淺析建筑工程深基坑施工技術(shù)應(yīng)用

董子權(quán) 潘琦

德成建設(shè)集團(tuán)有限公司 湖南 常德 415000

引言

基坑工程是建筑工程中一個(gè)必不可少的組成部分，而深基坑作為基坑工程中的超危工程，其施工質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)施工周期。深基坑工程的安全、可靠直接關(guān)系著上部結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和耐久性。

1 深基坑工程特點(diǎn)

1.1 綜合性強(qiáng)、受制因素多

深基坑工程涉及水力學(xué)、土力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)工程、基坑監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)和施工工藝等。且受工程當(dāng)?shù)氐淖匀粴夂?、周邊環(huán)境影響大。在深基坑工程支護(hù)體系的設(shè)計(jì)與施工中，必須全面的掌握項(xiàng)目所在地的地質(zhì)條件、氣候水文條件等情況，弄清楚基坑周邊環(huán)境與基坑開(kāi)挖之間的相互作用關(guān)系。

1.2 臨時(shí)性和風(fēng)險(xiǎn)性大

一般情況下，深基坑工程作為臨時(shí)性工程，支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備量相對(duì)較小，因此施工風(fēng)險(xiǎn)性較大。由于深基坑工程施工技術(shù)復(fù)雜，專業(yè)性強(qiáng)，易發(fā)生事故，在施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊建筑、管線、道路及地下水位等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并制定相應(yīng)的應(yīng)急處置措施。

1.3 區(qū)域性強(qiáng)

深基坑工程具有很強(qiáng)的區(qū)域性，每個(gè)地區(qū)的每個(gè)基坑所處的地質(zhì)條件不一，如處于軟土層、黏土層、砂土層以及淤泥質(zhì)土層等一系列不利基坑開(kāi)挖的土層中，基坑工程的差異性也將變大，即使是在同一地區(qū)的深基坑工程中，巖土層結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)過(guò)較大差異的情況，由于巖土層結(jié)構(gòu)及水文條件的多變性，往往造成了基坑實(shí)際開(kāi)挖的土層情況及地下水位情況與地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)不符[1]。

1.4 周邊環(huán)境條件要求嚴(yán)格

鄰近的高大建筑物、地下管線及地下構(gòu)筑物等對(duì)基坑的變形要求高，施工因素復(fù)雜多變，氣候條件、季節(jié)性施工、周邊地下水等均會(huì)對(duì)基坑工程產(chǎn)生重大的影響。綜合多種不確定性因素，導(dǎo)致基坑工程在設(shè)計(jì)與施工中的復(fù)雜多變。

2 深基坑工程施工現(xiàn)狀

2.1 深基坑支護(hù)方案不合理

深基坑支護(hù)方案應(yīng)該由具備相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，但現(xiàn)實(shí)中存在不具備相應(yīng)資質(zhì)的施工單位自行進(jìn)行支護(hù)方案設(shè)計(jì)，給出的方案缺乏理論支撐，尤其是深度小于5m的基坑由于不需要進(jìn)行專家論證，施工單位隨意性更強(qiáng)，加之相關(guān)單位的相關(guān)人員審核審批不嚴(yán)，導(dǎo)致方案本身就存在安全隱患。

2.2 實(shí)際施工質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

在建筑工程深基坑的施工過(guò)程中，施工質(zhì)量與設(shè)計(jì)要求差異性大的情況較為普遍，一是施工管理人員的技術(shù)素養(yǎng)及管理意識(shí)問(wèn)題，二是基層作業(yè)人員的操作不規(guī)范，三是材料性能不能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且不排除有偷工減料的情況，在此等施工環(huán)境下，導(dǎo)致深基坑的施工質(zhì)量日益下降，影響基坑穩(wěn)定性及周邊構(gòu)筑物及管線的安全。

