巖土工程施工中深基坑支護(hù)問(wèn)題研究

楊作青 甘肅西部巖土工程有限責(zé)任公司工程師，副總經(jīng)理

我國(guó)深基坑支護(hù)技術(shù)存在諸多問(wèn)題，在施工階段出現(xiàn)了諸多弊端。在最初開挖階段，基本上都是采用人工方式，整體施工效率低下，加大了安全事故的發(fā)生概率。在基坑深度逐步加大的形勢(shì)下，該情況尤為顯著。所以，具體施工時(shí)決策者需要掌握該區(qū)域先前的成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并汲取失敗教訓(xùn)，結(jié)合特定工程標(biāo)準(zhǔn)與條件實(shí)施全方位分析、考慮，在此基礎(chǔ)上制定經(jīng)濟(jì)、合理、可靠、安全和合理的支護(hù)體系。

1 深基坑支護(hù)技術(shù)

深基坑支護(hù)形式類型繁多，通常運(yùn)用鋼筋混凝土作為板樁，也可以選擇運(yùn)用鋼板通過(guò)緊密的方法來(lái)予以排列，對(duì)于樁中出現(xiàn)的裂縫部位實(shí)施灌漿，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)支撐作用。針對(duì)地下水位升高，土壤黏性的情況，通常運(yùn)用鉆孔灌注樁混合水泥攪拌樁防滲墻來(lái)進(jìn)行支護(hù)，以提高工程整體質(zhì)量。支柱支護(hù)技術(shù)通常運(yùn)用在邊坡土壤情況相對(duì)較好、水位較低區(qū)域，而且可以選用打孔樁或者挖孔方式來(lái)支撐土拱。

鋼板樁實(shí)則就是合金鋼板樁支撐，合金鋼板是通過(guò)簡(jiǎn)便聯(lián)合構(gòu)建而成的鋼板樁墻體，其在鋼板樁實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，與其他支護(hù)方式相對(duì)，操作尤為簡(jiǎn)便，并逐步得到大范圍的運(yùn)用，取得了良好的運(yùn)用成效。值得注意的是，合金鋼板樁在實(shí)際運(yùn)用階段，地基基礎(chǔ)會(huì)發(fā)生凹陷變形的情況，而且施工作業(yè)期間會(huì)出現(xiàn)很大的噪聲，不宜在人口密集區(qū)域運(yùn)用[1]。但是，深層快速攪拌支護(hù)技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，將軟土、水泥與生石灰攪拌混勻，可以顯著提高基坑工程的穩(wěn)固性。

2 巖土工程施工中深基坑支護(hù)問(wèn)題

結(jié)合先前有關(guān)調(diào)查可知，巖土工程深基坑支護(hù)作業(yè)存在的問(wèn)題主要有以下三點(diǎn)。首先，前期勘查工作不科學(xué)。在進(jìn)行深基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)之前，需要深入施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巖層結(jié)構(gòu)與水文環(huán)境的勘察工作，并進(jìn)行土體取樣，為設(shè)計(jì)支護(hù)方案提供依據(jù)。事實(shí)上，一些企業(yè)在施工之前并未進(jìn)行實(shí)地勘察，土體取樣也不具備代表性，導(dǎo)致支護(hù)方案設(shè)計(jì)質(zhì)量和后期作業(yè)施工水平大打折扣。其次，力學(xué)參數(shù)的精準(zhǔn)性不足。在巖土深基坑施工階段，假使計(jì)算出來(lái)的力學(xué)參數(shù)不夠精準(zhǔn)，易于引發(fā)后期支護(hù)結(jié)構(gòu)承載力喪失[2]。最后，施工技術(shù)水平不足。部分施工技術(shù)人員并未熟練應(yīng)用深基坑支護(hù)技術(shù)，直接影響了支護(hù)施工水平與質(zhì)量。

因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題表現(xiàn)為兩個(gè)方面：水平變形和豎向變形。當(dāng)基坑開挖較淺時(shí)，支擋結(jié)構(gòu)的變形主要為向基坑方向的水平變位，地表隨之變形，隨著開挖深度的增加、土體自重應(yīng)力的釋放增加，地表變形的范圍增大，變位增大；支護(hù)結(jié)構(gòu)墻體有所上升或下沉，使插入坑底深度發(fā)生變化。支擋結(jié)構(gòu)水平變位的大小主要取決于基坑寬度、開挖深度、地層性質(zhì)、支擋結(jié)構(gòu)剛度和入土深度?；拥谋┞稌r(shí)間、設(shè)置錨桿的及時(shí)性和位置、錨桿施加預(yù)應(yīng)力，對(duì)減少支擋結(jié)構(gòu)的變位起重要作用。

