高层建筑施工中的基坑土方开挖施工地质勘察和环境调查

2023-08-29 理论教育版权反馈

【摘要】：在基坑开挖之前，要弄清基坑范围内和围护墙附近地下障碍物的性质、规模、埋置深度等，以便采取适当措施加以处理。为减少基坑施工带来的不利影响，在施工前要对周围环境进行调查，做到心中有数，以便采取有针对性的有效措施。

（一）地质勘察与水平资料收集

基坑工程的岩土勘察一般不单独进行，应与主体结构的地基勘探同时进行。在制定地基勘察方案时，除满足主体建筑设计要求外，也应同时满足基坑工程设计和施工要求，因此，宜统一规定勘察要求。已经有了勘察资料，但其不能满足基坑工程设计和施工要求时，宜再进行补充勘察。

1.工程地质资料

基坑工程的岩土勘察一般应提供下列资料：

（1）场地土层的成因类型、结构特点、土层性质及夹砂情况。

（2）基坑及围护墙边界附近，场地填土、暗浜、古河道及地下障碍物等不良地质现象的分布范围与深度，并表明其对基坑的影响。

（3）场地浅层潜水和坑底深部承压水的埋藏情况，土层的渗流特性及产生管涌、流砂的可能性。

（4）支护结构设计和施工所需的土、水等参数。

岩土勘察测试的土工参数，应根据基坑等级、支护结构类型、基坑工程的设计和施工要求而定，一般基坑工程设计和施工所需的勘察资料和土工参数见表1-7。

表1-7　一般基坑工程设计和施工所需的勘察资料和土工参数

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对特殊的不良土层，还需查明其膨胀性、湿陷性、触变性、冻胀性、液化势等参数。

在基坑范围内土层夹砂变化较复杂时，宜采用现场抽水试验方法测定土层的渗透系数。

内摩擦角和黏聚力宜采用直剪固结快剪试验取得，需提供峰值和平均值。

总应力抗剪强度（φcu、ccu）、有效抗剪强度（φ′、c′），宜采用三轴固结不排水剪试验、直剪慢剪试验取得。

当支护结构设计需要时，还可采用专门原位测试方法测定设计所需的基床系数等参数。

2.水文地质资料

基坑范围及附近的地下水水位情况对基坑工程设计和施工有直接影响，尤其在软土地区和附近有水体时影响更大。为此在进行岩土勘察时，应提供下列数据和情况：

（1）地下各含水层的视见水位和静止水位。

（2）地下各土层中，水的补给情况和动态变化情况，以及与附近水体的连通情况。

（3）基坑坑底以下承压水的水头高度和含水层的界面。

（4）当地下水对支护结构有腐蚀性影响时，应查明污染源及地下水流向。

3.地下障碍物勘察重点

地下障碍物的勘察，对基坑工程的顺利进行十分重要。在基坑开挖之前，要弄清基坑范围内和围护墙附近地下障碍物的性质、规模、埋置深度等，以便采取适当措施加以处理。勘察重点内容如下：

（1）是否存在旧建（构）筑物的基础和桩。

（2）是否存在废弃的地下室、水池、设备基础、人防工程、废井、驳岸等。

（3）是否存在厚度较大的工业垃圾和建筑垃圾。

（二）基础周围环境及地下管线等状况勘察

基坑开挖带来的水平位移和地层沉降会影响周围邻近建（构）筑物、道路和地下管线，该影响如果超过一定范围，就会影响其正常使用或带来较严重的后果，所以在基坑工程设计和施工中一定要采取措施，保护周围环境，将该影响控制在允许范围内。

为减少基坑施工带来的不利影响，在施工前要对周围环境进行调查，做到心中有数，以便采取有针对性的有效措施。

1.基坑周围邻近建（构）筑物状况调查

在大、中城市建筑物稠密地区进行基坑工程施工，宜对下述内容进行调查：

（1）周围建（构）筑物的分布及其与基坑边线的距离。

（2）周围建（构）筑物的上部结构形式、基础结构及埋置深度、有无桩基和对沉降差异的敏感程度，需要时要收集和参阅有关的设计图纸。

（3）周围建筑物是否属于历史文物或近代优秀建筑，或对使用有特殊、严格的要求。

（4）如周围建（构）筑物在基坑开挖之前已经存在倾斜、裂缝、使用不正常等情况，需通过拍片、绘图等手段收集有关资料，必要时请有资质的单位事先进行分析鉴定。

2.基坑周围地下管线状况调查

在大、中城市进行基坑工程施工，基坑周围的主要管线为煤气、上水、下水和电缆管道。

（1）煤气管道。应调查掌握的内容包括：与基坑的相对位置、埋置深度、管径、管内压力、接头构造、管材、每个管节长度、埋设年代等。

煤气管的管材一般为钢管或铸铁管，管节长度为4～6m，管径一般为100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、400mm、500mm。铸铁管接头构造为承插连接、法兰连接和机械连接；钢管多为焊接或法兰连接。