2.3 土方開(kāi)挖方式及進(jìn)度不合理

基坑土方開(kāi)挖須分層分段開(kāi)挖，以保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一些項(xiàng)目為了開(kāi)挖進(jìn)度要求，盲目趕工期，未遵循分層分段開(kāi)挖的原則，將原本規(guī)定的開(kāi)挖層數(shù)一再減少，導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)短期內(nèi)受側(cè)壓力而變形。而這種情況一般出現(xiàn)在5m至10m的深基坑工程中[2]。

3 工程實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

常德市某醫(yī)院綜合大樓總建筑面積76911m2，其中地上建筑面積63838m2，地下建筑面積13073m2。框剪結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目緊鄰市政道路及原有高層住院大樓，建筑高度66.9m?；由疃葹?.40m～7.50m。為確?；又苓吔ㄖ?、管線、道路的安全和正常使用以及主體地下室的施工空間，經(jīng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)人員綜合考慮，基坑側(cè)壁支護(hù)采用雙排樁、單排樁+局部?jī)?nèi)支撐梁的形式，安全等級(jí)為一級(jí)。支護(hù)樁采用長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁，樁徑800mm，內(nèi)支撐主要作用于基坑側(cè)壁轉(zhuǎn)角部位。地下承壓水受臨近河流水位影響較大，勘察期間水位標(biāo)高高于基坑底標(biāo)高，基坑降排水采用積水明排+減壓井降水的形式，止水帷幕采用支護(hù)樁間高壓旋噴樁豎向帷幕及局部水平封底。

3.2 地質(zhì)情況

基坑范圍內(nèi)的地層自上而下依次為雜填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂、卵石、粗砂。基坑頂部雜填土厚度在3m以上，下部為約1m左右的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，基坑底部位于粉質(zhì)黏土層及粉土層中，工程基坑側(cè)壁支護(hù)樁持力層為卵石層。

3.3 施工方法

3.3.1 工藝闡述。

3.3.1.1 工程地理位置靠近河流，地下水位受河流水位及季節(jié)性影響較大，在基坑施工前進(jìn)行地下水位的監(jiān)測(cè)，在前期的水位監(jiān)測(cè)中，由于基坑施工處于枯水季節(jié)，地下承壓水頭位于基坑底以下50cm以上，滿足基坑施工條件，遂暫未采取減壓井降水的措施，經(jīng)與設(shè)計(jì)及地勘單位溝通后，依據(jù)地下水位監(jiān)測(cè)結(jié)論，再根據(jù)實(shí)際情況采取減壓井降水的措施。

3.3.1.2 除F-F1、G1-H段外，其余段均為單排支護(hù)樁，采用長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁，（長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁適應(yīng)于常德市的工程地質(zhì)條件，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐證明，是一種成熟的施工工藝，施工效率高、效果好）樁徑800mm，樁間距1200mm，支護(hù)樁施工完成后進(jìn)行止水帷幕的施工，由于場(chǎng)地內(nèi)地下水受附近的河流水位影響較大，按照市水利局的要求，基坑底需進(jìn)行局部抗洪補(bǔ)救，為控制施工成本，先只按抗洪補(bǔ)救的要求進(jìn)行基坑局部的水平封底，其他部位再根據(jù)開(kāi)挖情況隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整方案。由于場(chǎng)地內(nèi)地下水受場(chǎng)外影響較大，采取三管法高壓旋噴樁豎向止水帷幕+局部水平封底（結(jié)合抗洪補(bǔ)救的要求）的形式。

3.3.1.3 F-F1、G1-H段臨近高層建筑，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用雙排樁的形式，雙排樁間距3000mm，樁徑800mm，樁間距1200mm，排樁之間采用連梁連接，使之形成整體，提高基坑側(cè)壁穩(wěn)定性。

3.3.1.4 基坑側(cè)壁各陰陽(yáng)角處采用混凝土梁形成內(nèi)撐結(jié)構(gòu)體系，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

3.3.1.5 地下室結(jié)構(gòu)外墻及頂板施工完畢且砼強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行基坑肥槽的回填，回填料采用C15素混凝土，當(dāng)回填混凝土達(dá)到標(biāo)號(hào)強(qiáng)度后，拆除混凝土內(nèi)支撐梁，以達(dá)到換撐的目的。

