，严格控制坑边堆载，平面布置图明确各阶段场内外交通根据平面布置图中行车路线行走，对大门通道机械进出口部位铺设钢板扩散压力，基坑边荷载以及周边各因素影响，建议增强南侧及紧邻建筑物位置围护结构。5.7土方开挖及支撑阶段风险在土方开挖及支撑施工阶段全过程中，施工作业存在如下安全隐患：表5.7-1土方开挖风险及风险源序号风险风险源1人员伤害施工机械碰撞2坑边坠物3支撑梁底垫层或模板未清理干净4挖土造成基坑坍塌5基底隆起或扰动基坑暴露时间过长6地基加固不到位7地下水位发生变化8机械坑底挖土9垫层浇筑不及时10围护结构损伤挖机作业时损坏围护结构11支撑提前拆除12基坑坍塌暴雨13围护结构失效14监测数据报警不及时15抢险措施不得力16临建建筑物开裂、破损基坑开挖17桩基施工18基坑支护施工19主体结构沉降5.8周边环境安全的重点、难点分析及技术措施表5.8-1周边环境安全重点、难点分析及技术措施序号类型工程重难点重难点分析措施1技术质量保护市政管线不被破坏是重点本工程距离市政管线较近，基坑北侧存在各种水电通信等管线，需重点保护和监控施工前组织管线交底，制定专项保护措施施工前，先完成对管线的加固保护，过程中定期监测合理安排施工顺序和相关施工参数，变更新规划大门位置给水管道走势2施工过程中保护周边建筑物的安全是重点项目周边基坑深度范围内共有现有房屋，基坑施工过程中可能导致房屋沉降、开裂等不良反应收集相邻项目的工程资料，了解其结构形式和基坑参数，做好房屋结构检测对周边建筑物布设沉降及倾斜观测点，及时分析监测数据对建筑物现有裂缝进行裂缝检测，发现新裂缝时应增加监测频率桩基施工阶段增加应力释放孔减小对周边建筑物的隆起西侧利丰物流水泵房无桩基础，若沉降过大采取有效加固措施5.9围护结构施工的重点、难点分析及技术措施表5.9-1围护结构施工重点、难点分析及技术措施序号类型工程重难点重难点分析措施1技术质量三轴搅拌桩施工，防止围护结构漏水是重点竖向围护体采用三轴搅拌桩因施工过程中质量控制及后续施工破坏导致存在薄弱区域，刚度小，围护变形大，容易裂缝渗水严格控制搅拌桩机桩位及垂直度，确保搅拌桩套打质量，保证施工连续性控制水灰比，确保水泥浆具有良好的流动性、和易性和机械可喷性出现渗漏位置时，应对渗漏区域采用PVC管引流，并对该区域进行支护加固2立柱桩的垂直度是控制的重点重点关照成孔过程中及格构柱吊放的垂直度在沉放钢筋笼及格构柱前采用超声波探测对井斜、井径进行探测针对不同地层，调整泥浆比重控制桩机在钻进过程中的稳定和水平度3避免围护结构变形过大或基坑失稳是重点深基坑内部土压力不断减小而导致应力释放，存在基坑变形和失稳风险增加支护排桩直径，提高安全系数严格控制开挖深度及速度，避免超挖及时穿插水平支撑体系施工，确保强度达到设计要求后方可进行后续施工4施工保证围护结构顺利施工是重点施工场地南侧以及西侧局部施工区域，无法满足三轴桩机施工操作面要求对能进行围墙外移的部位，提前与市政单位做好沟通，进行围挡外移，做好测量放线，保证三轴搅拌桩操作空间对无法进行围挡外移的部位，与建设单位、设计单位沟通进行设计变更5技术质量双轴搅拌桩成桩质量控制是重点主楼区局部深坑加固采用双轴搅拌桩，本区域上部障碍物较多，地质情况较为复杂，双轴搅拌桩对施工土体有很高要求，施工时若遇障碍物会导致双轴搅拌桩钻进困难，不能保证搅拌桩的有效搭接以及坝体宽度，遇到障碍物时，无法保证成型质量严格控制搅拌桩机桩位及垂直度，确保搅拌桩质量，对桩定强度测定、桩径及时监测对于不良地质条件影响双轴搅拌桩质量部位，与建设单位、设计单位协调沟通，建议局部深坑加固双轴搅拌桩进行优化调整为高压旋喷桩施工，深坑底部采用压密注浆封底5.10水平支撑体系施工的重点、难点分析及技术措施表5.10-1水平支撑体系施工重点、难点分析及技术措施序号类型工程重难点重难点分析措施1施工组织支撑梁施工穿插是重点支撑梁未及时施工存在围护结构失稳变形的风险，提前进行后续开挖将导致支撑梁受力过大产生挠曲变形加快土方开挖速度，减少水平支撑浇筑次数，支撑梁混凝土增加早强剂根据混凝土强度报告确保强度达到设计要求方可进行后续开挖2水平支撑梁与立柱桩格构柱连接节点质量控制是重点立柱桩桩位不可避免存在误差，立柱桩偏位时将导致受力传递失效严格按照规范要求及图纸会审在立柱桩偏位时对该节点进行加腋处理，确保节点加强筋配置及保护层厚度3技术质量水平支撑梁拆除是重点支撑体系拆除施工安排为基坑安全的重要控制因素，且拆除过程中存在较大的安全隐患待换撑体系强度达到设计要求，由各方同意签署拆除令后方可进行拆除按照先角撑，后对撑，最后拆除围檩的顺序进行支撑梁拆除拆除中，在基础底板上铺设竹笆片、后浇带铺设钢板以防止破碎混凝土损伤楼板5.11基坑降水工程施工重点、难点分析及技术措施表5.11-1基坑降水工程施工重点、难点分析及技术措施序号类型工程重难点重难点分析措施1施工组织降水量是否符合进度要求是重点降水进度直接影响基坑开挖进度及基坑安全，降水工作在承台浇筑前停止与承台浇筑一切封井，底板存在隆起上浮危险增加疏干井数量，加强施工质量和成品保护，确保降水井成活率，增加降水周期，分批次封井，确保降水效果避免底板隆起进行疏干井试运行，检查每口井出水质量和出水量2预防降水工程造成的不良影响是重点降水对基坑外侧土体产生了附加应力，导致土体压缩变形从而造成基坑周边环境的沉降与开裂增设沉降监测点及监测频率，周边环境沉降过大时采取应急处理措施设置坑内水位观测孔，避免多抽过抽3技术质量降水井成品保护是重点后续土方开挖易对降水井造成破坏降水井周边0.5m范围内采取人工开挖合理布置抽水泵抽水管线及电缆线路，注意规避施工部位及路线5.12施工组织重点、难点分析及技术措施表5.12-1施工组织重点、难点分析及技术措施序号类型工程重难点重难点分析措施1施工组织施工工艺多，交叉作业协调配合是难点本基坑各工序均存在时间和空间上的交叉施工，工序协调和进度安排困难工期内合理安排桩基和围护交叉施工，提前开始围护结构施工以减少后续工期压力合理进行现场场地规划，充分考虑各工序施工线路分离，避免作业面冲突2材料运输及交通组织是难点现场整体占地面积较小，场内交通组织及场地规划困难提前规划支撑体系材料堆场，及时安装塔吊以保证材料水平运输根据施工进度合理协调材料进场及土方外运，避免现场道路过载3合理安排工期是难点场地狭小导致机械设备及人员投入受限