近年来,我国各大中城市万幢高楼拔地而起,10层以上的建筑物已随处可见。同时,这些已建和在建的高楼、超高楼,其基坑深度已逐渐由6m、8m发展至10m、20m以上。伴随着这些大工程的实施,深基坑工程的设计、施工技术与计价也尤为重要。
我认为“深基坑工程”应称之为“深开挖工程(DeepExcavation)”更合适。因为为了设置建筑物的地下室,需开挖深基坑,这只是深基坑开挖的一种类型。深开挖还包括为了埋设各种地下设施而必须进行的深层开挖。
城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁,虽属临时性工程,但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构,稍有不慎,不仅将危及基坑本身安全,而且会殃及临近的建(构)筑物、道路桥梁和各种地下设施,造成巨大损失。
人们常说,工程设计是工程建设的灵魂,是处理技术与经济关系的关键环节,是影响投资最大的阶段,而有的工程仅深基坑一项费用就高达数千万元。因此,深基坑的设计人员,在设计时也应进行方案比较,设计出既安全可靠,又具有相对合理造价的深基坑。
一、基坑设计的一般内容包括:支护体系的方案比较和选型;支护结构的强度和变形计算;基坑内外土体的稳定性验算;维护墙的抗渗验算;降水要求和降水方案;确定挖土的工况以及挖土、运土的主要措施;确定环境保护的要求及有关措施;监测的内容。
二、进行基坑工程设计时,应考虑的荷载有:土压力、水压力;地面超载;影响范围内建(构)筑物产生的侧向荷载;施工荷载及邻近基础工程施工(如打桩、基坑开挖、降水等)的影响;需要时,宜结合工程经验考虑温度影响和混凝土收缩、徐变引起的作用及挖土和支撑施工的时空效应。
三、深基坑工程不同方案计价分析
本文讲的深基坑工程计价主要是指深基坑工程的建筑工程价格的计算。在深基坑及其它地下工程施工中,常遇到深基坑支护问题,其开挖难度大、工期长、费用高,一般占基础土建总造价的10%-20%,大深基坑工程的造价可达30%-40%,成为城市建设中一个很重要的研究课题。深基坑工程的造价包括从基坑围护、挡土、降水到土方开挖、支撑等为基础工程施工服务的所有工程费用。从目前基坑围护设计、施工现状来看,各种基坑围护体系的技术性、安全性、经济性等方面各有特点。采用叠袋式挡墙支护,其费用低、施工简易、进度快,但在软土堆筑重力式挡土墙,沉降和水平位移较大,可能引起墙后土体坍塌,甚至使地下室工程桩发生偏移,引起周围环境的破坏;采用重力式水泥搅拌桩支护结构,挡墙厚度大、整体性和稳定性好、隔水性能好、施工速度快、便于机械挖土,工程造价低于钻孔灌注桩加支撑的支护结构,但其水平位移也较大;采用以钻孔灌注桩为主的悬臂式排桩支护,其优点是其基坑内无支撑,便于机械挖土和地下室施工,缺点是支护变形难控制,一般适用于较浅的基坑,工程造价也较高;采用地下连续墙作基坑围护,基坑稳定性好、变形和位移小,但造价高于排桩支护体系;采用排桩加支撑或水平拱圈支撑体系,其优点是支护系统较安全可靠,内支撑布置合理,也可方便基坑挖土和地下室施工,其造价与选择合理的桩型、桩长及合适的支撑材料有密切的关系;针对基坑内不同的挖土深度采用的组合型支护,可充分利用围护支撑的承载能力,采用合理支护体系,降低基坑工程造价。
四、深基坑工程的计价特点
深基坑工程的造价属于土建工程费用。深基坑工程的施工围绕打桩、加固土体、降水、挖土等展开,涉及到的施工内容仅与土建工程有关,一般不发生安装及设备购置等费用,在工程造价的计算中,只需按土建工程定额规定的工程量计算规则,套用对应定额,并按规定计取各项费用。
深基坑工程施工的机械使用量大,涉及到的机械使用费高。如:钻空灌注桩、地下连续墙的施工,钢管、型钢大型支撑的吊装,土方的开挖。
深基坑工程设计施工采用的新技术、新工艺较多,定额编制往往跟不上,在深基坑工程造价计算中,有些项目很难直接套用现成定额,需要进行换算、补充。如钢板桩、锚杆,钻孔灌注桩、搅拌桩、地下连续墙、粉喷桩、压密注浆等新的施工方法层出不穷,在深基坑工程造价计算中,常常会遇到施工内容与定额内容不一致,或不完全一致,或现有定额缺项等情况,需要对现有定额进行换算或编制相应的补充定额,以利于正确合理地计算基坑工程造价。
深基坑围护设计钢材用量往往较高,深基坑工程造价计算中必须考虑超用钢材量的因素。
