深基坑暗挖關(guān)鍵施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用及研究

鄭榮豐 ZHENG Rong-feng；許廷志 XU Ting-zhi

（①中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司，北京 100161；②中建一局集團(tuán)華北建設(shè)有限公司，天津 300000；③中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司深圳分公司，深圳 518000）

0 引言

近些年來，我國城市建設(shè)速度和城鎮(zhèn)化建設(shè)頻率都在不斷的增加，建筑工程的地下部分展開施工的時(shí)候如果能夠使用深基坑暗挖技術(shù)就能良好的發(fā)揮建筑技術(shù)的功效，提高城市地鐵建設(shè)與居住建設(shè)聯(lián)絡(luò)通道的安全性和通行質(zhì)量。

1 工程概況

下面我們來對(duì)本次工程的大概情況做出基本的描述：

1.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)狀況

本次工程中的基坑總面積12495.87m2，呈長方形分布，東西長約66m，南北寬約184m，基坑周長約為500m，基坑的止水效果較好，能保證基坑周邊的建筑物及管線的正常使用，根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)和周邊環(huán)境條件，基坑南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用密排樁+樁邊坡側(cè)設(shè)置2排三重管旋噴樁，其它三側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用的咬合樁，咬合樁采用旋挖咬合施工工藝。本次工程項(xiàng)目場(chǎng)地地勢(shì)較平，場(chǎng)地自然地面標(biāo)高為5.20，基坑坑底標(biāo)高為-13.600，基坑深度為18.8m?；影踩燃?jí)設(shè)置為一級(jí)。前述內(nèi)容為絕對(duì)標(biāo)高，相對(duì)標(biāo)高±0.000相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高8.1m。本工程連通口設(shè)置在基坑南側(cè)，基坑南側(cè)地下室外墻距支護(hù)樁約1.5m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用密排樁+樁邊坡側(cè)的設(shè)置，安裝3排三重管旋噴樁，支護(hù)樁直徑為1.2m，旋噴樁直徑0.7m。地鐵側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為密排樁+樁邊坡側(cè)設(shè)置2排三重管旋噴樁，支護(hù)樁直徑為1.2m，旋噴樁直徑為0.7m[1]。

1.2 地鐵連通口大致情況

本次工程預(yù)計(jì)在基坑南側(cè)地下二層1軸/C軸～E軸與前灣地鐵站建設(shè)連通口，地鐵側(cè)連通口已修建完成并留設(shè)了擋墻，因此還需要通過暗挖的施工技術(shù)去除支護(hù)樁并且與擋墻相互連通，工作人員還要及時(shí)進(jìn)行相關(guān)防水施工、結(jié)構(gòu)施工，連通口結(jié)構(gòu)施工部位為地下室負(fù)二層1軸/C軸～E軸，連通口底標(biāo)高為-5.600，連通口寬6.5m，高2.5m，長度共計(jì)4.8m；樁體需鑿除4.5m深，寬20m，高4.2m。連通口地鐵側(cè)為地鐵9號(hào)線，目前已完工交付使用。施工部位上部為公正北一街旁人行道位置，路面標(biāo)高為7.900，冠梁頂?shù)铰访鏄?biāo)高均為道路回填面層，厚度約2.68m，開挖的標(biāo)高為-5.600，頂標(biāo)高為1.450。

2 本次工程重難點(diǎn)介紹

下面我們來對(duì)本次施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行簡單的介紹，這次工程施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)主要在于施工部位的場(chǎng)地較小，在初期施工之中，支撐施工和支護(hù)樁的切除具有較大的難度，還有可能在混凝土塊的運(yùn)送過程中發(fā)生危險(xiǎn)，同時(shí)聯(lián)通口處需要在地下室2層進(jìn)行開挖，難度也是比較大，在開挖之后還需要連接聯(lián)通口，防止坍塌和沉降現(xiàn)象的出現(xiàn)，這也是本次工程容易出現(xiàn)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，在開完之后一定要加強(qiáng)對(duì)聯(lián)通口的監(jiān)測(cè)，做好安全應(yīng)急工作。

