基坑分级、浅基坑与深基坑支护方式、降水方法、案例分析

01基坑分类及特点

1）一级基坑：重要工程，支护结构与基础结构合一工程，开挖深度＞10m，临近建筑物、重要设施在开挖深度以内；开挖影响范围内有历史或近代优秀建筑、重要管线需严加保护；

2）三级基坑：开挖深度小于7m，且周围环境无特别要求时的基坑。

3）二级基坑：除一级和三级外的基坑属二级基坑。

1）地域性强：不同工程的地质和水文地质条件不同的地基中,基坑工程差异性很大。因此,深基坑开挖要因地制宜,根据本地具体情况,具体问题具体分析,而不能简单地完全照搬外地的经验。

2）个性强：对深基坑工程的分类,对支护结构允许变形规定有统一标准是比较困难的,应结合地区具体情况具体运用。

3）环境复杂：深基坑工程的开挖对周围的建（构）筑物容易产生影响。影响严重将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。

4）风险高：深基坑工程是个临时工程,安全储备相对较小,深基坑工程造价较高，一般不愿投入较多资金，因此风险性较大，一旦出现事故,将造成严重社会影响。

02一般基坑支护方式

一般基坑支护方式：适用于深度不大的三级基坑，可采用横撑式土壁支撑、短柱横隔板支撑、临时挡土墙支撑、斜柱支撑、锚拉支撑等支护方法。

03深基坑支护方式

深基坑支护的基本要求：

a、确保支护结构能起挡土作用,基坑边坡保持稳定；

b、确保相邻的建(构)筑物、道路、地下管线的安全；

c、不因土体的变形、沉陷、坍塌受到危害；

d、通过排降水,确保基础施工在地下水位以上进行。

排桩支护：开挖前在基坑周围设置砼灌注桩，桩的排列有间隔式、双排式和连续式，桩顶设置砼连系梁或锚桩、拉杆。施工方便、安全度好、费用低。直径0.6～1.1m的钻孔灌注桩可用于深7～13m的基坑支护，直径0.5～0.8m的沉管灌注桩可用于深度在10m以内的基坑支护,单层地下室常用0.8～1.2m的人工挖孔灌注桩。

土钉墙支护：天然土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉(亦称砂浆锚杆)并与喷射砼面板相结合，形成类似重力挡墙的土钉墙,以抵抗墙后的土压力，保持开挖面的稳定。也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙。

土钉支护施工工艺：⑴开挖工作面：土钉支护应自上而下分段分层进行，分层深度视土层情况而定，工作面宽度不宜＜6m，纵向长度不宜＜l0m。⑵喷射第一层砼：为防止土体松弛和崩解，须尽快做第一层喷射砼，厚度不宜＜40～50mm。喷射砼水泥用量≧400kg/m3。⑶土钉成孔：土钉成孔直径70～120mm、向下倾角15～200。⑷安设土钉、注浆：土钉有单杆和多杆之分，单杆多为Φ22～32mm的粗螺纹钢筋，多杆一般为2～4根Φ16mm钢筋。采用灰浆泵注浆，土钉注浆可不加压。⑸挂钢筋网、喷射砼面层：钢筋网通常直径Φ6～10、间距200～300mm，与土钉连接牢固。钢筋与第一层喷射砼的间隙≧20mm。设置双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被覆盖后铺设。砼面板厚度50～100mm。

锚杆支护：是在未开挖的土层立壁上钻孔至设计深度，孔内放入拉杆，灌入水泥砂浆与土层结合成抗拉力强的锚杆，锚杆一端固定在坑壁结构上，另一端锚固在土层中，将立壁土体侧压力传至深部的稳定土层适于较硬土层或破碎岩石中开挖较大较深基坑，邻近有建筑物须保证边坡稳定时采用。

锚杆支护施工工艺：⑴造孔：包括钻机就位、施钻成孔、清孔三个作业步骤。造孔须干钻，严禁水钻；考虑沉渣厚度，孔底应超钻30～50mm；成孔后高压风清洗孔壁，以保证砂浆与孔壁的粘结力。⑵ 锚杆的制作与安装包括下料、除锈防腐、焊接导向锥、绑扎、入孔六个步骤。拉杆常用钢管、粗钢筋或钢丝束、钢绞线制成的锚索。锚索预留长度为1- 1.5m，锚固段间隔1-2m设置隔离架和紧箍环，中心布置灌浆管；自由段外套塑料管，前端切实作好隔浆措施。⑶ 灌浆基坑锚杆常采用埋管式灌浆的一次灌浆法，即由孔底向上有压一次性灌浆,压力≧0.6～0.8MPa，砂浆至孔口溢满为止，注浆管不拔出；当土体松散或岩石破碎易发生漏浆时采用二次灌浆法。⑷预应力张拉及封锚：与结构施工预应力张拉及封锚工艺相同。