深基坑工程造价计算,应以设计图纸为依据,但由于深基坑工程施工的特殊性,施工过程中存在大量的不可预见因素。如基坑围护施工、基坑开挖过程中遇到地下障碍物;雨季施工增加基坑排水及降水难度;土质变异情况对基坑稳定的影响;基坑周围地下管线对基坑土体位移的要求;临近建筑物施工对基坑稳定的影响等,这些因素都从不同的角度对基坑工程的施工设计提出较高的要求,从而增加基坑工程的施工措施,影响基坑工程的费用和造价的确定。
一般来讲,深基坑围护施工和土方开挖过程中碰到老的建筑物基础、人防、设备基础等,需要增加人工、机械凿除障碍物并清理外运的费用,必要时还可能采用爆破的方法加以处理。对施工前未能预见,而施工过程中发生的费用,一般通过现场签证确认实物工程量,并按甲乙双方协商确认的单价列入基坑工程的结算总价。
雨季施工增加施工现场基坑排水、降水的难度,需要增加井点数量、延长抽水排水时间,直接增加了工程造价直接费中的人工、材料和机械使用费,从而增加工程造价。这一费用应在施工前的预算中予以充分考虑,如发生气候异常,持续多雨或遇见特大暴雨,可由甲、乙双方协商解决。
由于土质异常情况、基坑周围地下管线、临近建筑物施工等因素影响基坑工程的施工,一般要求设计人员在设计前予以充分考虑,并留有足够的安全储备,发生不可预见的情况通常由设计人员到现场处理,根据、现场实际情况调整设计方案,加强围护结构,通过设计修改通知单,变更局部施工设计,或增加桩径、或缩小桩距、或增加桩长,有时也会调整钢筋用量、增加支撑等。在这些情况下,变更增加的费用,可以设计变更为依据,核算增加工程量,套用相应定额,计算直接费,并按定额文件规定的各项取费标准计算总价从而正确核算深基坑工程的实际造价。
总之,深基坑工程造价的编制,应以基坑围护和基础设计为依据,参照基坑工程的特点,结合实际施工情况编制。深基坑工程不可预见因素颇多,在设计与施工前均应充分考虑,即便如此,施工中往往仍会发生这样那样的未预见情况,对这种情况引起的费用增减,施工单位与业主应在施工合同文件中明确其结算原则,以便竣工后作为工程结算的法律依据。
深基坑的定义:建设部建质200987号文关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知》规定:一般深基坑是指开挖深度超过5米(含5米)或地下室三层以上(含三层),或深度虽未超过5米,但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。另外,基坑和基槽都是用来建筑建筑物的基础的,只是平面形状不同而已.基坑是方形或者比较接近方形;,基槽是长条形状的,而且有时候比较长.你要掌握的是它们的形状的区别. 基坑是指底面积在27平方米以内(不是20),且底长边小于三倍短边的为基坑. 基槽是指槽底宽度在3米以内,且槽长大于3倍槽宽的为基槽. 也就是说,一般定义深基坑为:底面积在27平方米以内(不是20),且底长边小于三倍短边,开挖深度超过5米(含5米)或地下室三层以上(含三层),或深度虽未超过5米,但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。
2.四周市政道路、管、沟、电力电缆和通讯光缆等情况。3.基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、施工季节、支护结构使用期限及其他要求。
二.工程地质情况及现场环境:
1.施工区域内建筑基坑的工程地质勘察报告中,要有土的常规物理试验指标,必须提供土的固结块剪内摩擦角φ、内聚力c、渗透系数K等数据。
2.施工区域内及邻近地区地下水情况。
3.场地内和邻近地区地下管道、管线图和有关资料,如位置、深度、直径、构造及埋设年份等。
4.邻近的原有建筑、构筑物的结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载及上部结构现状,如有裂缝、倾斜等情况,需作标记、拍片或绘图,形成原始资料文件。
5.基坑四周道路的距离及车辆载重情况。
三.基坑支护设计:依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120―99)、工程地质勘察报告进行支护方案选择及设计,内容有:
1.设计原则(3.1.
