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浅谈岩质地基深基坑工程开挖及边坡防护施工

文档作者：张龙张凯阳王伟文档来源：中建三局第二建设工程有限责任公司		点击数：	更新时间： 2022年12月13日
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浅谈岩质地基深基坑工程开挖及边坡防护施工
张龙张凯阳王伟
中建三局第二建设工程有限责任公司
施工技术
摘要：随着市政项目的不断增多，深基坑工程施工也越来越
常见。本文结合市政工程地下管线工程施工特点，通过在一汽大
众市政项目施工过程中的实践，基于深基坑工程，总结了本项目岩
质基坑的开挖方式及支护措施，以提高深基坑工程的施工水平，采
用经济、合理、高效、安全的施工方式进行深基坑工程施工，为以后
类似工程提供了可借鉴的依据。
关键词：深基坑；岩质地基；挖；支护
1 工程概况
一汽-大众（青岛）华东生产基地配套市政项目（简称“一汽大
众市政项目”）位于山东省即墨市城区北部青岛汽车产业新城，根
据地质勘查情况以及实际开挖情况，地质结构为第四系全新统素
填土（Q/4ml/），下伏八亩地组安山岩（KQb)。一汽大众市政项目为
市政道路工程，含解放大道和智水路两条市政道路，其中智水路为
次干路，机动车道宽15m，定线长度为3.75km，解放大道为主干路，
机动车道宽23m，定线长度为2.96km。施工范围包括市政管线等
在内的多项施工内容。管线工程开挖深度范围约为4m到13m。
1.1 工程勘察
根据勘察报，地质情况如下所示：
①层为素填土，两条道路素填土平均厚度为0.93m和1.83m；②
表层底部均为安山岩层，主要为强风化安山岩层和中风化安山岩
层，局部有微风化安山岩层
1.2 施工难点分析
本工程开挖深度较深，最深可达13m，强风化安山岩层和中风
化安山岩层，需要进行爆破施工，存在较大的安全风险和管理难
度，部分微风化安山岩层爆破施工效率较低，爆破效果较差。由于
深基坑紧靠建筑物、原有道路，爆破施工控制难度大，危险性较高。
最大坡度不超过1:1，施工场地狭窄，施工组织难度大。
道路沿线存在一定数量的障碍物，受外部因素影响，障碍物拆
迁工作持续时间较长，导致部分路段基坑暴露时间过长，安全隐患
较大。
1.3 主要技术措施
1.3.1 爆破施工
根据本工程地质条件，充分对比各种常用的岩质地基施工方
法，采用分层小台阶微差浅孔松动控制爆破和静态爆破相结合的
爆破方法施工。其中静态爆破主要用于临近建筑物和构筑物的路
段，对于存在微风化层安山岩的路段采用分层多次爆破。
微差爆破采取孔内延时爆破技术，根据单段最大药量，实行排
间或孔间微差，按预定起爆顺序起爆。若雷管段数不足，则采取孔
内外结合的方法延时，段与段之间的微差时间不小于50ms。起爆
网络采取非电导爆系统，环形闭合网络。该爆破方法具有降低爆
破地震效应、改善破碎质量、减少后冲等特点。
静态爆破是钻孔后，在静态爆破剂的作用下，使岩石胀裂、产
生裂缝，再用破碎锤解小，达到开挖的目的。在爆破过程中无振
动、无飞石、无噪音、无污染。主要运用在深基坑临建建筑物和其
他构筑物的路段，起到降低施工影响的作用。
1.3.2 边坡防护措施
(1)结合本工程实际情况，根据《给水排水管道工程施工及验
收规范》（GB50268-2008）确定基坑开挖边坡坡度。其中表层杂填
土和粉质粘土采用挖掘机进行开挖，开挖时按照1:1.0进行放坡；基
坑开挖采用分层开挖的方式进行开挖，原则上每层3m左右，每层
之间设台阶；土质地基和强风化岩采用挖掘机进行开挖，按照1:
