金四輩 甘肅第三建設(shè)集團(tuán)有限公司工程師
深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和支護(hù)形式密切相關(guān),合理且科學(xué)的支護(hù)形式需要依據(jù)工程地質(zhì)狀況、地貌地形和周邊環(huán)境、工程預(yù)算等參數(shù)進(jìn)行制定。若工程地質(zhì)較佳、周邊環(huán)境要求低,應(yīng)盡量使用柔性支護(hù)形式,如土釘墻;若周邊環(huán)境要求較高,則改用剛性支護(hù)形式,如地下連續(xù)墻和排樁等,將深基坑水平位置控制在合理范圍內(nèi)。因此,深基坑支護(hù)對(duì)建筑工程有著重要影響,是保證施工管理工作有序開(kāi)展、工程保質(zhì)保量的關(guān)鍵,也是建筑行業(yè)需要重點(diǎn)研究的對(duì)象。
某圖書(shū)館建筑用地面積9 218.6 m2,總建筑面積為44 401.6 m2(包含地下室建筑面積12 684.22 m2);地上11 層、地下2 層,為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。該場(chǎng)地原始為沖洪積階地地貌,通過(guò)人工堆填等方式改造,場(chǎng)地平坦,基坑坑底標(biāo)高6.15 m、場(chǎng)地標(biāo)高為16.2 m,呈東低西高狀態(tài);東側(cè)有供水管(直徑200 mm、埋深1.5 m),南側(cè)有PVC 通信管和鋼筋混凝土污水管。各土層巖土、土釘參數(shù)值見(jiàn)表1、表2。
表1 各土層巖土參數(shù)值
表2 各層土釘參數(shù)值
鋼板樁支護(hù)是深基坑支護(hù)的常見(jiàn)方式,待竣工后拔出,便于重復(fù)利用。目前包含有槽鋼板樁、“拉森”鋼板樁兩種,前者接口密封性不良,多面臨滲水問(wèn)題,且剛度較小,僅用于周長(zhǎng)短、深度淺等基坑開(kāi)挖項(xiàng)目;后者剛度較大,接口處采用鎖口咬合法密封性較佳,可基本滿(mǎn)足不滲水要求。但在土質(zhì)較硬的工程中,鋼板樁支護(hù)會(huì)出現(xiàn)擠土作用,導(dǎo)致周邊地面隆起,而拔出后也會(huì)攜帶部分土體構(gòu)成孔洞,應(yīng)及時(shí)做好回填工作,否則會(huì)引起土體下陷,不適用于建筑物密集區(qū)域[1]。
通過(guò)水泥漿深層攪拌、高壓噴射注漿等方式,對(duì)基坑周邊軟弱土體予以加固使之固化,起到擋土效果,包括水泥深層攪拌樁、高壓旋噴樁兩種。目前,針對(duì)其施工管理集中在成樁質(zhì)量層面。水泥深層攪拌樁是將水泥漿定義為固化劑,以攪拌樁機(jī)鉆桿、鉆頭等器械,向地基內(nèi)軟土、沙等物質(zhì)中摻入水泥漿,再進(jìn)行強(qiáng)制攪拌促使其硬化,增強(qiáng)地基強(qiáng)度,多適用于軟土基處理。該技術(shù)可以依據(jù)工程現(xiàn)狀酌情設(shè)計(jì),使用范圍較廣,既可用于普通地質(zhì)(如砂土、黏土、泥炭土等),又可用于復(fù)雜地質(zhì)(淤泥及淤泥質(zhì)土),但相對(duì)而言,復(fù)雜地質(zhì)下地基處理效果差于普通地質(zhì)。
樁錨結(jié)構(gòu)體系支護(hù)依據(jù)灌注樁加錨桿對(duì)周邊土地予以處理,繼而起到的擋土效果,適用于土質(zhì)差、基坑變形控制要求高、周邊環(huán)境保護(hù)嚴(yán)格等區(qū)域。同時(shí),錨桿設(shè)置情況不會(huì)對(duì)周?chē)叵陆ㄖ斐捎绊懀€可為周邊土體提供較佳的錨固力。
地下連續(xù)墻支護(hù)是以泥漿護(hù)壁為前提,對(duì)基坑施行分段澆筑鋼筋混凝土墻體的技術(shù)。最初起源于歐洲,米蘭于1950 年首次將其運(yùn)用到實(shí)處,且逐步再西方發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)予以推廣,成為深基礎(chǔ)施工、地下工程建設(shè)中的關(guān)鍵性技術(shù)。國(guó)內(nèi)雖起步較晚,但歷經(jīng)多年發(fā)展和改進(jìn)已取得優(yōu)異成效,在諸多工程中得已運(yùn)用[2]。
為保證建筑底層結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性,深基坑工程應(yīng)設(shè)計(jì)合理的支護(hù)體系,保證結(jié)構(gòu)牢固性。盡管該項(xiàng)工程在國(guó)內(nèi)推行良久,但輔助性支撐結(jié)構(gòu)欠缺,導(dǎo)致其在支護(hù)作業(yè)中仍面臨諸多問(wèn)題。
3.1.1 邊坡問(wèn)題