（2）上水管道。应调查掌握的内容包括：与基坑的相对位置、埋置深度、管径、管材、管节长度、接头构造、管内水压、埋设年代等。

上水管常用的管材有铸铁管、钢筋混凝土管或钢管，管节长度为3～5m，管径为100～2000mm。铸铁管接头多为承插式接头和法兰接头；钢筋混凝土管多为承插式接头；钢管多用焊接。

（3）下水管道。应调查掌握的内容包括：与基坑的相对位置、管径、埋置深度、管材、管内水压、管节长度、基础形式、接头构造、窨井间距等。

（4）电缆管道。电缆的种类很多，有高压电缆、通信电缆、照明电缆、防御设备电缆等。有的放在电缆沟内；有的架空；有的用共同沟，多种电缆放在一起。

对电缆应通过调查掌握的内容包括：与基坑的相对位置、埋置深度（或架空高度）、规格型号、使用要求、保护装置等。

3.基坑周围邻近地下构筑物及设施调查

如基坑周围邻近有地铁隧道、地铁车站、地下车库、地下商场、地下通道、人防、管线共同沟等，应调查其与基坑的相对位置、埋置深度、基础形式与结构形式、对变形与沉降的敏感程度等。这些地下构筑物及设施往往有较高的要求，进行邻近深基坑施工时要采取有效措施。

4.周围道路状况调查

在城市繁华地区进行基坑工程施工，经常会遇到邻近有道路的情况。这些道路的重要性各不相同，有些是次要道路，而有些则属于城市干道。这些道路一旦因为变形过大而遭到破坏，则会产生严重后果。为此，在进行深基坑施工之前应调查下述内容：

（1）周围道路的性质、类型、与基坑的相对位置。

（2）交通状况与重要程度。

（3）交通通行规则（单行道、双行道、禁止停车等）。

（4）道路的路基与路面结构。

5.周围施工条件调查

基坑现场周围的施工条件对基坑工程设计和施工具有直接影响，因此，事先必须加以调查了解。

（1）了解施工现场周围的交通运输、商业规模等特殊情况，了解在基坑工程施工期间对土方和材料、混凝土等运输有无限制，必要时是否允许阶段性封闭施工等，这些对选择施工方案有影响。

（2）了解施工现场附近对施工产生的噪声和振动的限制。如对施工噪声和振动有严格的限制，则影响桩型选择和支护结构的爆破拆除。

（3）了解施工场地条件，明确是否有足够场地供运输车辆运行、堆放材料、停放施工机械、加工钢筋等，以便确定是全面施工、分区施工，还是用逆筑法施工。

（三）施工工程的地下结构设计资料调查

主体工程地下结构设计资料是基坑工程设计的重要依据之一，应对其进行收集和了解。

基坑工程设计多在主体工程设计结束施工图完成之后，基坑工程施工之前进行，但为了使基坑工程设计与主体工程之间协调，使基坑工程的实施更加经济，对大型深基坑工程，应在主体结构设计阶段就着手进行，以便协调基坑工程与主体工程结构之间的关系。如地下结构用逆筑法施工，则围护墙和中间支承柱（中柱桩）的布置就需与主体工程地下结构设计密切结合；如大型深基坑工程支护结构的设计，其立柱的布置、多层支撑的布置和换撑等，皆与主体结构工程桩的布置、地下结构底板和楼盖标高等密切相关。

进行基坑工程设计之前，应对下述地下结构设计资料进行了解：

（1）主体工程地下室的平面布置和形状，以及与建筑红线的相对位置。这是选择支护结构形式、进行支撑布置等必须参考的资料。如基坑边线贴近建筑红线，则需选择厚度较小的支护结构的围护墙；如平面尺寸大、形状复杂，则在布置支撑时需加以特殊处理。

（2）主体工程基础的桩位布置图。在进行围护墙布置和确定立柱位置时，必须了解桩位布置。尽量利用工程桩作为支护结构的立柱桩，以降低支护结构费用，实在无法利用工程桩时才另设立柱桩。

（3）主体结构地下室的层数、各层楼板和底板的布置与标高，以及地面标高。根据天然地面标高和地下室底板底标高，可确定基坑开挖深度，这是选择支护结构形式、确定降水和挖土方案的重要依据。

了解各层楼盖和底板的布置，可方便支撑的竖向布置和确定支撑的换撑方案。楼盖局部缺少时，还需考虑水平支撑换撑时如何传力等。

（4）对电梯井落深的深坑，要了解其位置及落深深度，因为它影响支护结构计算深度的确定及深坑的支护或加固措施。

高层建筑施工中的基坑土方开挖施工地质勘察和环境调查

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