復(fù)雜環(huán)境下深基坑支護(hù)工程的施工方案優(yōu)化

王爭光

（中國鐵工投資建設(shè)集團(tuán)有限公司城市建設(shè)分公司，北京 100070）

0 引言

深基坑支護(hù)技術(shù)作為建筑工程項目施工的重要組成部分，可全面提升建筑工程項目的施工安全與施工穩(wěn)定性[1]。隨著城市建設(shè)進(jìn)程的加快，城區(qū)建筑物以及地下室工程施工規(guī)模不斷擴(kuò)大，越來越多緊靠商業(yè)樓的地鐵工程建設(shè)開通，為此需要采用高質(zhì)量的基坑支護(hù)技術(shù)來保障建筑工程項目的施工安全[2]。通常情況下，基坑工程項目周邊的地基土主要是由人工土層、粉土層以及黏土層構(gòu)成，在對松散物構(gòu)成的土層進(jìn)行基層開挖期間，若未能保障基坑開挖的穩(wěn)定性，一旦地下水埋深度較淺時，水壓力將直接作用基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，繼而導(dǎo)致基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)側(cè)向變形問題[3]。在變形問題愈發(fā)強(qiáng)力時，極易出現(xiàn)管涌以及流砂等不良情況，大大增加基坑失穩(wěn)風(fēng)險發(fā)生概率。為了減少上述問題的發(fā)生，現(xiàn)場施工人員需要靈活采用深基坑支護(hù)技術(shù)對深基坑開挖作業(yè)進(jìn)行安全處理，確保深基坑支護(hù)優(yōu)化設(shè)計效果能夠達(dá)到預(yù)期施工目標(biāo)[4]。

1 案例工程

1.1 工程概況

A 工程項目位于交叉路口的西北角，為醫(yī)院建筑的拓建工程。擬建地下三層，地上主樓二十層，裙樓四層。根據(jù)自然地坪進(jìn)行計算，基坑設(shè)計深入在16.2m，預(yù)計土方量為74211m3。

1.2 周邊環(huán)境

基坑的周邊環(huán)境如表1 所示。

表1 基坑周邊環(huán)境

1.3 工程水文地質(zhì)條件

1.3.1 地形地貌條件

根據(jù)地質(zhì)勘察報告可知，案例工程建筑物的產(chǎn)地位于太行山的東麓，華北沖洪積平原西部，案例工程施工現(xiàn)場地形相對平坦。案例工程項目位于某市區(qū)的交叉路口的西北角，周圍施工環(huán)境相對復(fù)雜，施工地質(zhì)條件相對良好，地理位置相對優(yōu)越。

1.3.2 水文氣象條件

案例工程施工區(qū)域位于大陸性季風(fēng)氣候區(qū)域，四季鮮明。春季典型的氣候特點為春季干燥多風(fēng)，夏季典型的氣候特點為熱多雨，秋季典型的氣候特點為嚴(yán)重的霧霾，冬季典型的氣候特點為寒冷干燥。案例工程2000—2019 年水文氣象情況如表2 所示。

表2 水文氣象情況

1.3.3 地層巖性分析

根據(jù)鉆孔及靜力觸探報告可知，案例工程施工現(xiàn)場的地層主要是由第四紀(jì)新近沉積淤泥質(zhì)土、粉土、黏性土、沙土等構(gòu)成。具體情況見表3。

表3 地層巖性分析

1.4 應(yīng)用公式

土壓力是深基坑支擋構(gòu)件設(shè)計過程中需要深入考慮的荷載性因素，因此需要開展主動土壓力以及被動壓力的計算工作，如公式（1）所示。

主動土壓力強(qiáng)度計算如公式（1）所示。

式中：Eab代表的是主動壓力，單位用kN 表示；q代表的比例系數(shù)；y代表的土體重度，單位用kN/m3表示；h代表樁的長度，單位用m 表示；Ka代表的是主動壓力系數(shù)，c代表的土體黏聚力，單位用MPa 表示。

2 案例工程深基坑支護(hù)施工方案

2.1 護(hù)坡樁施工方案

2.1.1 工藝概述

案例工程在施工過程中，所應(yīng)用的灌注樁計劃主要采用旋挖式鉆機(jī)械成功工藝。該成孔施工工藝主要是利用套筒式鉆頭下部的斗齒向下放切削土地，同時將土地壓入套筒容器之內(nèi)，借助自動伸縮鉆桿將鉆頭提起，同時將其中的土地傾倒出來，循環(huán)往復(fù)后完成施工。該施工可大大提升樁身本身的承載力，所產(chǎn)生的噪聲相對較小，對環(huán)境污染程度相對較低，也能大大減少泥漿的消耗量。

