深基坑坑底地基承載特性檢測(cè)方案的優(yōu)化

尹劍

摘?要：深基坑屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程。在深基坑施工過(guò)程中，一般深度超過(guò)5米或地下室三層以上，采用的支護(hù)結(jié)構(gòu)是臨時(shí)的。因此施工存在很大的風(fēng)險(xiǎn)，必須采取有效的方案對(duì)地基的承載特性進(jìn)行檢測(cè)，并采取相應(yīng)的措施來(lái)防范施工風(fēng)險(xiǎn)，確保施工工程在較為安全的環(huán)境下進(jìn)行。本文針對(duì)深基坑相關(guān)工程案例進(jìn)行分析，提出了深基坑坑底地基承載特性檢測(cè)方案的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：深基坑;地基承載特性;檢測(cè)方案

隨著我國(guó)城市中高層、超高層建筑項(xiàng)目越來(lái)越多，一些施工項(xiàng)目因地基地質(zhì)條件較好，采用人工或天然地基作為基礎(chǔ)持力層設(shè)計(jì)成獨(dú)立基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)，不僅有效的節(jié)約了工程的造價(jià)，還可以有效的縮短建設(shè)工程的地基施工工期。但很多項(xiàng)目的天然地基承載特性由于沒(méi)有有效的檢測(cè)和驗(yàn)證手段進(jìn)行驗(yàn)槽和驗(yàn)收，導(dǎo)致很多建筑項(xiàng)目竣工后出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，如不均勻沉降、沉降量過(guò)大、開(kāi)裂、傾斜等現(xiàn)象。使工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量難以得到有效的保障。因此，地基承載特性檢測(cè)對(duì)于建筑工程項(xiàng)目的質(zhì)量控制有著非常重要的作用。深基坑工程一般底面積在27m2以內(nèi)，開(kāi)挖深度超過(guò)5m或地下室3層以上，或深度未超5m，但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及管線復(fù)雜的工程。下面本文以某建筑項(xiàng)目的深基坑工程施工為例，探討深基坑坑底地基承載力特性的檢測(cè)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

一、工程概況

該工程為住宅建筑項(xiàng)目。主樓建筑層數(shù)為地上13層，地下2層。該建設(shè)項(xiàng)目的深基坑開(kāi)挖深度約為9米，地下一層5m，地下二層近4m。裙房地下一層3.6m，地下二層3.8m。建筑基礎(chǔ)形式為樁基加閥板的形式，結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。工程建設(shè)參與方包括酒店、設(shè)計(jì)研究院、地質(zhì)工程勘察院、工程建設(shè)監(jiān)理公司、建設(shè)施工單位等。工程總體占地面積達(dá)6899m2。主樓改造面積2448m2。本工程為地下二層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，安全等級(jí)二級(jí)。主樓抗震等級(jí)為一級(jí)。主樓基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)標(biāo)高-9.9m，板厚1.45m，板底相對(duì)標(biāo)高-11m。工程維護(hù)結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)，支撐為豎向二道鋼筋混凝土水平支撐。該工程基坑?xùn)|側(cè)和北側(cè)為住宅區(qū)，距給水管15m。南側(cè)和西側(cè)為主干道，周圍有高壓電纜、污水管、雨水管等地下設(shè)施?；訄?chǎng)地較為平整，根據(jù)實(shí)地勘測(cè)，基坑地質(zhì)主要為粘性土和粉性土構(gòu)成，地基土屬于第四世紀(jì)全新及晚更新世沉積物。地下水主要為大氣降水形成的潛水，水位隨季節(jié)變化而變化。基坑存在承壓水層，開(kāi)挖后有承壓水突涌的可能性。應(yīng)采取相應(yīng)的降水措施。