0.75 放坡；中风化、微风化岩层使用炸药爆破施工，按照1:0.35
放坡。
(2)沟槽开挖过程中采用破碎锤进行修坡，将松动、凸出的岩石
破碎掉。避免沟槽开挖完成后，进行管道施工时落石伤人。由于
在沟槽回填时，大块、凸出的岩石将影响压实机械作业，导致局部
回填材料不密实，故在边坡修护时应同时把松石和凸出的岩石破
碎掉。
(3)在强风化岩和中风化岩边坡上进行钢丝网防护。考虑到项
目地质情况较好，且该防护主要起防止碎石滑落的作用，因此对常
规的主动防护网（GER1）配置进行优化，将镀锌钢丝网改为不锈钢
钢丝网，孔径3cm×3cm，丝径2.5mm，规格12m×10m；锚杆由钢丝绳
锚杆优化为25cm长直径12mm的钢筋，埋置深度20cm，外漏5cm；
灌浆采用1：2.5水泥砂浆。优化后的主动防护网结构配置：钢丝绳
网、钢筋锚杆、支撑绳、缝合绳。施工流程为：放线→钻孔→清孔→
安装锚杆→灌注→安装纵横向支撑绳→挂网→张拉→缝合→
验收。
2 施工工艺流程
2.1 爆破施工
2.1.1 前期准备工作
(1)手续准备。由于爆破作业是国家严格控制管理的行业，在
开始爆破前，必须和当地有关部门取得联系，以便获得当地公安部
门的批准，并办理相关证件。这些证件包括《爆炸物品使用许可
证》、《爆炸物品购买证》、《爆炸物品运输证》和《爆炸物品安全贮存
许可证》。
完全遵守当地各级管理部门在处理、运输、储存、控制和使用
爆炸物品的一切法律和规章制度。爆炸物品必须到当地公安部门
指定的地点购买，并按指定线路使用专用车辆运输爆炸物品，严禁
任何单位和个人从其他渠道购买爆炸物品。
(2)施工现场准备。①准备现场所需各种标识、标志、警戒物
品；②施工时要求人员和机械设备按时到达现场指定位置，明确各
种爆破作业人员的职责；③各种施工机械及仪器设备，在施工前进
行检查，确保机械性能良好；
（3）施工技术准备。①做好测量控制点的复核工作。②进行
现场实际勘察，对爆破中易出现问题的事项做好风险评估。③按
照工程的特点和难点，制定相应爆破施工和安全保证措施，并编制
应急预案。④施工前组织技术人员和与该工程有关的施工人员以
及爆破人员作书面技术交底。
2.1.2 钻孔
(1)管沟钻孔前，工程师应向钻机操作手进行交底，明确钻孔深
度，间距与排距，便于取得较好的爆破效果。
(2)对于当天不能进行爆破的钻孔，要用编制袋或方便袋装草
堵塞炮孔孔口，并清理孔口附近的石渣。
2.1.3 装药
(1)装药准备。爆破队对当天欲进行爆破的炮孔数目要清楚，
备足当天使用的各种爆炸物品数量及现场需要的爆破仪器、仪
表。装药前应对需爆破管沟附近的人员、设备进行清理，爆破员要
用木质或竹质炮杆检查炮孔的孔深、孔向、是否有水等情况。
(2）装药。装药作业时，必须按照设计单孔装药量控制装药；装
药过程中孔内炸药引爆雷管必须牢固的植入药包中，不应拨出或
硬拉起爆药包中的导爆管、雷管导线，严防因脱落而造成盲炮；
2.1.4 孔口堵塞
所有炮孔装药后，由专人负责用粘土进行连续堵塞，用竹竿轻
轻捣实，保证填塞长度；同时堵塞时保护起爆网路。
2.1.5 网络联接
爆破网路的连接必须在工作面的全部炮孔堵塞完毕，无关人
员全部撤离现场后，由专职人员开始连接，连接时要求由远处向起
爆点依次进行。
2.1.6 孔口覆盖
285
万方数据
装饰装修天地
孔口覆盖采用橡胶条编制的炮衣进行。既保证爆破气体的泄
露，又保证爆渣不飞散。
2.1.7 爆后检查
(1）爆破后检查等待时间。管沟爆破后应超过15分钟，方准许
检查人员进入爆破作业地点进行检查。
(2)爆破后检查内容。①确认有无盲炮。②台阶爆破时检查爆