2.1.2 具體施工方案

護(hù)坡樁深基坑支護(hù)方案的實施能夠保障建筑工程的施工質(zhì)量，確保施工人員的生命安全。第一，案例工程應(yīng)用的護(hù)坡樁為就地成孔成樁的混凝土灌注樁，鋼筋保護(hù)層的厚度設(shè)置在50mm，護(hù)坡樁樁頂需要深入冠梁60mm。第二，工作人員需要根據(jù)施工要求進(jìn)行定位放線與樁位測定，根據(jù)地質(zhì)勘察報告與實際地質(zhì)情況進(jìn)行成孔作業(yè)，同時進(jìn)行成孔深度、孔徑、沉渣厚度等檢查工作，在成孔完成后對樁孔進(jìn)行清理，鉆頭的轉(zhuǎn)速應(yīng)大于8r/min。第三，鋼筋籠吊放過程中，需要設(shè)置2 個起吊點，派遣專人在孔口控制鋼筋籠下放的垂直程度，實現(xiàn)鋼筋籠的緩慢下放。第四，在混凝土導(dǎo)管安裝過程中，為了確?；炷聊軌蝽樌⑷胫付ㄎ恢?，混凝土導(dǎo)管需要與鋼筋籠保持距離，壁厚設(shè)置在3mm 以上，所應(yīng)用導(dǎo)管直徑則需要在300mm 以上。同時導(dǎo)管安放期間，需要在各項檢查無異常情況后，將導(dǎo)管向上提起400mm。第五，混凝土澆筑施工期間，施工人員需要在商品混凝土到達(dá)現(xiàn)場澆筑前，對混凝土的出場合格證明、入模溫度等項目進(jìn)行檢查，為了確保灌裝混凝土滿足施工要求，混凝土坍落度在175mm～240mm，為了確?；炷聊軌蝽樌Y(jié)硬化，入模的溫度則需要超過5℃。第一次澆筑時，導(dǎo)管埋置深度需要控制在1.5m 以上。連續(xù)進(jìn)行混凝土澆筑時，施工人員需要緩慢上提導(dǎo)管，導(dǎo)管入口則需要埋置在混凝土表面2m 以上，嚴(yán)令禁止出現(xiàn)將導(dǎo)管提出混凝土面的情況。

2.1.3 施工質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)

2.1.3.1 混凝土灌注樁質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)

深基坑支護(hù)工程中，混凝土灌注質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)如下。第一，對混凝土灌注樁的樁位偏差質(zhì)量檢驗是采取量樁中心點的檢查方法，允許偏差值為50mm。第二，對混凝土灌注樁孔深的質(zhì)量檢驗，是通過測量鉆桿深度進(jìn)行檢驗，允許偏差值為300mm。第三，對混凝土灌注樁垂直度的質(zhì)量檢驗，是利用吊錘球進(jìn)行檢查，允許偏差為1%以內(nèi)。第四，對混凝土灌注樁樁直徑的質(zhì)量檢驗，是利用鋼尺測量方法進(jìn)行檢查，允許值為-20mm。第五，對混凝土灌注樁混凝土坍落度檢驗，是利用坍落度儀進(jìn)行檢查，允許偏差為70mm～100mm。第六，對混凝土灌注樁樁頂標(biāo)高質(zhì)量檢驗，是利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢查，允許偏差為+30mm/-50mm。

2.1.3.2 鋼筋籠的質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)

深基坑支護(hù)工程中，鋼筋籠的質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)如下：第一，對鋼筋籠主筋間距的質(zhì)量檢驗是利用鋼尺進(jìn)行測量，主筋間距的允許偏差值為±10mm。第二，對鋼筋籠長度的質(zhì)量檢驗是利用鋼尺進(jìn)行測量，長度的允許偏差值為±100mm。第三，對鋼筋籠的鋼筋材質(zhì)通過抽樣送檢進(jìn)行質(zhì)量檢驗，確保送檢結(jié)果能夠滿足項目設(shè)計要求。第四，對鋼筋籠箍筋間距的質(zhì)量檢驗是利用鋼尺進(jìn)行測量，箍筋間距的允許偏差值為±20mm。第五，對鋼筋籠直徑的質(zhì)量檢驗是利用鋼尺進(jìn)行測量，直徑的允許偏差值為±20mm。