3 確保巖土工程施工中深基坑支護(hù)安全的措施

3.1 做好施工前期勘察工作

在具體實(shí)施深基坑支護(hù)作業(yè)施工之前，要將各項(xiàng)準(zhǔn)備工作落到實(shí)處，預(yù)防后續(xù)施工出現(xiàn)安全隱患。首先，針對(duì)施工周邊環(huán)境實(shí)施全方位的勘察，并熟悉基層設(shè)施、管道與管線所預(yù)留的部位等且記錄在案，為之后的深基坑支護(hù)作業(yè)順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)。此外，提取土樣時(shí)，需要選擇具有代表性的土壤進(jìn)行樣品質(zhì)檢，依照質(zhì)檢成果來(lái)設(shè)計(jì)支護(hù)方案。其次，加強(qiáng)水文地質(zhì)勘查，從而深入了解深基坑所屬區(qū)域的水位變化、補(bǔ)給情況，從而使深基坑支護(hù)施工安全規(guī)范化。最后，做好施工區(qū)域的巖土勘察工作，并設(shè)置勘察點(diǎn)，落實(shí)各項(xiàng)檢測(cè)工作，從而使巖土工程深基坑施工得以井然有序?qū)嵤?/p>

另外，在支護(hù)樁施工階段，結(jié)合施工環(huán)境和巖土工程結(jié)構(gòu)情況，計(jì)算相應(yīng)的力學(xué)參數(shù)，從而設(shè)計(jì)出來(lái)相應(yīng)的樁型，隨即將樁截面和長(zhǎng)度計(jì)算出來(lái)，預(yù)防影響支護(hù)樁的正常使用，保障支護(hù)樁的承載力達(dá)標(biāo)[3]。值得注意的是，需要嚴(yán)格依照巖土工程施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與支柱樁功能來(lái)實(shí)施，并嚴(yán)格依照經(jīng)濟(jì)實(shí)用性原則來(lái)科學(xué)規(guī)劃多邊形、矩形與圓形樁。

3.2 樹立全新的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)理念

在深基坑支護(hù)技術(shù)高速發(fā)展的形勢(shì)下，深基坑支護(hù)施工數(shù)據(jù)的搜集水平得到顯著提升，并逐漸找到了支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力規(guī)律，為進(jìn)一步優(yōu)化深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，解決深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，設(shè)計(jì)人員務(wù)必要樹立全新、先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，施工單位需要構(gòu)建健全的信息化反饋機(jī)制，運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方式來(lái)保障深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，為后續(xù)施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 科學(xué)處理邊坡變形問(wèn)題

委派專人檢測(cè)邊坡情況，一旦發(fā)現(xiàn)偏差，需及時(shí)糾正。施工單位要實(shí)時(shí)管控施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，預(yù)防發(fā)生欠挖或超挖現(xiàn)象。施工現(xiàn)場(chǎng)管理務(wù)必要做到面面俱到，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)予以解決。例如，對(duì)于邊坡變形問(wèn)題，要及時(shí)矯正變形部位，一般糾正變形部位要通過(guò)人工方式來(lái)實(shí)施，校正后立即檢測(cè)邊坡質(zhì)量，達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行后續(xù)施工。

3.4 提升施工人員綜合素質(zhì)

施工單位要強(qiáng)化施工現(xiàn)場(chǎng)人員的培訓(xùn)，以提升現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的綜合水平。施工人員要重視混凝土澆筑質(zhì)量，混凝土澆筑時(shí)間不同，會(huì)影響工程施工質(zhì)量。澆筑混凝土?xí)r，如果氣溫過(guò)高，會(huì)使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)不能凝固，表面會(huì)由于濕水不夠而出現(xiàn)變形，所以在條件允許的情況下，要選擇在低溫或者陰天進(jìn)行澆筑，預(yù)防因?yàn)椴缓弦?guī)操作而使得質(zhì)量大打折扣[4]。此外，設(shè)計(jì)人員需要不斷積累施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以保障設(shè)計(jì)出來(lái)的支護(hù)結(jié)構(gòu)更具實(shí)用性。