1.3.1.
3.3.1.
4.3.1.
5.3.1.6条);
2.支护结构选型(3.3.
1.3.3.
2.3.3.3条);
3.荷载标准(3.
4.3.5条);
4.质量检测(3.6条)。
四.支护施工工序及施工方法:根据选择的支护方案和支护设计,安排支护施工工序及施工方法。如采用挡土板桩,施工顺序:建筑工程定位→板桩墙定位→安装导向围檩→沉打板桩→拆除导向围檩→安装拉锚或支撑装置→挖土(视基础深度,确定分层开挖厚度和相应支护设施)→基础施工→填土→拆除拉锚或支撑→拔除板桩。
挡土板桩施工必须做到:
1.确保坑壁稳定,施工安全;
2.确保邻近建筑物、构筑物和管线安全;
3.考虑基础施工各工序如挖土、模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇捣便于进行;
4.尽可能施工简便、经济合理。
五.基坑施工:
1.基坑开挖基坑开挖应根据支护结构设计、降排水要求,确定开挖方案。基坑边界周围地面应设排水沟,且应避免漏水、渗水进入坑内;放坡开挖时,应对坡顶、坡面、坡脚采取降排水措施。
基坑周边严禁超堆荷载。内容应包括:开挖机械的选型,开挖程序,机械和运输车辆行驶路线,地面和坑内排水措施,冬季、雨季、汛期施工措施等。
2.开挖监控:基坑开挖前应作出系统的开挖监控方案,监控方案应包括监控目的、监测项目、监控报警值、监测方法及精度要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信息反馈系统等(《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120―99)3.8条)。
六.安全保证措施1.基本措施建立健全施工安全保证体系,落实有关建筑施工的基本安全措施等内容。
2.结合工程特点采取安全技术措施,必须包括紧急应急措施。
七.地下水控制地下水控制的设计和施工应满足支护结构设计要求,应根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析、确定。内容如地下水控制方法;涌水量估算;降水措施等。
安拆导向夹具主要是用与打钢板桩与预制钢筋混凝土板桩,跟深基坑支护不一定有关系。计算规则是按设计桩长,以10m为计量单位,比如设计桩长是15m,那工程量就是1.5,千万不要理解成所有桩长。
【检查要点】根据目前的形势深基坑工程施工事故频发,而且事故一旦发生,极易造成群死群伤,后果相当严重,究其原因,主要是施工方案及施工过程中各种安全预控措施不到位。根据国家有关规定要求,深基坑工程施工必须编制监理细则,明确深基坑工程的技术要求和施工现场的检查要点。1.深基坑围护必须根据设计要求,深度及现场环境工程进度来确定施工方案,纺制后经单位总工程师审批,并报总监理工程师审批,符合规范及法律法规要求才能施工。
2.深基坑施工必须解决地下水位,一般采用经型井点抽水,使地下水位降到基坑底1.0米以下,须有专人负责24小时,值班抽水,并应做好抽水记录,当采取明沟排水时,施工期间不得间断排水,当构筑物未具备抗浮条件时,严禁停止排水。
3.深基坑土方开挖时,多台挖土机之间间距应大于10m,挖土由上而下,逐层进行,不得深挖。
4.深基坑上下应挖好阶梯或支撑靠梯,禁止踩踏支撑上下作业,坑四周应设置安全栏杆。
5.人工吊运土方时应检查起吊工具,工具是否牢靠,吊斗下面不得站人。
6.在深基坑边上侧堆放材料及移动施工机械时,应与挖土边缘保持一定距离,当质良好时,应离开0.8米以外,高度不得超过1.5米。
7.雨季施工,坑四周地面水必须设排水措施,防止雨水及地面水流入深基坑,雨季开挖土方应在基坑标高以上留15—30cm泥土,待天晴后再开挖。
8.深基坑回填土要四周对称回填,不能一边填满后延伸,并做好分层夯实。
9.深基坑施工中,现场工程技术人员要坚持跟班作业,及时解决施工中出现的安全、质量问题,确保每道工序在安全保证的前提下才能抓质量、进度。
10.对深基坑施工中的关键部位,必须严格控制,前道工序未验收签证,后道工序绝不允许施工。1