锚杆支护施工流程：

挡土灌注桩与土层锚杆结合支护：桩顶不设锚桩、拉杆,而是挖至一定深度,每隔一定距离向桩背面斜向打入锚杆,达到强度后,安上横撑,拉紧固定,在桩中间挖土,直至设计深度，适于大型较深基坑,施工期较长,邻近有建筑物,不允许支护、邻近地基不允许有下沉位移时使用采用。

钢板桩支护：当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时，采用板桩作为支护结构，既可挡土、防水，还可防止流砂的发生。板桩支撑可分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩。常用的钢板桩为U型钢板桩，又称拉森钢板桩。

地下连续墙支护：先建造钢筋砼地下连续墙,达到强度后在墙间用机械挖土。该支护法刚度大、强度高,可挡土、承重、截水、抗渗,可在狭窄场地施工,适于大面积、有地下水的深基坑施工。

挡墙＋内撑支护：当基坑深度较大，悬臂式挡墙的强度和变形无法满足要求、坑外锚拉可靠性低时，则可在坑内采用内撑支护。它适用于各种地基土层，缺点是内支撑会占用一定的施工空间。常用有钢管内撑支护和钢筋砼构架内撑支护。

钢管内支撑：钢管支撑一般采用Φ609钢管,用不同壁厚适应不同的荷载.钢管支撑的形式为对撑或角撑,对撑的间距较大时,可设置腹杆形成桁架式支撑。

钢筋砼内支撑：钢筋砼内支撑刚度大、变形小,能有效控制挡墙和周围地面的变形。它可随挖土逐层就地现浇,形式可随基坑形状而变化,适用于周围环境要求较高的深基坑，平面尺寸大的内支撑应在交点处设置立柱,立柱宜为格构式柱,以免影响底板穿筋,立柱下端插入工程桩内≥2m,否则应设置专用的桩基础。

04基坑降水方法

明沟加集水井降水：明沟加集水井降水是一种人工排降法。它主要排除地下潜水、施工用水和天降雨水。在地下水较丰富地区，若仅单独采用这种方法降水，由于基坑边坡渗水较多，锚喷网支护施工难度加大。因此，这种降水方法一般不单独应用于高水位地区基坑边坡支护中。

轻型井点降水：轻型井点降水，是一种基坑降水施工工法，沿基坑四周每隔一定间距布设井点管，井点管底部设置滤水管插入透水层，上部接软管与集水总管进行连接，集水总管为Φ150钢管，周身设置与井点管间距相同的Φ40吸水管口，然后通过真空吸水泵将集水管内水抽出，从而达到降低基坑四周地下水位的效果，保证了基底的干燥无水。

喷射井点降水：喷射井点降水也是真空降水，是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水(喷水井点)或压缩空气(喷气井点)形成水汽射流，将地下水经井点外管与内管之间的缝隙抽出排走的降水。

电渗井点降水：应用电压比降使带负电的土粒向阳极移动（即电泳作用），带正电荷的孔隙水则向阴极方向集中产生电渗现象。在电渗与真空的双重作用下，强制粘土中的水在井点管附近积集，由井点管快速排出，使井点管连续抽水，地下水位逐渐降低。而电极间的土层，则形成电帷幕，由于电场作用，从而阻止地下水从四面流入坑内。

在渗透系数小于0.1m/d的粉质粘土中降水施工的情况下可以采用本施工工艺标准。

管井井点降水：管井井点就是沿基坑每隔20~50m设置一个管井，每个管井单独用一台水泵（潜水泵、离心泵）不断抽水来降低地下水位。用此法可降低地下水位5~10m，适用于土的渗透系数较大（K=0.1~200m/d)且地下水含量大的砂类土层中。

深井井点降水：深井井点降水是基坑支护中应用较多的降水方法，它的优点是排水量大、降水深度大、降水范围大等。对于砂砾层等渗透系数很大且透水层厚度大的场合，一般用轻型井点和喷射井点等方法不能凑效，采用此法最为适宜。

案例介绍

01项目简介

本项目基坑开挖深度9.5米，与邻近滨江花园小区的距离在开挖深度以内，基坑范围内有一个箱涵，按其分类标准属于一级基坑，当时基坑正处于雨季施工，基坑施工风险大，应重点监控基坑的稳定性，确保基坑无重大风险。