2.2 土釘墻施工方案

2.2.1 具體施工方案

土釘墻施工過程中高效率土釘墻施工作業(yè)的開展，可確保深基坑支護(hù)質(zhì)量，為此需要按照具體施工方案開展施工作業(yè)：第一，放坡開挖過程中，需要遵循自上而下開挖放坡原則，同時需要開展分層開挖活動，每層開挖至距土釘施工位置500mm 時便可停止，以便于土釘掏孔插筋等施工。為了確保邊坡的穩(wěn)定，開挖深度以及開挖程度不易過深過長[5]。第二，土釘安裝期間，為了確保土釘能夠位于中心位置，需要利用支架將土釘支撐起來，在將土釘插入孔洞時，需要緩慢進(jìn)行放置。第三，水泥注漿過程中，施工人員需要選用強(qiáng)度不低于32.5 的礦渣水泥，水灰比例控制在0.5 ∶1，水泥攪拌時間需要控制在2min 以上。注漿期間，需要將注漿管深入孔內(nèi)，在距離0.5m 孔底時進(jìn)行混凝土注漿，注漿壓力值需要控制在0.5MPa 以上。在水泥注漿完成后需要將孔口堵死，有效避免水泥漿流出。第四，外掛鋼筋網(wǎng)過程中，鋼筋網(wǎng)的上下搭接長度控制在350mm 以上，從地表向下1m 處固定一排短鋼筋接頭，鋼筋與鋼筋之間利用Φ16mm 的鋼筋焊接起來，繼而確保整個鋼筋網(wǎng)的整體性。第五，土釘加強(qiáng)筋施工期間，需要將所有相鄰的土釘末端利用Φ16mm 的鋼筋進(jìn)行焊接，將鋼筋網(wǎng)壓住，在加強(qiáng)筋的作用下，將鋼筋網(wǎng)與土釘焊接成一個整體[6]。第六，在噴射混凝土面層時，需要采取強(qiáng)度高于32.5 的礦渣水泥構(gòu)成采噴射混凝土。在施工過程中，施工人員需要控制噴射的角度與距離，最大程度減少污染浪費問題的發(fā)生。

2.2.2 施工質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)

深基坑支護(hù)工程中，混凝土灌注質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)如下。第一，在進(jìn)行土釘墻鉆孔傾斜度質(zhì)量檢查時，需要利用側(cè)鉆機(jī)傾角測量，允許偏差為±1°。第二，在進(jìn)行土釘墻墻體強(qiáng)度質(zhì)量檢查時，需要采取試樣送檢檢測方法，只有強(qiáng)度需要達(dá)到設(shè)計要求，方為合格。第三，在進(jìn)行土釘墻面層厚度質(zhì)量檢查時，采取鋼制測量檢查方法，允許偏差為±10mm。