邊坑開(kāi)挖作業(yè)應(yīng)依據(jù)項(xiàng)目規(guī)定執(zhí)行,但在實(shí)際中多面臨多挖、少挖等現(xiàn)象,導(dǎo)致土層結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)間的不符,和管理不到位、操作水平等因素有關(guān)。例如,機(jī)械開(kāi)挖時(shí)未及時(shí)處理邊坡表面順直度、平整度;因條件限制,人工修理期間難以做到深度挖掘,一旦遭遇擋土支護(hù)多存在超挖、欠挖等狀況。
3.1.2 圖紙問(wèn)題
作為深基坑工程的“總指導(dǎo)”,施工人員只有依據(jù)圖紙要求,才能保證施工質(zhì)量。但在實(shí)際情況中,因部分設(shè)計(jì)圖紙和施工過(guò)程存在偏差,若施工人員未深入了解支護(hù)方案,必將會(huì)影響整體質(zhì)量。例如,施工圖紙?jiān)敿?xì)設(shè)計(jì)深層攪拌樁,且詳細(xì)標(biāo)注原材料參數(shù),但施工中存在水泥含量不足、砂石比例不到位等現(xiàn)象,削弱其支護(hù)強(qiáng)度[3]。
3.1.3 配合問(wèn)題
配合問(wèn)題體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)配合層面,若基坑開(kāi)挖不合理會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)配合造成影響,降低深基坑強(qiáng)度。例如,大型深基坑開(kāi)挖時(shí)對(duì)地下土層結(jié)構(gòu)配合嚴(yán)格,若僅依據(jù)既往經(jīng)驗(yàn)調(diào)整開(kāi)挖路線(xiàn)、開(kāi)挖量,必將會(huì)引起后續(xù)泥漿填充難度,影響水泥凝固后的加固效果。同時(shí),各工序施工人員若缺少交流,會(huì)影響工序間配合度,增加作業(yè)難度。
3.1.4 程序問(wèn)題
無(wú)論是何種工程項(xiàng)目,均應(yīng)通過(guò)密切規(guī)劃保證各工藝的合理性,方可滿(mǎn)足工程圖紙的既定要求。若在深基坑支護(hù)中存在次序錯(cuò)亂的問(wèn)題,往往會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)秩序,如施工單位開(kāi)挖作業(yè)期間,基坑深度和面積未符合圖紙要求時(shí),布設(shè)相應(yīng)支護(hù)構(gòu)架不利于深層土質(zhì)開(kāi)挖;少部分施工人員工藝不熟練,出現(xiàn)對(duì)基坑側(cè)壁、四周等區(qū)域盲目加固狀況[4]。
3.2.1 邊坡坍塌
邊坡坍塌是深基坑常見(jiàn)事故,好發(fā)于基坑施工、支護(hù)施工等層面,多是因施工單位未依據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求執(zhí)行導(dǎo)致。以坍塌坡面為例,雖具備土釘支護(hù)等支護(hù)結(jié)構(gòu),但卻因土釘注漿不及時(shí),僅在打孔完畢后置入鋼筋致使部分土釘未全部注漿,影響整體支護(hù)質(zhì)量。
3.2.2 邊坡水平位移大
部分基坑邊坡水平位移>4 cm,經(jīng)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)仍持續(xù)增大?;诖耍┕挝粦?yīng)立即暫停地下主體結(jié)構(gòu)施工,召集施工單位、設(shè)計(jì)單位及專(zhuān)家重新評(píng)估基坑穩(wěn)定性,制定處理措施[5]。
3.2.3 周?chē)ㄖ镒冃?/p>
城市建設(shè)期間,部分基坑因和建筑物緊鄰,一旦處理不到位會(huì)引起建筑物變形。通常情況下,建筑物變形是因地基沉降導(dǎo)致,若遭遇較大變形,既會(huì)危害建筑物內(nèi)居民和施工人員安全,又會(huì)阻礙施工項(xiàng)目的施行。
3.2.4 邊坡堆載不明
基坑支護(hù)完畢時(shí),無(wú)需采取地基處理的情況下會(huì)立即轉(zhuǎn)入主體結(jié)構(gòu)施工,但卻因施工便利和場(chǎng)地限制等原因,致使部分鋼筋堆放在基坑上口<1 m 區(qū)域內(nèi),增加其堆載量;混凝土澆筑時(shí),土罐車(chē)和基坑上口線(xiàn)距離較近;塔吊安裝期間,大噸位吊車(chē)緊鄰邊坡坡頂。正是因?yàn)榇嬖谏鲜鰡?wèn)題,導(dǎo)致基坑邊坡承受力較差,出現(xiàn)不同程度變形、坍塌等狀況[6]。
4.1.1 設(shè)計(jì)管理
