深基坑技術(shù)支持下建筑工程質(zhì)量優(yōu)化分析

韋京媛

0 引言

我國深基坑技術(shù)已逐漸成熟，在深基坑技術(shù)基礎(chǔ)下建設(shè)的建筑也日益增多，由于深基坑工程具有一定風險，所以要對工程質(zhì)量、方案、安全等全面進行考慮，多方面提升建筑工程的質(zhì)量，降低其風險系數(shù)，保證建筑在施工時和使用時能夠發(fā)揮其應(yīng)有價值。深基坑技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上推動了我國建筑工程的發(fā)展，促進我國經(jīng)濟效益的提升，保證土地使用效率。

1 工程概況

擬建項目為東鐵營柵戶區(qū)改造回遷安置房及配套設(shè)施項目（5#地塊），該項目施工場地位于北京市豐臺區(qū)宋莊路東側(cè)，順六條南側(cè)，具體地理位置如圖1 所示。

圖1 項目地理位置

具體擬建（構(gòu)）建筑物由1#、2#樓，S1#～S4#樓、P1#樓、雨水蓄水池、化糞池及地下車庫組成。結(jié)構(gòu)±0.000=41.0m，自然地面約-0.3m，如表1 所示。

表1 建（構(gòu)）筑物概況

1.1 工程基本信息

本工程基坑?xùn)|西方向長約142.0m，南北方向長約68.0m，基坑呈長方形，基坑周長343.0m，開挖面積8 280m。結(jié)構(gòu)±0.000=41.0m，自然地面標高-0.30m，車庫基底標高-11.10m，1#與2#樓基底標高-10.53m，1#樓與2#樓之間的局部范圍基底標高-9.25m、-9.50m、-11.75m。

1.2 工程地質(zhì)情況

本次勘探深度較深，計劃約50m 范圍，實際勘探深度為46m，對地層的地質(zhì)情況進行詳細勘查，根據(jù)現(xiàn)場勘探的真實反饋結(jié)果，進行詳細劃分，主要有人工堆積層和第四紀沉積層兩種土層表現(xiàn)形式，依據(jù)相關(guān)指標和規(guī)定，對土、巖層開展規(guī)定劃分，劃分結(jié)果最終為十層，其中第一層為厚度在1.30～2.70m 的人工堆積的房渣土以及部分黏質(zhì)粉土素填土，將其劃分為①層。將第四紀沉積的黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土、重粉質(zhì)黏土及細砂、將其劃分為②層；粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土劃分為③層；粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)粉土，粉砂、細砂及黏土、重粉質(zhì)黏土，劃分為④層；黏質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土，砂質(zhì)粉土及黏土劃分為⑤層；細砂及黏土劃分為⑥層；卵石、圓礫劃分為⑦層；卵石劃分為⑧層；中砂劃分為⑨層；卵石劃分⑩層。具體如圖2 所示。

圖2 工程地質(zhì)剖面圖

1.3 水文條件

本工程水文主要受氣候、地下水、管道滲漏等影響，其水位一般在6～9 月時水位會大幅上升，其他月份水位相較6～9月處于低水位，經(jīng)有效統(tǒng)計水位年均浮動在2～3m 之間，水位浮動較為正常且平穩(wěn)。水位情況如表2 所示。

表2 水位及類型情況表

2 深基坑技術(shù)下建筑工程質(zhì)量優(yōu)化

2.1 方案優(yōu)化

若要對建筑工程質(zhì)量優(yōu)化，那么就要對初始的設(shè)計及方案進行細部優(yōu)化，以保證工程質(zhì)量得到提升。以工程中較為重要的方案為例，支護方案是根據(jù)周邊地質(zhì)條件及施工工法和工序綜合考慮后進行優(yōu)化設(shè)計，整個基坑分為6 個支護段，支護段劃分如圖3 所示。支護結(jié)構(gòu)主要采用“上部擋土墻+樁錨”與“樁錨”兩種支護體系。此優(yōu)化充分考慮支護的重要性，采用雙支護體系，保證支護的穩(wěn)定性，使施工安全性大大提升。

圖3 基坑支護平面圖

2.2 技術(shù)優(yōu)化

對方案持續(xù)優(yōu)化的同時，在充分考慮工程技術(shù)對施工影響后還對施工技術(shù)及參數(shù)進行細部優(yōu)化，如支護段1a-1a 支護剖面坡腳預(yù)留土采用“土釘墻”支護體系。開挖高度4.74m，放坡系數(shù)1:0.4，坡面鋪設(shè)Ф8@200mm×200mm 鋼筋網(wǎng)片，噴射混凝土面層厚度100mm，混凝土強度等級為C20。設(shè)計三排土釘，土釘豎向間距自地面向下1.40m、1.40m、1.40m，水平間距1.50m，土釘為1Ф18mm 鋼筋，長度分別為：3.80m、4.80m、4.80m，土釘孔內(nèi)注入P.S.A 32.5 素水泥漿，水灰比0.5～0.55。在土釘設(shè)置上采用每一排都設(shè)置1Ф16mm 水平壓筋，土釘端部彎鉤以焊接形式連接，保證其牢固性。剖面采用“掛網(wǎng)噴射混凝土”進行處理，開挖高度1.03～2.50m，放坡系數(shù)1:0.6，坡面平鋪40mm×70mm×2.0m 鋼板網(wǎng)，通過1Ф14mm 鋼筋長500mm 的丁字鐵固定于坡面，坡面噴射混凝土厚度50mm，混凝土強度等級C20，如圖4 所示。