二、綜合檢測(cè)試驗(yàn)方案的優(yōu)化

（一）選定試驗(yàn)方法、試驗(yàn)數(shù)量及試驗(yàn)承壓板

根據(jù)該工程的特點(diǎn)，地基承載特性檢測(cè)可采用載荷試驗(yàn)的方法。這種方法不受土層和巖層的類別的限制，雖然比較耗費(fèi)時(shí)間，但卻是最為直接、可靠的地基承載力特性的檢測(cè)方法。地基載荷試驗(yàn)可分為巖基、淺層平板和深層平板等幾種載荷試驗(yàn)方法。巖基載荷試驗(yàn)適用于確定完整或者破碎巖石地基的承載力和變形參數(shù);淺層地基載荷試驗(yàn)適用于淺層地基土、破碎巖石地基的承載力和變形參數(shù)的檢測(cè);深層地基土和大直徑樁端土的承載力和變形參數(shù)用深層平板載荷試驗(yàn)檢測(cè)。相關(guān)建筑地基檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每500m2不應(yīng)少于一點(diǎn)，總試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)不少于三點(diǎn)。所以本工程地基檢測(cè)數(shù)量選取三點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)試驗(yàn)的承壓板的尺寸對(duì)深度的影響也不同。一般承壓板的尺寸越大，影響的范圍就越深。所以承壓板盡量選取尺寸和面積較大的，但要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件和設(shè)備對(duì)承壓板的尺寸進(jìn)行確定，把試驗(yàn)荷載控制在可控范圍之內(nèi)。承壓板的面積不能小于0.25m2，而且要滿足試驗(yàn)中對(duì)剛度和強(qiáng)度等方面的需求。

（二）設(shè)計(jì)反力裝置

在載荷試驗(yàn)中，一般由反力裝置提供樁基或復(fù)合地基上的荷載。反力裝置的設(shè)計(jì)是否合理，直接影響試驗(yàn)的成本、整個(gè)過(guò)程成功與否以及結(jié)果的準(zhǔn)確性。載荷試驗(yàn)的反力裝置主要有錨樁橫梁反力裝置、地錨反力裝置、壓重平臺(tái)反力裝置和錨樁壓重平臺(tái)聯(lián)合反力裝置。錨樁橫梁反力裝置是將對(duì)稱的錨樁用錨筋與主梁或次梁連接，由錨樁提供反力。在試驗(yàn)過(guò)程中錨樁容易拔斷造成經(jīng)濟(jì)損失;壓重平臺(tái)反力裝置需要堆載鋼錠、鋼筋、混凝土預(yù)制塊、水箱等重物;錨樁壓重平臺(tái)聯(lián)合反力裝置在試驗(yàn)過(guò)程中安全性難以保證，容易引起錨樁的震動(dòng)和反彈。本工程主要選取地錨反力裝置，因?yàn)樵撗b置安裝簡(jiǎn)單、設(shè)備小巧，且成本較低。設(shè)計(jì)的地錨反力裝置采用四根錨桿對(duì)稱布設(shè)于試點(diǎn)中心的兩邊。為了降低沉降或隆起對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，將錨桿與承壓板的距離設(shè)置為大于2m。試驗(yàn)前應(yīng)提前仔細(xì)選擇地錨的施打地點(diǎn)，地錨地點(diǎn)的選取對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有著重要的影響。要確保選取的地點(diǎn)安全可靠，并能保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在試驗(yàn)工作開(kāi)展前要注意試驗(yàn)人員應(yīng)做好相應(yīng)的防護(hù)措施，保證試驗(yàn)的安全進(jìn)行。