1.对深基坑施工中的危险源部位要有预见性及防止措施方案。
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2.基坑三大要点风险控制要按照建委98年0796号文(通知)认真执行。
深基坑是指开挖深度超过5米(含5米)或地下室三层以上(含三层),或深度虽未超过5米,但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。根据中华人民共和国住房和城乡建设部于二零零九年五月十三日发布《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中的附属文件,深基坑工程为:开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程。
基坑工程主要包括基坑支护体系设计与施工和土方开挖,是一项综合性很强的系统工程。它要求岩土工程和结构工程技术人员密切配合。基坑支护体系是临时结构,在地下工程施工完成后就不再需要。基坑和基槽都是用来建筑建筑物的基础的,只是平面形状不同而已.基坑是方形或者比较接近方形;,基槽是长条形状的,而且有时候比较长.你要掌握的是它们的形状的区别.基坑是指底面积在27平方米以内(不是20),且底长边小于三倍短边的为基坑.基槽是指槽底宽度在3米以内,且槽长大于3倍槽宽的为基槽.也就是说,一般定义深基坑为:底面积在27平方米以内(不是20),且底长边小于三倍短边,开挖深度超过5米(含5米)或地下室三层以上(含三层),或深度虽未超过5米,但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。(反之则为浅基坑)超过一定规模的危险性较大的分部分项工程(深基坑)专项方案应当由施工单位组织召开专家论证会。
施工阶段的控制要点施工阶段是项目实施的关键阶段,监理工程师应根据地质勘探资料和当地水文气候条件,结合当地深基坑工程施工的经验和条件,确定工程的关键项目,要求施工单位制定专项施工方案报监理机构审核,并强调要制定突发事件的应急预案。应急预案应根据现场及基坑实际情况有针对性、目的性的制定,充分考虑各项不利因素及突发事件的影响,且必须具有可操作性,切忌闭门造车和流于形式。
施工单位要严格按照施工规程、经批准的施工组织设计及相关的技术规范组织施工,对各施工要点要制定施工方案, 并加强过程控制。例如,确定土方开挖方案时,应对地质勘测报告、周围建筑物及地下设施情况等信息进行分析,对特殊土质需精心组织施工,膨胀土地区不宜在雨季开挖,软土地区分层开挖的深度不宜太大。若挖土高差太大或挖土进度过快,极易改变土体原来的平衡状态,降低土体的抗剪强度,从而导致土体发生水平方向的滑移,造成坍塌事故。基坑开挖应配合支护结构综合考虑;同时在挖土施工中弃土的堆放应考虑边坡的稳定;土方可分层运送或递送,挖土机与运土车辆应设法深入基坑,并规划好自卸车运行的坡道和最后坡道土方的运送,尽量不要采用栈桥方案,因其费用较高;若临近有建筑物基础时,基坑开挖时应保持一定的距离;在雨期施工前应检查现场的排水、降水系统,保证水流畅通,并应注意边坡的稳定,必要时应采取保证边坡稳定的措施。1.2深基坑周围土体止水效果的控制在基坑和基础施工时,深基坑多在地下水位以下开挖,施工时若地下水渗入造成基坑浸水,使地基土强度降低,压缩性增大,建筑物能产生过大沉降或是增加土的自重应力,造成基础附加沉降,从而直接影响到建筑物的安全。因此,在基槽施工时,必须采取有效的降水和排水措施使基坑处于干燥状态下施工。在地下水位较高的地区,地下水对深基坑工程施工带来的危险程度是相当高的。
地下水的来源一般为上层滞水、潜水、承压水、雨水及基坑周围的渗漏管道水,由于水的来源复杂,在制定止水方案时应从深基坑工程的防水、降水和排水3个方面考虑,根据地质勘察部门提供的地质资料,深入分析地下水的成因,了解深基坑周围环境,不能仅靠长时间不间断地抽水来降低地下水位,否则会导致基坑周围土体流失,周围建筑物不均匀沉陷,甚至发生坑底流沙、管涌等现象,增大了处理难度,拖延了工期。止水帷幕是高水位地区深基坑支护工程中常用的止水措施,其施工方法主要有高压喷射注浆法、浆喷深层搅拌法、粉喷深层搅拌法和压力注浆法等。采用浆喷深层搅拌法进行止水帷幕止水施工时,如果止水帷幕的搅拌桩成桩质量不好,深基坑开挖后会出现渗水较多的现象。