圖4 1a-1a 剖面圖

2.3 施工優(yōu)化

施工的優(yōu)化主要是對施工的工序進行優(yōu)化，以本工程開挖施工為例，開挖施工的優(yōu)化按后澆帶劃分為5 個開挖區(qū)域，采用分塊分層倒退開挖方式，考慮到拆遷對施工不利及開挖過程中對環(huán)境的破壞，將施工區(qū)域優(yōu)化為，先開挖1 區(qū)和3 區(qū)，出土坡道隨開挖情況及時修整成形，出入口設(shè)在東北角臨時出口處，在出入口處設(shè)置洗車池進行清理，防止運渣車的揚塵及污染道路，保證環(huán)境的保護。等2 區(qū)和5 區(qū)拆遷完成，再進行2區(qū)和5 區(qū)的土方開挖，出入口和洗車池與1、3 區(qū)類似，最后開挖4 區(qū)土方，采用垂直運輸出土，并在基坑周圍設(shè)置霧泡機，以保證施工過程中的揚塵得以控制。土方開挖施工圖如圖5所示。此優(yōu)化充分貫徹國家可持續(xù)發(fā)展方針，針對施工開挖的揚塵進行控制，同時也是對施工人員身體健康的保障。

圖5 土方開挖施工平面圖

2.4 施工方法優(yōu)化

施工方法的優(yōu)化也有助于質(zhì)量的提升，以本工程預(yù)應(yīng)力錨桿施工為例，在深基坑技術(shù)下對預(yù)應(yīng)力錨桿方法進行優(yōu)化，由于地下水位較高，部分錨桿需進入含水土層，為了操作方便、流程簡單，有效減少孔壁坍塌、錨固體夾泥等質(zhì)量問題的發(fā)生，預(yù)應(yīng)力錨桿成孔選用“水泥漿護壁螺旋鉆進”的工藝進行施工。預(yù)應(yīng)力錨桿成孔時采用跳打施工，盡可能避免連續(xù)成孔，避免注漿時穿孔。錨桿在使用前要進行張拉測試，以保證施工質(zhì)量達到標準，其張拉加載表如表3 所示。在施工完成后會進行錨桿質(zhì)量驗收，將質(zhì)量問題杜絕，驗收標準表4 所示。

表3 錨桿張拉加載表

表4 錨桿支護工程質(zhì)量檢驗標準

2.5 監(jiān)測優(yōu)化

監(jiān)測是在危險性較大的工程中是必不可缺的，尤其是在深基坑技術(shù)支持下的建筑工程，一定會有自身的監(jiān)測系統(tǒng)，對基坑開挖結(jié)構(gòu)應(yīng)變的變化及影響趨勢進行監(jiān)測，以便調(diào)整開挖順序和標高，避免造成結(jié)構(gòu)質(zhì)量風險和施工安全生產(chǎn)風險隱患。以本項目監(jiān)測為例，主要針對圍護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境進行監(jiān)測，圍護結(jié)構(gòu)監(jiān)測主要以支護結(jié)構(gòu)水平位移和沉降、支護樁深部水平位移、錨桿軸力等進行監(jiān)測優(yōu)化。周邊環(huán)境監(jiān)測主要以地表沉降、地下管線沉降、地下水水位、鄰近建筑物變形等進行監(jiān)測優(yōu)化。優(yōu)化目的以施工安全和人員安全為主，監(jiān)測只是輔助，為確保項目順利進行而采取的必要手段。

2.6 安全優(yōu)化

以本工程安全優(yōu)化為例，貫徹安全理念即“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”，堅持“以人為本”的原則，遵循相關(guān)安全政策，以零傷亡作為項目目標。在優(yōu)化中以提醒和防護為核心進行安全的全面升級。如開展安全月活動、安全生產(chǎn)大檢查、安全生產(chǎn)集中整治行動，以佩戴安全防護器具為榮，堅決杜絕不佩戴防護器具的施工、管理人員進入施工場地，完善安全施工體系，強化安全管理，成立安全生產(chǎn)管理機構(gòu)，編寫安全專項方案，并在每周固定開展安全主題會議，幫助施工、管理人員了解施工過程中的安全風險，掌握安全風險因素等，項目對重大危險源實施動態(tài)管理。在施工區(qū)域的明顯位置懸掛安全宣傳牌、設(shè)置警示牌，增強現(xiàn)場的安全氛圍，時刻提醒施工、管理人員安全重要性，提高他們的安全意識，做到“人人心中有安全，人人心中重安全”。