深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案的合理性是決定其工程成敗的關(guān)鍵,成功且合理的深基坑支護(hù)方案既要考慮工程地質(zhì)、水文地質(zhì),又要明確最佳施工技術(shù),酌情降低施工難度。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),深基坑支護(hù)工程事故中,由設(shè)計(jì)原因?qū)е碌氖鹿收?3%,如無(wú)證掛單設(shè)計(jì)、盲目取值設(shè)計(jì)參數(shù)等。為避免此狀況,設(shè)計(jì)人員應(yīng)熟練掌握各學(xué)科知識(shí),不僅應(yīng)了解工程現(xiàn)場(chǎng)信息,還應(yīng)具備設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),保證設(shè)計(jì)方案的合理性;施工人員于作業(yè)前應(yīng)詳細(xì)審核施工方案,明確設(shè)計(jì)者意圖,必要時(shí)和設(shè)計(jì)人員予以交流,保證各工序有序施行[7]。
4.1.2 分包單位管理
施工單位整體素質(zhì)、技術(shù)力量等因素是影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵。因深基坑支護(hù)項(xiàng)目的特殊性,應(yīng)盡量選擇有施工資質(zhì)、信譽(yù)良好、技術(shù)過(guò)硬和施工經(jīng)驗(yàn)豐富的分包隊(duì)伍,再由建立工程師、業(yè)主全方位審核隊(duì)伍整體狀況,杜絕層層轉(zhuǎn)包、層層剝皮等行為帶來(lái)的工程質(zhì)量問(wèn)題。
4.1.3 施工專(zhuān)項(xiàng)方案
施工專(zhuān)項(xiàng)方案是指導(dǎo)深基坑支護(hù)施工作業(yè)的具體文件,但部分施工單位存在照搬、未依據(jù)工程實(shí)際編制、控制要點(diǎn)及針對(duì)性不明等狀況,均會(huì)使之欠缺指導(dǎo)價(jià)值。為杜絕此狀況,監(jiān)理工程師應(yīng)準(zhǔn)確核查施工單位專(zhuān)項(xiàng)方案,針對(duì)其不合理內(nèi)容予以修改,待其完善后方可按章申報(bào);若為復(fù)雜性專(zhuān)項(xiàng)方案,應(yīng)聯(lián)合專(zhuān)家會(huì)審制定審核內(nèi)容,如基坑開(kāi)挖方式、降水措施、預(yù)計(jì)工期等[8]。
4.1.4 施工測(cè)量方法
首先,組建由工程師和技術(shù)人員組成的測(cè)量小組,制定預(yù)算方案,并確定支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型和定位,使支護(hù)施工類(lèi)型符合設(shè)計(jì)需求和業(yè)主要求。同時(shí),為減少誤差,測(cè)量時(shí)需要使用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器保證結(jié)果準(zhǔn)確。
其次,布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。施工簡(jiǎn)易測(cè)量是由護(hù)壁施工單位進(jìn)行自行監(jiān)測(cè),主要監(jiān)測(cè)深基坑頂部位置裂縫和周邊建筑物,并進(jìn)行道路巡查。詳細(xì)檢測(cè)需要由具有相應(yīng)資質(zhì)的第三方來(lái)實(shí)時(shí),布置基坑變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí),間距應(yīng)盡可能小于20 m,每邊數(shù)量最好超過(guò)3 個(gè)。
最后,測(cè)量控制點(diǎn)埋深時(shí),應(yīng)了解永久監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)一般位于不易破壞、移動(dòng)、變形位置。一般情況下,根據(jù)規(guī)范要求布置控制點(diǎn),使用預(yù)制樁、十字樁頂鋼筋消除對(duì)中誤差??刂泣c(diǎn)埋設(shè)需要超過(guò)1 m,素土下部夯實(shí),上部采取水泥砂漿完成現(xiàn)場(chǎng)澆筑。建筑物上的控制點(diǎn)需要先鉆孔灌漿之后打入螺釘,為了消除對(duì)中誤差,可以在端部刻畫(huà)十字。
此外,監(jiān)測(cè)不僅需要滿(mǎn)足規(guī)范要求,還需要在基坑深度較深時(shí),避免平面過(guò)于鄰近角點(diǎn)?;踊鶞?zhǔn)點(diǎn)位置一般在基坑位移影響范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置,基坑開(kāi)完前需要保證初始值出現(xiàn)次數(shù)超過(guò)2 次,基坑未開(kāi)挖測(cè)試次數(shù)不能低于1 次,在鄰近或是超出報(bào)警值部位時(shí)可以適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)頻次。每次都需要將檢測(cè)結(jié)果及時(shí)匯報(bào)給設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位及監(jiān)理單位,如果發(fā)現(xiàn)異常需要及時(shí)告知對(duì)方。當(dāng)遇到雨季或者水管出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象,需要增加監(jiān)測(cè)次數(shù),以保證基坑支護(hù)安全。