3.5 維護(hù)支護(hù)樁身結(jié)構(gòu)的完整性

為了進(jìn)一步確保巖土工程深基坑支護(hù)的安全可靠性，來(lái)維持巖土工程支護(hù)樁身結(jié)構(gòu)的完整性，要注重樁身混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性，科學(xué)灌注樁。在具體施工中，優(yōu)先選擇質(zhì)量、綜合性能好的混凝土原材料，以便管控后期施工，最終保障樁身混凝土結(jié)構(gòu)的荷載、彈性與強(qiáng)度。樁身混凝土加固技術(shù)方式主要有間接、直接加固法，后者涵蓋黏貼纖維增強(qiáng)塑料、粘結(jié)鋼板與混凝土截面等。擴(kuò)大混凝土截面施工方式的適應(yīng)能力強(qiáng)、施工工序簡(jiǎn)單，可以通過(guò)適當(dāng)加大混凝土界面來(lái)提高混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。

黏結(jié)鋼板也會(huì)被應(yīng)用在靜力樁中，其施工速度相對(duì)較快，而且樁身外觀不會(huì)受到任何影響[5]。粘貼纖維增強(qiáng)塑料適宜運(yùn)用各類受力性質(zhì)的混凝土，以顯著提升樁身結(jié)構(gòu)等級(jí)。前者主要是在使用時(shí)運(yùn)用預(yù)應(yīng)力、加大支撐的方法，其中預(yù)應(yīng)力加固的效果最優(yōu)，可以顯著降低加固構(gòu)件的應(yīng)力，來(lái)調(diào)整樁身混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力。

3.6 加強(qiáng)施工協(xié)調(diào)與監(jiān)測(cè)

在巖土工程中，施工單位需要強(qiáng)化全面管理，監(jiān)控并協(xié)調(diào)好施工階段的各項(xiàng)工作，指導(dǎo)施工隊(duì)伍施工規(guī)范合理化，預(yù)防由于疏忽而引發(fā)安全事故的出現(xiàn)。此外，為了從根本上避免土層變形問(wèn)題，施工單位必須全方位監(jiān)測(cè)施工周邊土層變形的實(shí)際情況，一旦周邊土層存在變形的情況，需要及時(shí)運(yùn)用行之有效的對(duì)策來(lái)進(jìn)行相應(yīng)解決。具體運(yùn)用深基坑支護(hù)技術(shù)時(shí)，施工人員需要嚴(yán)格依照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來(lái)有條不紊地予以實(shí)施[6]。

3.7 重視觀測(cè)變形和及時(shí)補(bǔ)救

變形觀測(cè)在工程發(fā)展的過(guò)程中一直發(fā)揮著重要的作用，其中基坑邊坡變形觀測(cè)、周圍建筑變形觀測(cè)和其他觀測(cè)方式都發(fā)揮著重要的作用。在實(shí)際施工過(guò)程中，大家可以通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)了解土方開挖和深基坑支護(hù)的具體情況，這樣也就能在第一時(shí)間分析產(chǎn)生變形的原因。

如果遇到復(fù)雜的大型工程，大家需先采用專業(yè)的論證方式進(jìn)行研究，并為降低工程造價(jià)提出有效的策略。排樁支護(hù)為最常用的支護(hù)方式，其操作簡(jiǎn)單，而且不需要耗費(fèi)很多成本，一般被應(yīng)用于7 ～15 m的深基坑工程中。采用該方式，不僅工程剛度較大，而且使用過(guò)程中有較強(qiáng)的抗彎能力，也不會(huì)在使用過(guò)程中出現(xiàn)擠土現(xiàn)象，最終不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。

4 結(jié)語(yǔ)

要想確保巖土工程深基坑支護(hù)施工的安全可靠性，確保樁基礎(chǔ)施工水平與質(zhì)量，要進(jìn)行必要的施工勘查工作，精準(zhǔn)計(jì)算力學(xué)參數(shù)，設(shè)計(jì)完善的施工方案，并做好深基坑開挖施工，全面優(yōu)化支護(hù)施工技術(shù)，并嚴(yán)格管理控制支護(hù)樁施工作業(yè)。