3.3.2 深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。

3.3.2.1 排樁支護(hù)。實(shí)例工程?hào)|南面臨近既有建筑處采用排樁支護(hù)，排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系在基坑支護(hù)工程中主要包含以下兩個(gè)特點(diǎn)：第一，結(jié)構(gòu)體系中雙排樁通過(guò)樁間連梁連接成一個(gè)整體，使之組成一個(gè)超靜定結(jié)構(gòu)，在排樁與連梁的相互作用下約束基坑側(cè)壁土體的變形，增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體剛度與穩(wěn)定性，確?；幼冃翁幱诳煽胤秶畠?nèi)；第二，在排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中，支護(hù)樁與周邊土體的相互作用會(huì)形成簡(jiǎn)單的土拱效應(yīng)，這一效應(yīng)能夠改變側(cè)向土分布?jí)毫?，同時(shí)全面強(qiáng)化深基坑支護(hù)效果；第三，懸臂式排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)不需要專門(mén)設(shè)置支撐，對(duì)開(kāi)挖深度在6-10m的基坑，只需根據(jù)受力情況在支護(hù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角部位采用角撐加強(qiáng)即可，這種支護(hù)結(jié)構(gòu)體系降低了基坑大范圍機(jī)械開(kāi)挖及其他施工作業(yè)的難度。

3.3.2.2 高壓旋噴樁止水帷幕+局部水平封底。三重管高壓旋噴樁利用三重管高壓旋噴樁機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，利用高壓泥漿泵，通過(guò)安裝在鉆桿桿端置于孔底的特殊噴嘴，在高壓條件下，向周圍土體噴射固化水泥漿液，同時(shí)鉆桿以一定的速度邊旋轉(zhuǎn)邊提升，高壓射流使鉆桿周邊一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞，并強(qiáng)制與固化漿液結(jié)合，凝固后在土體中形成具有一定性能和強(qiáng)度的固結(jié)體，且樁體相互搭接形成了封閉性良好的帷幕，從而達(dá)到改良并加固土體以及豎向止水帷幕和水平封底的目的。在實(shí)例工程中，地下水位受臨近河流水位影響大，由于高壓旋噴樁豎向帷幕及水平封底的應(yīng)用，在整個(gè)基坑開(kāi)挖過(guò)程中地下水位均處于操作面以下50cm以上，應(yīng)用效果良好。

3.3.2.3 內(nèi)支撐角撐。在實(shí)例工程中，由于基坑面積較大，受施工條件影響不便于采用內(nèi)支撐對(duì)撐的形式，在應(yīng)力過(guò)大的基坑轉(zhuǎn)角部位采用內(nèi)支撐梁的結(jié)構(gòu)形式，多道角撐間利用連梁形成一個(gè)整體的桁架結(jié)構(gòu)，受力特性良好。角撐的設(shè)置保證了支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，且施工簡(jiǎn)便，與冠梁同時(shí)施工，地下室頂板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對(duì)支護(hù)體系和地下室外墻間的肥槽采用素混凝土澆筑，素混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后便可拆除支撐，達(dá)到換撐的目的。

3.4 基坑檢測(cè)監(jiān)控

在深基坑的土方開(kāi)挖中，必然會(huì)對(duì)鄰近建筑物及構(gòu)筑物造成一定的影響，基坑監(jiān)測(cè)能夠掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可以得出詳細(xì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以便于支護(hù)設(shè)計(jì)、降水設(shè)計(jì)和施工方案作出相對(duì)應(yīng)的調(diào)整，達(dá)到設(shè)計(jì)和施工的和諧，并實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。確保深基坑支護(hù)工程的安全穩(wěn)定。

實(shí)例工程中基坑監(jiān)測(cè)共布置了五種類型監(jiān)測(cè)點(diǎn)：支護(hù)樁位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共布置23個(gè)、周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)共布置37個(gè)、地下水觀測(cè)點(diǎn)共布置25個(gè)、深層位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共布置6個(gè)、內(nèi)支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)共布置5個(gè)。監(jiān)測(cè)頻率為一天兩次。在基坑開(kāi)挖及后期結(jié)構(gòu)施工中，各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均處于預(yù)警值范圍內(nèi)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)取得了良好的效果。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 做好基坑監(jiān)測(cè)

