建筑工程施工中的深基坑支護施工技術管理

劉學安

（四川省第四建筑有限公司 四川德陽 618000）

0 前言

近年來深基坑施工技術大量應用于我國建筑工程，但由于深基坑施工技術存在受氣候和地質(zhì)環(huán)境條件影響顯著、受周圍環(huán)境因素影響較大、隨機性與施工風險性等特點，深基坑施工技術管理直接影響其應用效果，由此可見本文研究具備的較高現(xiàn)實意義。

1 建筑工程施工中深基坑支護技術特點及管理要點

1.1 特點分析

深基坑支護技術主要具備三方面特點：①受氣候和地質(zhì)環(huán)境條件影響顯著，千變?nèi)f化、性質(zhì)復雜的地下巖土很容易影響施工安全，因此具體施工必須做到實事求是、隨機應變；②受周圍環(huán)境因素影響較大。現(xiàn)代建筑工程多處于城市交通密集區(qū)，深基坑支護技術應用受到的地表高層建筑物、地下公共交通設施、地下管道等周圍環(huán)境影響必須得到重視，施工的質(zhì)量和安全會受到直接影響；③隨機性與施工風險性。受相對較長的施工周期影響，深基坑支護技術的應用很容易受到隨機性影響，這會導致安全事故、質(zhì)量事故無法有效發(fā)現(xiàn)和預防。在某些特殊環(huán)境下，復雜的施工流程往往會對工程的順利進展造成制約，而采用簡單明了的技術，不僅能夠迅速完陳作業(yè)，還會使工程質(zhì)量得到保證?；诖?，對深基坑支護技術進行深化了解，有助于提升管理質(zhì)量[1]。

1.2 管理要點

建筑工程施工中的深基坑支護技術，其施工要點主要為技術選擇、開挖作業(yè)、防水支護設置、制定突發(fā)事件處理預案等。其中，技術選擇主要是指根據(jù)工程的實際情況，從混合式擋土支護結構、重力式擋土支護結構、懸臂式擋土支護結構等作業(yè)方式中，選擇最合適的方法。以此充分結合不同技術的優(yōu)勢和特點，方可更好滿足建筑工程施工需要；開挖施工可實現(xiàn)基坑支護高度的降低，淺層的障礙物清除也可同時實現(xiàn)。在開挖過程中，為控制施工進度和效率，施工單位需要實時監(jiān)測維護結構，基坑開挖深度和開掘速度需基于基坑圍護結構情況進行控制，保證結構的安全穩(wěn)定；支護防水主要對象為地下水、地下雨水，一般采用基層排水井、基層滲水井等排水基層保護措施，如存在波動變化較大的基層水位，地基下降層污水處理準備工作必須得到重視，土質(zhì)條件的相應改善也不容忽視。如存在較為惡劣的環(huán)境，可采用玻璃止水墻或帷幕墻進行施工，同時還需要關注積水保護，必要時可采用建筑排水管管道堵塞法、管道疏導排水法避免建筑基坑受到建筑地下水侵襲；突發(fā)事件處理主要負責應對較高的施工復雜性，施工單位需具備較高安全防范意識，做好應急處理防范工作，以此應對各類突發(fā)事件，惡劣天氣、地下障礙物帶來的影響均需要得到重視，配合規(guī)范化的安全管理，深基坑支護技術即可更好服務于建筑工程施工[2]。

2 實例分析

2.1 工程概況

本文選擇了一個用于開發(fā)和研究的高層建筑項目。概述如下：該項目為普通剪力墻框架結構，建筑物一樓的實際高度達到4.15m，深基坑的建筑面積超過15000m2，建筑物總長度超過215m，總寬度的準確值為72.09m。此外，建筑物的地下室是樁基礎結構，由樁筏基礎作為單個結構支撐。在大面積內(nèi)，實際開挖深度超過120.18m，坑內(nèi)的實際開挖深度為12.319m。基坑的整體保護是在樁與鉆孔樁之間采用高壓旋轉(zhuǎn)射流樁防水簾的組合。在普通開挖區(qū)域中垂直安裝了一根鋼筋混凝土支撐，在井坑區(qū)域中垂直安裝了一根鋼筋混凝土。為了支撐兩側的土壤，經(jīng)過仔細計算，基坑的等級為一級。鉆孔灌注樁的基坑支護樁的橫截面直徑達到100cm，總數(shù)達到280個（其中276個是必需的，其余四個保留）。工程場地原為居民生活區(qū)，場地北側地下室、東側地下室、南側地下室、場地西側地下室設計范圍分別擁有5.6m、3m、8.4m、6.5m的冗余。場地土層主要包括層厚5.65m的中風化泥巖、層厚5.53m的強風化泥巖、層厚5.36m的卵石、層厚7.34m的黃褐色粉質(zhì)黏土、層厚2.76m的灰褐色粉質(zhì)黏土、層厚4.40m的雜填土。場地內(nèi)上層滯水穩(wěn)定在0.69～2.16m，絕對標高為20.19～23.57m，卵石層主要分布承壓水，承壓埋深、絕對標高分別為3.39m與18.93m，隨季節(jié)變化的承壓水位幅度為2.98～3.98m。工程擁有Ⅰ類的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，基坑工程重要性等級為一級。