（三）優(yōu)化后的綜合檢測(cè)試驗(yàn)方案

載荷試驗(yàn)的地錨施打地點(diǎn)要進(jìn)行測(cè)量放樣，并進(jìn)行清晰明確的標(biāo)注。根據(jù)試驗(yàn)要求將試驗(yàn)點(diǎn)的基坑開(kāi)挖到指定的高度后，保持基坑濕度和結(jié)構(gòu)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)不變。為了保持基坑的濕度可以鋪一層薄薄的水泥漿。并按照相關(guān)的施工要求和施工工藝在試驗(yàn)點(diǎn)中心周圍對(duì)稱排列并施打地錨。地錨要高出地面1.5m并應(yīng)用螺栓或者其他方式將錨頭與實(shí)驗(yàn)設(shè)備相連接和固定。等到漿液強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，才可以進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)。為了確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性，試驗(yàn)所用的設(shè)備使用前要進(jìn)行調(diào)試，保證其精度和測(cè)量誤差滿足試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)量程也要大于最大加載量的3倍。常規(guī)油壓千斤頂即可滿足相關(guān)的設(shè)計(jì)要求。為了避免使用混凝土塊后增加鋼梁的整體重量，可選用重量較輕的反力鋼梁，這樣既能夠滿足試驗(yàn)受力需要的強(qiáng)度和剛度，也便于鋼材的運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工。深基坑由于地處主干道周圍，所以試驗(yàn)和施工要避開(kāi)早晚高峰期，并安排吊車?？吭谏罨舆吷系某鞘兄鞲傻肋?。先用粗砂將深基坑坑底墊平，再應(yīng)用吊車將試驗(yàn)所需的各種重型設(shè)備、鋼梁、支撐結(jié)構(gòu)等吊設(shè)在坑底。然后應(yīng)用相關(guān)施工設(shè)備將試驗(yàn)設(shè)備架設(shè)就位。用鉆孔設(shè)備在試驗(yàn)點(diǎn)打四個(gè)樁孔，將基準(zhǔn)樁放入樁孔中并與承壓板進(jìn)行固定。將基準(zhǔn)梁架設(shè)在基準(zhǔn)樁上。試驗(yàn)應(yīng)用相關(guān)的儀器自動(dòng)加載和采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)人員根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行荷載換算。試點(diǎn)的沉降量由位移傳感器自動(dòng)測(cè)量得出。在檢測(cè)儀器投入試驗(yàn)前要對(duì)儀器進(jìn)行仔細(xì)的檢測(cè)，確保儀器的精度滿足相關(guān)規(guī)定的檢測(cè)要求。試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)果的評(píng)定均根據(jù)《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》中的內(nèi)容來(lái)進(jìn)行分析確定。試驗(yàn)人員要嚴(yán)格按照相關(guān)的試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行操作，嚴(yán)禁私自改動(dòng)試驗(yàn)流程和操作步驟。當(dāng)承壓板周圍明顯從側(cè)向擠出、沉降量明顯增大時(shí)，即可終止加載試驗(yàn)。

（四）試驗(yàn)結(jié)果分析

采用優(yōu)化后的綜合檢測(cè)試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)，大大提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和試驗(yàn)的成功率。沒(méi)有出現(xiàn)試驗(yàn)未完成地錨就被拔出的現(xiàn)象。由于試驗(yàn)點(diǎn)不少于三點(diǎn)，所以要對(duì)所有試驗(yàn)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合匯總分析。各個(gè)試驗(yàn)測(cè)值的極差不能超過(guò)平均值的30%。并取此平均值為該土層或巖層的地基承載力特征值。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)得出的數(shù)據(jù)在最大沉降量、殘余變形、最大試驗(yàn)荷載、設(shè)計(jì)地基承載力特征值等方面都存在明顯的差異。但平均值均符合相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。綜合分析試驗(yàn)結(jié)果，該工程項(xiàng)目的地基承載力特征值符合地質(zhì)勘探報(bào)告提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，滿足該工程的質(zhì)量設(shè)計(jì)要求。

綜上所述，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)基坑的實(shí)際情況，利用施工企業(yè)現(xiàn)有的相關(guān)設(shè)備，對(duì)深基坑坑底承載力特性檢測(cè)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使檢測(cè)結(jié)果更為精準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)深基坑檢測(cè)的各種需求。同時(shí)，采用地錨反力裝置進(jìn)行檢測(cè)，能夠節(jié)省檢測(cè)的時(shí)間和費(fèi)用，并適用于多種地形的檢測(cè)試驗(yàn)，值得在深基坑坑底承載力檢測(cè)試驗(yàn)項(xiàng)目中大力的進(jìn)行推廣。