2.3 錨桿施工方案

案例工程項目在深基坑支護(hù)工程中，錨桿施工方案施工質(zhì)量安全關(guān)乎整個項目的施工安全性，為此需要嚴(yán)格遵循錨桿施工方案要求開展施工作業(yè)：第一，案例工程樁在進(jìn)行土方開挖過程中，需要經(jīng)過建設(shè)單位的現(xiàn)場有效協(xié)調(diào)，而在錨桿施工前，需要挖土到錨桿500mm 以下的位置，進(jìn)而方便施工人員進(jìn)行施工。同時施工人員在鉆孔作業(yè)中，需要選取高壓旋噴錨工藝進(jìn)行成孔作業(yè)，在成孔后對孔壁上的浮土、泥垢借助高壓氣流進(jìn)行清流，確保錨桿成孔中的水泥漿體以及桿件能夠有效結(jié)合。第二，在錨桿作業(yè)施工，設(shè)置的錨桿水平間距為1.5m，豎向間距為3.5m，入射角設(shè)置為15°，錨桿桿件的原材料主要是由高強(qiáng)鋼筋加工而成，在進(jìn)行加工制作過程中，需要對已經(jīng)進(jìn)程的材料進(jìn)行抽樣檢驗，確保所有施工材料質(zhì)量合格證書文件齊全，方可進(jìn)行投入施工現(xiàn)場應(yīng)用。同時在進(jìn)行錨桿桿體安裝過程中，需要將注漿管深入距離孔底500mm 至1000mm的區(qū)域，同時注漿管需要與錨桿沿著孔洞的中心線緩緩插入孔洞中，而在孔洞插入過程中，在遭遇到阻力無法順利進(jìn)入時，施工人員則需要提起錨桿來調(diào)整方向進(jìn)行試探性的插入。在調(diào)整處理過程中仍舊無法插入孔洞時，則需要將錨桿拉出土地，對孔洞重新進(jìn)行處理。第三，錨桿本身的有效錨固程度對錨桿的整體錨固力有的極大的影響，而注漿質(zhì)量則對錨桿質(zhì)量以及錨固力有影響。案例工程錨桿注漿施工主要分為兩個階段，第一階段是利用常壓進(jìn)行注漿，直至水泥漿留出孔洞方可結(jié)束，第二階段是帶壓注漿結(jié)束后一小時方可進(jìn)行后壓注漿，確保錨固段區(qū)域的水泥砂以及孔壁在壓力作用下能夠緊密黏結(jié)在一起，全面提升錨桿本身的錨固力，帶壓注漿的壓力需要控制在1.8MPa 以上且第二次注漿需要確保水泥漿是自然溢出錨桿孔洞的。第四，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿張拉前需要對所應(yīng)用的張拉設(shè)備進(jìn)行檢查，同時需要檢查錨固段錨固體強(qiáng)度達(dá)到15MPa 以上，方可開展張拉工作。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿張拉過程中采取錯開張拉形式，即隔一個錨桿張拉另一個錨桿，避免錨桿出現(xiàn)相互影響的情況。同時錨桿張拉加載速度每分鐘不能小于0.1 錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值，而所設(shè)計的張拉應(yīng)力需要超過設(shè)計要求施加預(yù)應(yīng)力值的5%，并進(jìn)行錨固鎖定。

2.4 雙排樁支護(hù)方案

雙排樁支護(hù)方法的應(yīng)用，能夠有效規(guī)避低下連續(xù)墻所帶來的制約，受周圍地質(zhì)環(huán)境影響水平相對較低，施工相對便捷，因此對案例工程主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度影響并不高，因此可借助雙排樁支護(hù)方法來優(yōu)化深基坑支護(hù)過程，第一，雙排樁支護(hù)技術(shù)適用于降水以及截水帷幕的基坑區(qū)域，案例工程項目的基坑南側(cè)有地下建筑物，周邊施工環(huán)境相對復(fù)雜，因此并不具備利用錨桿施工的條件。第二，施工人員可采取圍護(hù)樁于一體的雙排樁形式，充分利用周圍建筑物圍護(hù)樁的二次利用水平，繼而降低工程建造成本，滿足社會發(fā)展進(jìn)程[7]。第三，根據(jù)雙排樁結(jié)構(gòu)結(jié)算方法可知，案例工程前排樁受力的主動土壓力2124.3kN，被動土壓力為1482.4kN，后排樁受力的主動土壓力為749.6kN，被動土壓力為17943.4kN，結(jié)合實際情況避免出現(xiàn)傾覆的情況。

2.5 案例工程研究結(jié)論

案例工程表明，在復(fù)雜環(huán)境下開展深基坑支護(hù)工程，需要對工程項目的地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文氣象等資料進(jìn)行分析確定深基坑的開挖深度，以此為基礎(chǔ)制定案例工程項目的基坑支護(hù)施工方案，在確保施工安全性的前提下靈活選用護(hù)坡樁施工方案、土釘墻施工方案、錨桿施工方案以及雙排樁支護(hù)方案，可大大降低建筑工程項目的施工風(fēng)險，提升項目的施工質(zhì)量。

3 結(jié)語

簡而言之，在進(jìn)行建筑工程項目施工過程中，需要采用行之有效的深基坑支護(hù)技術(shù)來提升建筑工程項目的施工質(zhì)量。為此需要根據(jù)工程施工氣候條件與地質(zhì)情況，充分利用人力資源與物力資源對深基坑支護(hù)工程施工方案進(jìn)行優(yōu)化，繼而延長建筑工程項目的應(yīng)用壽命，保障人民生命安全。同時需要找到基礎(chǔ)工程項目中存在的不足之處，對其采取針對性的管理措施，在建筑工程項目施工過程中，需要關(guān)注深基坑支護(hù)技術(shù)，不斷優(yōu)化支護(hù)技術(shù)，降低基坑變形概率，繼而有效延長建筑工程項目的使用壽命。