若此时再采用灌浆的方法进行处理,则延误工期、增加造价。因此,在该类止水帷幕施工时要注意以下几点:
(1)保证桩体质量。确定合理的水泥浆掺加量,保证桩体搅拌均匀、桩长达到设计深度,避免桩头出现搅而无浆的情况,特别是在土层情况变异较大的地区,因搅拌桩的桩径不易控制,容易导致止水失效。
(2)保证桩的搭接长度和密实度,杜绝空洞、蜂窝及桩头开叉的现象。
(3)不得随意在基坑支护结构上开口,否则会影响支护结构的安全,也破坏了止水帷幕,导致地下水的渗入。
1.3深基坑工程的信息化管理基坑施工过程中,土体的受力状态发生变化,土体变形会造成挡土支护结构发生侧向位移,因此深基坑施工的质量问题实质上是基坑的整体刚度和稳定性,即基坑支护结构是否会发生变形、是否会产生影响基坑安全使用的沉降及水平方向的位移或倾斜、支护结构是否有裂缝以及基坑底是否产生隆起和变形,若发生这些问题将导致基坑工程的失败。基坑支护结构信息化管理的主要手段,是安排专业施工监测人员对基坑现场及周围建筑物进行监测,根据基坑开挖期间监测到的基坑支护结构或岩土变位等情况,比照勘察、设计的预期性状,动态分析监测资料,全面掌握位移变化的大小、方向、变化频率,对照报警标准,预测下一阶段工作的动态,及时对施工中可能出现的险情进行预报,超过位移设定的预警值时,应及时采取有效的应对措施,确保工程安全。
深基坑支护结构工程监测的主要内容有:支护结构顶部水平位移;支护结构沉降和裂缝;临近建筑物、道路的沉降、倾斜和裂缝;基坑底隆起的观测等。以上监测除每天进行目测之外,一般每8~10m设一个监测点,关键部位适当加密,开挖后每3~5 d监测1次,位移大时应适当加密。观测结果要真实反映所测目标的动态趋势,并绘出变化曲线图,以传递险情前兆信息,找出险情发生的必要条件,如地质特性、支护结构、临近建筑物、地下设施等,结合相关的诱发条件,如气象条件、开挖施工、地下水变化等,根据基坑支护结构的稳定性计算结果进行科学决策,以排除险情。开挖较深的基坑时,还应测试支撑的内应力,当应力值达到设计值的90% (或支撑变形达10 mm)时,要及时采取防范措施。
另外,因现场施工情况复杂,监测点极易被破坏,要注意对监测点的保护。
1.4突发事件的处理建筑施工是一个投资大、周期长、参与人员多的过程,施工过程中会发生许多不可预见的事件。对于基坑工程,除必须周密设计、精心施工外,更要做好应对突发事件的技术及设备、设施准备。常见的突发事件有:基坑内管涌、流沙;基坑支护局部出现成因不明的裂缝、沉降;气象异常,出现持续多日的狂风暴雨;相邻工地施工的影响,如降水、打桩、开挖土方;地下障碍物妨碍基坑支护结构或止水帷幕的施工等等。
1.做好地质调查
2.管线保护方案
3.基坑降水方案
4.基坑围护结构的实施
5.监控量测的实施
6.土方的开挖 开挖过程中应掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”的要点,遵循“竖向分层、纵向分段、横向分块、先支后挖、严禁超挖”的施工原则;把握好深基坑土方开挖及支撑的时空效应,使基坑土方开挖速率与钢支撑及时架设有机照应,及时施作砼主体结构,有效控制基坑变形,确保基坑施工安全。基坑开挖过程中,及时安装钢支撑对围护基坑稳定、防止围护结构位移变形,施工时按设计要求及时架设并施加预加力,以保证基坑安全。
加强地下水的处理,严格按基坑降水方案组织实施,为开挖创造良好的施工环境。尽量缩短围护结构暴露时间,土方开挖后立即施作基础垫层,以抵抗基底隆起变形,快速形成底部支撑,降低基坑围护结构变形速率。基坑开挖时,严格控制开挖标高,基底以上30cm的土方,采用人工开挖,局部洼坑用砾石、砂填实至设计标高。微信扫码关注公众号
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