從大體的角度來講，針對(duì)以上重點(diǎn)和難點(diǎn)可以有以下幾個(gè)方面的解決措施：第一個(gè)方面要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體施工步驟和工序進(jìn)行合理的部署，爭(zhēng)取有效利用施工空間和場(chǎng)地；第二個(gè)方面要選擇合理的開挖方式，可以利用邊切除并回?fù)蔚姆绞秸归_開挖工作；第三個(gè)方面需要對(duì)每次開挖的基坑深度進(jìn)行控制，在開挖成具體的形狀之后及時(shí)進(jìn)行支護(hù)框架的打造，確保不同的工序之間能夠快速銜接。有關(guān)工作人員要做好型鋼鋼架支撐，改變受力結(jié)構(gòu)和受力條件，加強(qiáng)對(duì)地面情況的觀察，如果地質(zhì)情況發(fā)生變化則要及時(shí)反饋找到相應(yīng)的處理措施，確保施工過程安全有序進(jìn)行；第四個(gè)方面要加強(qiáng)對(duì)施工過程的全程監(jiān)測(cè)，尤其是要加強(qiáng)對(duì)聯(lián)通口上部的地表沉降情況的分析和觀察，以數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)其變化狀況，及時(shí)作出反饋，如果發(fā)現(xiàn)輸出異常情況要快速上報(bào)，做好相應(yīng)的預(yù)防對(duì)策。除此之外工作人員要儲(chǔ)備必要的應(yīng)急物資，比如通道內(nèi)儲(chǔ)存方木和鋼筋網(wǎng)片[2]。

3 深基坑暗挖關(guān)鍵施工技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用方法

3.1 確定大體施工步驟

搭設(shè)盤扣式作業(yè)腳手架→防護(hù)措施/警戒措施布設(shè)→支護(hù)樁左右測(cè)量放線→支護(hù)樁水鉆開定位孔→分塊鑿除支護(hù)樁→清渣→搭設(shè)型鋼鋼架回頂→地鐵側(cè)擋墻水鉆開定位孔→放擋墻分塊線→繩鋸由上至下分塊切割→運(yùn)出切割塊→清理。大體上的施工步驟按照以上順序進(jìn)行。

3.2 支護(hù)樁鑿除技術(shù)運(yùn)用

從大體上來講，根據(jù)以往開鑿的經(jīng)驗(yàn)，在支護(hù)樁鑿除的工作之中需要考慮到施工具有的難度，確保安全性。有關(guān)工作人員需要先確定測(cè)量水位之后，采用水鉆進(jìn)行開孔和定位工作，用人工分層的形式對(duì)支護(hù)樁進(jìn)行破除，繼續(xù)向前挖掘，一直挖到接近地鐵口剪力墻的位置進(jìn)行開孔測(cè)量，控制邊緣線。在測(cè)量無誤之后設(shè)置分塊線和線角點(diǎn)，控制線放好之后需要把鑿除的范圍進(jìn)一步確定，分為若干的板塊之后展開拆除，聯(lián)通地鐵口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的洞口。在鑿除之前需要做好一系列準(zhǔn)備工作，首先要做到的就是盤扣式作業(yè)腳手架的放置，正確的安排腳手架搭建的步驟，施工前需搭設(shè)雙排落地盤扣式作業(yè)腳手架，架體分別在負(fù)二層及負(fù)二層夾層，搭設(shè)架體高3m，寬27.35m，參數(shù)設(shè)置應(yīng)該為步距為2m，縱距為1.5m，排距為0.9m，操作架體縱向、橫向均應(yīng)設(shè)置掃地桿，高度為350mm，作業(yè)層腳手架立桿于0.5m及1m處設(shè)有兩道防護(hù)欄桿，底部側(cè)面設(shè)20cm高的擋腳板。操作架體需經(jīng)掛牌驗(yàn)收后方可使用，如果未經(jīng)驗(yàn)收不得繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)[3]。其次要做好警戒防護(hù)措施。工作人員要在地面使用舊模板及輪胎鋪設(shè)防護(hù)網(wǎng)絡(luò)，防止砼塊掉落對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，減小噪聲、粉塵等一系列污染。工作人員在施工作業(yè)區(qū)域周圍需設(shè)置安全防護(hù)攔，并在一定區(qū)域內(nèi)設(shè)置安全標(biāo)志，不得讓閑雜人等進(jìn)入施工作業(yè)區(qū)域。作業(yè)人員要正確使用個(gè)人防護(hù)用品，按要求佩戴安全帽、安全帶等物品。