堆是否稳定，有无危石、危坡。③爆破危害影响范围内的设备、设
施、建筑物、构筑物的损坏情况。
(3)处理。检查人员发现盲炮及其它危情应及时上报处理，处
理前应在现场设立危险标志，并采取相应的安全措施，无关人员不
得靠近。发现残余爆炸物品应收集上缴，集中销毁
2.2 基坑开挖设计
2.2.1 开挖深度的确定
基坑开挖深度根据图纸进行详细计算，管底流水标高扣除管
道壁厚及管底基础厚度后为槽底标高，对于地质条件不够密实的
路段，需通过试验段确定预留的压虚厚度。
2.2.2 槽底宽度确定
根据《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008），
选择适当槽底宽度。需要注意的是，检查井处及管道连接处需开
挖工作坑，具体数据可查阅上述规范，总体原则是工作坑“应满足
操作人员和连接工具的安装作业空间要求，并便于检验人员的检
查”。
2.2.3 边坡坡度选择
根据相关规范，并结合现场实际情况，在确保安全的情况下选
择边皮形式：(1)表层杂填土和粉质粘土采用挖掘机进行开挖，考虑
到土方运输和管线施工将不可避免的在坡顶产生动荷载，开挖时
按照1:1.0进行放坡。(2)基坑开挖采用分层开挖的方式进行开挖，
原则上每层3m左右，每层之间设2m宽台阶。土质地基和强风化
安山岩采用挖掘机进行开挖，按照1:0.75放坡，中风化、微风化岩层
使用炸药爆破与液压锤破除结合施工，按照1:0.35放坡。
2.2.4 边坡修整
沟槽开挖过程中采用破碎锤进行修坡，将松动、凸出的岩石破
碎掉。避免沟槽开挖完成后，进行管道施工时落石伤人。由于在
沟槽回填时，大块、凸出的岩石将影响压实机械作业，导致局部回
填材料不密实，故在边坡修护时应同时把松石和凸出的岩石破
碎掉。
2.2.5 边坡防护
在强风化岩和中风化岩上挂成品钢丝网，防护网结构配置：钢
丝网、锚杆。
(1)施工流程为。放线→钻孔→清孔→灌浆→安装锚杆→挂网
→验收。
(2)材质要求。采用不锈钢丝网，孔径3cm×3cm，丝径2.5mm，规
格2m×10m；锚杆采用25cm长直径12mm的钢筋，埋置深度20cm，
外漏5cm；灌浆采用1：2.5水泥砂浆。
(3)施工要点。①现场采用GPS定位，按照锚杆间距放线，用红
色喷漆做好标记；②采用小型钻孔机具按照1m×1m的锚杆间距在
强风化岩和中风化岩上打眼，孔深20cm，直径1.5cm，钻孔机具用电
由柴油发电机供电，钻孔完成后，用铁丝和水枪清除孔内碎渣；③
清孔完成后，在孔内塞入少量1:2.5水泥砂浆，然后插入锚杆，砂浆
用量应确保填实锚杆与孔洞的缝隙；④水泥砂浆产生强度后张挂
钢丝网，相邻两张钢丝网间应搭接20cm宽，钢丝网与锚杆用16#铁
丝绑扎牢固。
2.2.6 基坑监测变形
根据沟槽开挖的深度、开挖的特点、所处的周边环境条件及设
计人员的要求，沟槽开挖监测项目拟设置以下几项：
(1)边坡位移。设置观测点的距离不大于25.0m。基坑开挖前
测量两次初始值，开挖时每2天观测1次，并做好记录。数据处理：
根据每次测量数据绘制基坑整体变形曲线图，并对各观测点变化
情况进行分析比较。有异常情况及时反馈给设计人员。
(2)地面沉降变形。周围地面沉降、临近地上、地下设施变形等
的监测。观测点设在重要部位，并设专人测量记录，对异常情况及
时报告给设计人员。
仪器设备：选用自动精密水准仪。
监测要点：监测时应严格按国家三等水准测量规范进行。沉
降点间距为15-20m。
检测频率：在施工过程中，测量频率为2次/周。土方开挖后即
需测量。必要时应根据监测数据的变形情况随时调整监测频率。
完工后，可减至1次/月。
地表沉降极限值：H*0.6％(H开挖深度）。