3 利用先進技術(shù)結(jié)合深基坑技術(shù)完善質(zhì)量優(yōu)化

在新時代背景下要利用科技發(fā)展的先進技術(shù)，基于深基坑技術(shù)對質(zhì)量進行優(yōu)化，使企業(yè)能夠在技術(shù)發(fā)展上得到良好提升，同時還能夠令技術(shù)人員提升自身技術(shù)水準，達到質(zhì)量優(yōu)化的目的，在質(zhì)量優(yōu)化中提高建筑質(zhì)量的同時，降低施工成本，因此利用先進技術(shù)結(jié)合深基坑技術(shù)完善質(zhì)量優(yōu)化是具有重要意義。

3.1 利用先進技術(shù)結(jié)合深基坑技術(shù)完善測量優(yōu)化

工程測量是整個工程的基礎(chǔ)，要想工程質(zhì)量過關(guān)就要保證測量的準確性、精準性。我國深基坑測量技術(shù)較為成熟，但過程較為復(fù)雜，主要還是利用測量放線，進行人工復(fù)合。要想在此技術(shù)中完善質(zhì)量優(yōu)化，就要相應(yīng)結(jié)合先進技術(shù)，如部分工程已經(jīng)利用的航測技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、BIM 放樣機器人等相關(guān)先進技術(shù)進行融合，提升了測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，將測量簡便化，數(shù)據(jù)準確化，進一步提升建筑質(zhì)量及安全。

3.2 利用先進技術(shù)結(jié)合深基坑技術(shù)輔助方案優(yōu)化

方案是工程的執(zhí)行標準及規(guī)范，也是施工過程的核心，技術(shù)方案在施工中都具有指導(dǎo)性意義，因此在深基坑技術(shù)基礎(chǔ)上融合先進技術(shù)進行方案優(yōu)化，是質(zhì)量提升的關(guān)鍵。在數(shù)據(jù)化時代引領(lǐng)下，BIM 技術(shù)脫穎而出，在工程中應(yīng)用先進的BIM 技術(shù)不僅為施工帶來效益的提高，還能夠?qū)|(zhì)量、設(shè)計和方案進行優(yōu)化處理。以深基坑項目為例，在深基坑設(shè)計中能夠利用BIM三維模型找出設(shè)計難點，重點研究設(shè)計嚴謹性；在方案中能夠輔助方案的完善，利用BIM 三維模型模擬施工可在方案中完善方案的可行、可靠性，確保深基坑工程建設(shè)的質(zhì)量。

3.3 利用先進技術(shù)結(jié)合深基坑技術(shù)在施工中保證質(zhì)量的提升

深基坑項目具有機械設(shè)備大型化、復(fù)雜化等特點，要保證質(zhì)量就要優(yōu)化在施工工序的銜接問題，而利用先進BIM 技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)有利于質(zhì)量的優(yōu)化。如在施工中利用BIM 三維模型疊加現(xiàn)場機械設(shè)備，可有效控制機械設(shè)備工作范圍，保證現(xiàn)場的有序性。

3.4 利用先進技術(shù)結(jié)合深基坑技術(shù)在監(jiān)測中開展質(zhì)量優(yōu)化

采用先進的監(jiān)控系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，提供更符合工程實際情況的數(shù)據(jù)支持。基坑工程設(shè)計方案的定量預(yù)測計算是否真正反映了工程實際情況，只能在方案實施過程中加以驗證?，F(xiàn)場監(jiān)測是驗證上述數(shù)據(jù)的重要手段。由于施工場地的地質(zhì)條件和周圍環(huán)境不同，設(shè)計計算中未包含的各種復(fù)雜因素可能以安全和不安全的形式反映在支護施工過程和支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定結(jié)果中。通過對現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果的分析研究，可以對不安全狀況進行局部修正，補充和改善施工對周圍環(huán)境的影響。例如，相對新穎的機器視覺測量儀器是一種更適用于深基坑的先進監(jiān)測系統(tǒng)，可以完全覆蓋質(zhì)量和安全的監(jiān)控。

4 結(jié)語

如今，深基坑技術(shù)在建筑工程中的地位越來越重要，其影響力也不斷擴大，不僅能夠在技術(shù)水平上彰顯深基坑技術(shù)的技術(shù)水準，還能夠在質(zhì)量優(yōu)化中得到應(yīng)用，且應(yīng)用效果極為良好，作為我國成熟的技術(shù)之一，為建筑領(lǐng)域帶來巨大的經(jīng)濟效益，為施工及管理人員的生命安全提供重要保障，同時在保護環(huán)境這一宗旨上作出巨大貢獻，可見在深基坑技術(shù)下工程質(zhì)量的優(yōu)化得到全面提升。