02风险分级管控

1、基坑安全风险辨识

基坑安全专项方案编制前由技术总工牵头，组织各部门开展基坑风险辨识工作，要求全员参与，从人、机、环、管方面全面识别，并形成安全风险清单。要针对各阶段施工识别重大危险源并制定管控措施。

土方开挖：主要安全风险是挖掘机交叉作业、安全间距、站位等是否符合要求，碴土运输车辆进出管理，管理不善容易造成设备及车辆伤害事故。

边坡支护：通过对己发生的基坑事故的整理和总结，发现基坑失稳的主要原因为基坑支护结构边线、基坑坑底隆起和基坑流砂等因素造成。因此基坑支护施工质量非常关键，每一道工序都需要验收合格。

基坑降排水：深基坑安全事故中，约90％的事故与水压力有关，在施工过程中要对水有正确的认识并给予高度的重视。水压力会使土体产生渗流现象，渗流会破坏土体：一是在渗流力的作用下，土体颗粒流失或局部土体产生移动；二是由于渗流作用水压力发生变化使土体或结构物失稳。故要高度重视基坑排水问题。

基坑监测：基坑从开挖至基坑回填期间都必须对基坑进行监测，基坑监测需对支护结构和周边环境进行监测。基坑监测对基坑支护状态进行及时预报，通过对监测数据的分析，可确保基坑内的人、机、物的安全，也可为后续工作提供可靠的保障。然而，实际施工中，管理人员为降低基坑运行成本，往往未请第三方单位基坑进行实时监测，当基坑一旦出现变形预警值时，往往会错过最佳抢险时间，从而造成巨大的经济损失。本项目需要第三方检测机构时时监测。

2、安全风险空间分布图

全面识别基坑安全风险后，针对各风险进行评价，确定风险等级并绘制现场风险空间分布图，重点区域重点监控。

3、建章立制、落实责任

总承包首先要做的就是把制度健全完善，总包是制定机构，分包是执行机构，目的是实现每项工作的流程化管理模式，好比政府行政办事机构，必须具备所有条件才能办理，正所谓走流程，这样大大减轻总包的工作负担，同时规范分包行为。而安全部门更多是监督流程的合规合法性，对“走后门”实施警告、整改、处罚等一系列措施。譬如：

基坑施工设备管理（流程）：制定设备管理制度并发文交底（总包）→设备进场申请（分包） →设备进场验收、登记台账（总包） →设备使用检查（总包） →设备隐患整改、维护保养（分包） →设备出场申请（分包） →设备出场检查、台账更新（总包）

如果每个流程管控到位，设备使用安全风险将得到控制，事故也就可以避免。举一反三，每项工作都要制定标准的流程，重点就是督促各流程执行。

而作为总承包要划分安全管理的责任界面（即：“谁来管、管什么、怎么管、承担什么责任”)，将工区长、班组长纳入到重点管理对象。

4、安全技术管理

基坑施工前应编制安全专项施工方案，并审定是否需要专家论证，本项目基坑属于专家论证范畴，因此方案通过公司审批并经总监理工程师签字确认后，还需要通过专家评审符合相关设计要求才能进行施工。

对于地方有特别要求的，还需要咨询当地质量安全监督站，本项目需要提前报当地质量安全监督站介入，最后需要提交专家验收表。（无施工许可证，需建设单位申请提前介入，降低无证施工风险及后期手续办理困难），（专家评审意见需要书面回复并最终得到专家签字认可方可有效）

基坑施工阶段要按照方案监督执行，安全员要熟悉方案图纸设计要求，联合质量部加强监督，对不符合方案要求的立即制止并整改。

土方开挖：重点关注开挖顺序，开挖坡度，严禁超挖；

基坑边坡支护：根据支护形式重点监督支护质量，本项目重点关注钢筋的间距、搭接、喷浆厚度、坡顶位移监测；

基础施工：重点关注基坑降排水、周边环境、基坑监测；

地下室结构施工：重点基坑降排水、基坑监测、临边洞口及交叉作业防护；

基坑回填：重点监督回填顺序、交叉作业、文明施工。

基坑从开挖至回填整个施工期，都要严格按照方案执行，方案就是最好的指导手册，否则一个环节出现问题且未得到解决，那就埋下了一个隐患。多个这样的隐患一旦发生连锁反应就造成事故的发生。（本项目基坑坡顶、二级放坡平台钢筋搭接不满足方案要求；基坑底排水沟、集水井施工滞后，排水不畅，基坑底长期泡水）