地表沉降报警值：H*0.6％*75％（H开挖深度）。
观测与数据处理：地表沉降量测应随施工进度进行，并按开挖
部位、步骤，及时监测，将各沉降点沉降值汇总成沉降变化曲线。
(3)巡视观测。安排人员对已开沟槽巡视观察，发现沟槽边坡
存在安全隐患部位，立即支护，并设置安全警示标志，对现场车辆
进行导行，防止事故进一步扩大，隐患消除后，恢复道路正常交通；
以上工作完成后，安排专人对沟槽和排水设备进行看护，发现问题
及时上报、解决。
(4)地下管线沉降监测。针对施工范围内及较近周边存在地下
管线及构筑物的监测，按国家二等水准测量规范引测其高程，并定
期进行联测，检测基准点的稳定情况。每次测试时，将沉降监测点
与基准点之间形成一条Ⅱ等闭合线路。各测点初始值均取三次测
试的平均值。观测结果采用计算机进行严密平差计算，保证水准
路线闭合差≤±0.3√N（mm）(N为测站数)。
(5)地下管线变形观测。测点布置：按照地下管线位置图，找到
地下管线的具体位置，在检修井等处的管面标注记号作为观测
点。埋设φ150mm的钢管，钢管长度略小于覆盖土的厚度，并加盖
板将观测点盖住，以保护观测点，如下图。长距离没有检修井的段
落或不宜开挖的地方，用钢筋直接打入地下。量测方法：几何水准
测量，监测精度：1mm。
(6)初始数据采集阶段。根据沟槽施工进程，对各测试项目进
行2次初始数据的采集，保证初始数据准确、连续、可靠。
(7)监测周期与频率。根据围护结构施工进程，对各测试项目
进行2次初始数据的采集，保证初始数据准确、连续、可靠。
监测周期：开始时间为工程正式开始时间，结束时间为垫层施
工完毕时间监测频率设置原则上做到一日一测，具体监测频率可
视监测信息反馈结果进行适当调整。具体实施时针对现场的施工
步骤，尤其在开挖期间，根据开挖段区分重点监测区和非重点监测
区，重点监测区按上述原则确定监测频率，视变形情况、或遇险情
时加密监测频率，非重点监测区在上述原则的基础上适当减少监
测频率。监测频率根据实际施工和变形情况作调整。遇数据异常
或现场出现异常时加密监测频率，确保安全。具体监测频率根据
沟槽工程施工进度和沟槽变形情况作适当的调整
(8)报警值的确定原则
①沟槽周围地表变化值3-5mm/d作为预警值；
②满足监测对象的安全要求，达到预警和保护的目的；
③满足各监测对象的各主管部门提出的要求；
④满足现行规范、规程的要求；
⑤在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因数，减
少不必要的资金投入。
3 结束语
以上所述就是本工程深基坑施工中主要的施工方法和措施，
通过采取先进、合理的爆破施工工艺，详细设计了基坑开挖尺寸、
边坡坡度以及基坑防护措施等技术措施，配合性能良好的设备，保
证了工程竣工和工期的要求，基坑工程完成后，根据对基坑边坡几
何尺寸进行的测定，基坑边壁稳定，基坑四周建构筑物均未受到
影响。
参考文献：
[1] GB 50268-2008.给水排水管道工程施工及验收规范[S].
[2] JGJ 311-2013建筑深基坑工程施工安全技术规范[S].
[3] JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规程[S].
[4] GB 50497-2009.建筑基坑工程监测技术规范[S].
[5] GB T12897-2006.国家一、二等水准测量规范[S].
[6] GB 12898-2009.国家三、四等水准测量规范[S].
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