基坑的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)工作主要是土方開(kāi)挖期間支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，包括支護(hù)結(jié)構(gòu)的沉降、位移、地下水位的變化情況等重要內(nèi)容，以及基坑開(kāi)挖過(guò)程中周邊建筑物、市政道路、地下管線、構(gòu)筑物等變形情況等。并在基坑監(jiān)測(cè)過(guò)程中，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，不斷優(yōu)化監(jiān)測(cè)方案，使之科學(xué)、合理。

4.2 制定合理的施工流程

首先在施工之前，必須結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告進(jìn)行實(shí)地勘察，了解現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)水文情況以及周邊環(huán)境情況與地質(zhì)勘察報(bào)告的差異性。綜合考慮各種因素后制定詳細(xì)合理的施工流程，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，綜合考慮施工中可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題并制定相應(yīng)的解決辦法，以保證施工的順利進(jìn)行。其次，在施工前，必須對(duì)相關(guān)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，讓施工人員掌握深基坑施工技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)、施工方法以及應(yīng)該注意的事項(xiàng)與應(yīng)對(duì)措施，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化施工、精細(xì)化施工，從而確保深基坑工程的施工質(zhì)量。

4.3 嚴(yán)格控制支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制主要在于過(guò)程控制，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，事后補(bǔ)救比較困難，往往需要花費(fèi)大量的人力、財(cái)力、物力，并且會(huì)造成工期延誤。因此，在施工過(guò)程中，必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，確保施工質(zhì)量達(dá)到合格及以上標(biāo)準(zhǔn)[3]。

4.3.1 土方開(kāi)挖期間，重點(diǎn)是開(kāi)挖中是否對(duì)支護(hù)樁、內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)造成影響；是否超挖，并嚴(yán)格按照“分層分段開(kāi)挖”的原則，杜絕因土方開(kāi)挖不合理而造成的土體擾動(dòng)，盡量減少土體的暴露時(shí)間，特別是處于無(wú)支護(hù)狀態(tài)的土體。發(fā)生異常情況時(shí)，必須立即停止開(kāi)挖，在采取有效措施且情況穩(wěn)定后方可繼續(xù)開(kāi)挖。

4.3.2 挖出的土方應(yīng)及時(shí)外運(yùn)，基坑周邊不得堆載或一定范圍內(nèi)限制堆載，以免因荷載過(guò)大而造成支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。隨著開(kāi)挖的進(jìn)行，在坑頂周邊及坑底四周布置排水溝及集水井，積水明排，確?；觾?nèi)不積水。

4.3.3 做好過(guò)程監(jiān)控，完善施工日志及各項(xiàng)內(nèi)業(yè)資料。

4.3.4 做好隱蔽工程驗(yàn)收，施工過(guò)程中，重點(diǎn)監(jiān)控每根支護(hù)樁及內(nèi)支撐梁的施工全過(guò)程，控制好原材料的進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量、鋼筋籠制作與安裝以及砼的施工質(zhì)量控制。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)深基坑工程施工情況來(lái)看，深基坑的施工質(zhì)量與地下水位、地層土質(zhì)特性，周邊環(huán)境及支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量有著較大的關(guān)系，如何控制好各種影響因素，保證深基坑工程順利進(jìn)行，其關(guān)鍵點(diǎn)還是在于施工工序的規(guī)范性、施工人員的管理措施及技術(shù)支撐，深基坑的施工難度較大，支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式越來(lái)越復(fù)雜，在應(yīng)用各種深基坑施工技術(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)深基坑的獨(dú)有特性，制定切實(shí)可行的施工方法，如此，才能在保證安全、質(zhì)量、進(jìn)度、費(fèi)用幾大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，最終提升建筑工程的整體效益。