5、基坑开挖工艺流程

以本项目为例：东、西、北面土方开挖流程

放线→放出边坡开挖边线→开挖第一级坡至缓台→人工修坡→绑扎面层钢筋→喷射混凝土面层→开挖第二级坡至坡底→绑扎面层钢筋→喷射混凝土面层

以本项目为例：南面土方开挖流程

放线→放出边坡开挖边线→开挖至第一道锚杆→钻孔→插入锚杆→注浆→绑扎面层钢筋→喷射混凝土面层→开挖至第二道锚杆→钻孔→插入锚杆→注浆→绑扎面层钢筋→喷射混凝土面层，以此类推开挖至边坡底

6、基坑开挖过程管控重点

临边防护

基坑施工深度超过 2m 的必须有符合防护要求的临边防护措施，也可以是定型化、标准化护栏。

排水措施

基坑开挖过程中，应严格控制水位。在基坑施工过程中，将水压力分为两类：一是地表承压水；二是承压水。为保证基坑安全施工运行需对其采取预防和控制措施。对于地表水，常在坡顶进行约2m的硬化处理，在坡壁上设置泄水孔，并在坡顶和坡脚砌筑排水沟对雨水进行疏导，防止雨水长期浸泡坑底土层，破坏土体结构，导致土体失稳；对于承压水，则需采用降水措施，降水的主要作用是降低地下水位减少承压水头对基坑底板的顶托力，防止坑底产生突涌现象。降水过程中，易导致周边建筑物的下沉开裂， 因此在基坑开挖过程中，应该严格控制承压水水位，禁止超降。

坑边荷载

（1）基坑边缘堆置建筑材料等，距槽边最小距离必须满足设计规定，禁止基坑边堆置弃土，施工机械施工行走路线必须按方案执行。

（2）各类施工机械施工与基坑、边坡的距离小于规定时，应对施工机械作业范围内的基坑支护、地面等采取加固措施。

安全通道：基坑作业时必须及时搭设专供作业人员上下的安全通道，安全通道可根据基坑开挖和支护形式合理选择，作业人员不得攀爬临时设施。通道的设置，在结构上必须牢固可靠，数量、位置上应符合现场安全要求。

机械设备安全作业：土方施工机械应由项目部联合检查验收合格后方可进场作业，并对所有进场机械设备登记造册，统一管理，定期更新。操作人员应持证上岗，遵守安全技术操作规程。施工时应遵循自上而下的开挖顺序，严禁先切除坡脚，并不得超挖。同时较多施工组同时施工容易造成机械打架、施工混乱等场面。为保证机械设备安全高效运行，必须全程监控。

7、基坑监测重点

监测内容：基坑工程监测可按基坑侧壁安全等级（分为一、二、三级）选择监测项目，具体分为：支护结构位移；周围建筑物、地下管线变形；地下水位；桩、墙内力；锚杆拉力；支撑轴力；立柱变形；地体分层竖向位移；支护结构界面上侧向压力。本项目重点监测支护结构及周围建筑物位移。

监测点布置：监测点的布置应满足监控要求，深基坑工程应进行水平和垂直位移监测，并符合下列要求：布点要求：开挖深度不超过7米的三级基坑，监测点间距≦20米；开挖深度超过7米的一、二级基坑，监测点间距≦10米；每一典型坡段不少于3个监测点。水平位移监测包括：位移量、位移速率和方向。本项目按要求共设置26个监测点。

监测注意事项：（1）监测项目在基坑开挖前应测得初始值，且不应少于两次。（2）各项监测的时间间隔可根据施工进程确定。当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加密观测次数。当有事故征兆时，应连续监测。（3）深基坑工程进行水平和垂直位移监测应在施工前进行一次，施工期每天监测不少于一次；监测过程中发现监测对象变形发展较快则应增加监测次数。

本项目监测周期及次数：1）、开挖期间，开挖面深度小于5m时，每2天监测一次；开挖面深度5～10m时，每1天观测一次；开挖面深度>10m时，每12小时监测一次。雨天（中雨）以上，监测频率加密一倍。2）、地下室底板浇注后7天内，每1天观测一次；底板浇注后7～14天内每2天监测一次；底板浇注后14～28天内，每3天监测一次；底板浇注后28天以上，每5天监测一次。雨天（中雨）以上，监测频率加密一倍。3）、遇特殊情况（如变形出现突变或出现险情）时，每2小时观测1次，必要时连续观测。4）、地下室顶板施工完成，并进行侧边回填土后，可停止观测。

监测预警：基坑工程监测必须有基坑设计方确定监测报警值，基坑监测项目的监控报警值应根据监测对象的有关规范及支护结构设计要求确定。

来源：环资观察