4.2.1 深基坑施工
深基坑施工包含挖土、擋土、圍護(hù)及防水等諸多環(huán)節(jié),是建筑工程中復(fù)雜性且系統(tǒng)性工程項(xiàng)目,任何環(huán)節(jié)疏漏均會(huì)影響施工進(jìn)度,引起安全事故。因此,施工單位應(yīng)依據(jù)施工組織設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范完成各項(xiàng)施工作業(yè),再聯(lián)合施工要點(diǎn)制定管理措施,做好各環(huán)節(jié)控制。例如,土方開(kāi)挖前,應(yīng)預(yù)先對(duì)周邊建筑物、構(gòu)筑物予以拍照或錄像,還應(yīng)綜合整理勘測(cè)報(bào)告等信息;若土質(zhì)特殊,應(yīng)將組織施工落實(shí)到位;膨脹土區(qū)域杜絕預(yù)計(jì)開(kāi)挖,軟土地區(qū)杜絕深度過(guò)大、高差過(guò)大、挖土過(guò)快等行為,以免在損傷原有土體平衡狀態(tài)的同時(shí)影響自身抗剪強(qiáng)度,出現(xiàn)土體滑移和坍塌等狀況。
4.2.2 止水控制
地下水的水位較高會(huì)增加深基坑施工危險(xiǎn)度。通常情況下,地下水是由承壓水雨水、滲漏管道水等構(gòu)成,水源復(fù)雜,因此,在枯水期、豐水期數(shù)位變化的前提下做好止水控制工作是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵。在止水方案制定中,要依據(jù)專(zhuān)業(yè)部門(mén)地質(zhì)資料,深入探明地下水成因,在準(zhǔn)確評(píng)估基坑周邊環(huán)境和建筑物的前提下,盡量落實(shí)“以堵為主、抽水為輔”的止水原則,避免水土流失引起的建筑物沉降和流沙管涌狀況,降低地基處理難度。止水帷幕是高水位地區(qū)常見(jiàn)的止水措施,包含高壓噴射注漿法、粉噴深層攪拌法、漿噴深層攪拌法、壓力注漿法等[9]。
4.2.3 信息化管理
基坑整體穩(wěn)定性、剛度是決定其施工質(zhì)量的關(guān)鍵,若存在結(jié)構(gòu)變形、沉降、水平位移、結(jié)構(gòu)裂縫、坑底隆起過(guò)變形等現(xiàn)象,均表明基坑支護(hù)失敗。信息化管理作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)管理的核心措施,要求施工人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)、周?chē)ㄖ镉枰匀轿槐O(jiān)測(cè),依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)和巖土變位程度,除每日監(jiān)測(cè)外,還應(yīng)以8 ~10 cm 為間隔設(shè)立監(jiān)測(cè)點(diǎn),特殊部位還應(yīng)施行加密處理,開(kāi)挖后將監(jiān)測(cè)時(shí)間延長(zhǎng)到3 d[10]。
4.2.4 噴射混凝土面層
噴射混凝土面層時(shí)不能出現(xiàn)振動(dòng),面層中的鋼筋片厚度需要滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn),并固定在邊壁上。鋼筋網(wǎng)片和鋼絲網(wǎng)片可以采用焊接方式連接,也可以采用綁扎方式,網(wǎng)格允許有誤差,每邊搭接長(zhǎng)度不可少于鋼筋直徑的15 倍。項(xiàng)目施工采用了干法施工,施工前采用的混凝土水灰比要符合設(shè)計(jì)要求,同時(shí)全面仔細(xì)檢測(cè)機(jī)械設(shè)備、管路和電路。在邊壁垂直頂入鋼筋段,采用這種標(biāo)記方式使混凝土厚度符合施工標(biāo)準(zhǔn),后續(xù)工序開(kāi)展前需要仔細(xì)檢查預(yù)留縫接合部位是否有碎屑,并噴水確保濕潤(rùn)。
深基坑工程施工是循序漸進(jìn)的過(guò)程,施工單位應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)方案調(diào)整自身組織程序,盡量落實(shí)“邊施工邊監(jiān)測(cè)”“分層開(kāi)挖”“先撐后挖隨挖隨撐”的原則,避免盲目施工或野蠻施工,還應(yīng)做好深基坑整體施工過(guò)程控制,保證工程項(xiàng)目的穩(wěn)步施行。