2.2 基坑支護結構方案優(yōu)選

基于工程擁有的三層地下室結構、11.80m的承臺深度、16.50m的單體結構電梯井深度，為應對較大的基坑開挖深度、較為復雜的附近環(huán)境條件，工程采用“一層內(nèi)支撐+鉆孔灌注樁”作為主體方案。在支護樁體系選型中，支護方案選擇“內(nèi)支撐+排樁+上部放坡”的設計，沿基坑周邊布置鉆孔灌注樁，設置C30強度等級的鋼筋混凝土冠梁于支護樁頂，內(nèi)支撐構件采用由冠梁、局部角撐梁、對頂撐梁組成的平面支撐桁架，內(nèi)支撐立柱下部、上部分別采用φ800混凝土灌注樁、鋼格構，鋼筋混凝土底板與立柱樁連接處設置鋼板止水帶[3]。

2.3 施工風險管理

為保證工程施工的順利推進，施工單位在深基坑支護施工技術管理中投入了大量精力，施工風險管理便屬于其中代表，采用直接經(jīng)驗、魚刺圖分析等方法，對基坑危險源進行確認，由此可確定頂端事件為坍塌事故，中間事件包括坍塌發(fā)生、深基坑坍塌、施工錯誤、施工不合格、材料不合格、監(jiān)測不力、受力改變等，而底端事件則包括基坑開挖方案缺陷、臨界防護邊坡缺陷、未按工藝施工、坑外荷載影響、支護系統(tǒng)錯誤、質(zhì)量缺陷、疏忽大意、指揮錯誤、違規(guī)作業(yè)、人員安全距離不夠等。進一步采用圖1所示的故障樹分析法，以此明確系統(tǒng)概率及底事件重要度、建設深基坑工程故障樹系統(tǒng)、確定深基坑故障樹底事件概率、基于貝葉斯網(wǎng)絡進行改進分析、開展故障樹系統(tǒng)底事件與頂事件概率關聯(lián)度分析，最終可確定關聯(lián)度最大的底事件為指揮錯誤、疏忽大意、人員安全距離不夠、人員違規(guī)作業(yè)，其次則包括支護材料不合格、基坑開挖方案缺陷、施工質(zhì)量未達要求、模板支護系統(tǒng)錯誤、模板拆搭方案錯誤，因此工程針對性選用了深基坑支護施工風險應對策略，包括提高施工人員安全意識、多方復核論證技術方案、加強施工期間的觀測與監(jiān)測，深基坑支護施工最終得以安全完成。

2.4 施工細節(jié)把握

圖1 故障樹分析法應用流程

在施工項目的施工中使用深基坑支護施工技術時，必須注意施工細節(jié)，例如鉆孔樁施工，高壓旋噴樁施工和網(wǎng)噴施工。在市政工程的深基坑施工過程中，必須運用各種科學技術和管理措施不斷完善整個工程，從而提高整個深基坑施工的技術管理水平，確保深基坑施工的開展。從過去在深基坑施工中發(fā)生的安全事故總結，我們可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)事故是由于管理人員管理不善或技術操作不規(guī)范所致。提出了切實可行的深基坑施工管理計劃，在保證工程施工人員安全的前提下，加快了整個工程的施工速度，提高了施工效率。此外，我們還可以逐步將各種信息技術引入市政工程深基坑的施工管理中。通過使用施工現(xiàn)場管理系統(tǒng)來連續(xù)管理整個施工進度，嚴格規(guī)范施工技術人員的有效操作措施，并認真采取了一系列預防措施。其中灌注樁鋼筋籠子與鋼格構部分的焊接牢固性需得到保障，且施工過程需一并下入，采用4φ22鋼筋加固支撐樁鋼筋與格構柱，圖2為鋼筋籠與格構柱連接示意圖。

圖2 鋼筋籠與格構柱連接

基于圖2，支撐柱采用2φ16鋼筋作吊筋進行往孔中下鋼筋籠子與格構柱施工，以此保證二者順利到達設計要求標高處。具體的立柱施工需保證灌注樁鋼筋籠和鋼立柱焊接成一個整體，鋼筋籠軸線與鋼立柱各邊需做到嚴格垂直，在鋼筋籠正中間設置鋼立柱，垂直度偏差、中心偏差需分別控制在1/300、20mm內(nèi)，灌注樁的樁位偏差、垂直偏差需分別控制在1/200、20mm內(nèi)。為控制施工成本，施工單位在鉆孔灌注樁施工中也采取了一系列針對性手段，包括提高工效、減少浪費、加強質(zhì)量管理，施工設備的故障率降低、工程機械工作效率的提升、機械設備與人力資源的最優(yōu)配合、施工材料的合理配置與安排、設計與施工的統(tǒng)一均順利實現(xiàn)，旋挖成孔灌注樁施工工藝流程如圖3所示，由此可直觀了解深基坑支護施工技術的管理路徑，保證深基坑支護施工技術更好服務于工程建設。

圖3 旋挖成孔灌注樁施工工藝流程

3 結論

綜上所述，建筑工程施工中的深基坑支護施工技術管理需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的基坑支護結構方案優(yōu)選、施工風險管理、施工細節(jié)把握等內(nèi)容，則提供了可行性較高的深基坑支護施工技術管理路徑。為更好應用深基坑支護施工技術，BIM技術的引入和應用、工程結構大數(shù)據(jù)庫的建設同樣需要得到重視，二者可較好服務于深基坑支護施工技術的升級應用。