此外，還要做好支護(hù)樁測(cè)量放線工作。工作人員需要利用軸線定位確定需鑿除支護(hù)樁的部位，鑿除面寬20.6m，高7.15m。鑿除支護(hù)樁原則為采用中隔壁法，由外向內(nèi)、由上而下依次鑿除，邊鑿除邊回?fù)?。整個(gè)連通口分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)三個(gè)區(qū)，先施工A區(qū)，再施工B區(qū)，最后施工C區(qū)，A區(qū)寬5.2m，B區(qū)寬11.35，C區(qū)寬3.65m。開挖從開挖頂標(biāo)高開始從外向內(nèi)挖，挖至地鐵擋墻位置，之后要截除支護(hù)樁，每次截除支護(hù)樁1m，繼續(xù)向下鑿除1m再進(jìn)行截樁，以此類推直至標(biāo)高達(dá)到-5.600。鑿除過程要加強(qiáng)對(duì)細(xì)節(jié)的關(guān)注，提高支護(hù)樁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，快速回?fù)涡弯撲摷堋３酥?，灌注樁破除的過程中可以采用人工配合機(jī)械方法，旋噴樁采用人工鑿除達(dá)到可穿繩部位。該部位可以選擇繩鋸切割法，當(dāng)然這種方式僅用于灌注樁切割及連通口擋墻，加快施工速度的推進(jìn)，縮短施工周期，節(jié)約人力資源成本。這種方式在具體運(yùn)作的時(shí)候要嚴(yán)格控制混凝土塊重量，要小于3t，樁長最長不能超過1m。支護(hù)樁鑿除平面圖如圖1所示。

圖1 支護(hù)樁鑿除平面圖

3.3 切割快運(yùn)輸技術(shù)

本次工程在地下室結(jié)構(gòu)內(nèi)部施工，因此施工人員要加強(qiáng)對(duì)于施工難度及安全性等要素的考量，主要以人工配合小型起重設(shè)備為主，分塊體積不易過大。機(jī)械拆除的支護(hù)樁樁長最大不得超過1m，混凝土塊容重按照25.1kn/m3計(jì)算，每塊為2.8t，單塊重量要基本控制在3噸左右。切割塊由小型叉車從切割位置與送至外墻外側(cè)肥槽處，由80t吊車吊出，吊車停放在公正北一街的位置。切割快運(yùn)輸位置示意圖如圖2所示。汽車吊卸車點(diǎn)隨汽車吊移動(dòng)，控制在汽車吊吊裝范圍內(nèi)，并且根據(jù)《吊繩計(jì)算書》本工程選取6×19（b）每股外層12根，中心絲外捻2層鋼絲，直徑為12mm的鋼絲繩。選擇6×19，直徑為23mm的鋼絲繩（抗拉強(qiáng)度為1570MPa）的破斷拉力總和為281.5kN，折減系數(shù)取0.85，破斷拉力為281.5×0.85=239.275kN，取折舊系數(shù)0.75，計(jì)算得出鋼絲繩能夠承受的拉力為239.275×0.75=179.46，大于計(jì)算值60.6kN，所以要選取?23mm6×19的鋼絲繩，選擇四個(gè)4.75t（D=19.1mm）的卸扣，連接鋼絲繩和套架內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。

圖2 切割快運(yùn)輸位置示意圖

3.4 對(duì)于叉車行駛區(qū)域的劃分和確定

為全面提升支撐拆除叉車行駛區(qū)域結(jié)構(gòu)板的安全性，工作人員需對(duì)下層樓板進(jìn)行回頂加固，叉運(yùn)混凝土支撐塊在結(jié)構(gòu)外部，要禁止叉運(yùn)混凝土塊進(jìn)入樓層，叉車輪間距按照2m計(jì)算，軸間距按照3m計(jì)算，占地面積大致為6m2，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值考慮8.4kN/m2。叉車從下沉式廣場(chǎng)經(jīng)吊車吊運(yùn)至負(fù)二層板，在樓板上行駛至連通口位置，回頂采用盤扣式鋼管支撐架搭設(shè)，立桿橫向間距與縱向間距為1.2m，步距均為1.5m左右。

3.5 初期支護(hù)施工技術(shù)

在初期支護(hù)施工之中，工作人員需要注重對(duì)于回頂型鋼架的制作。初期支護(hù)采用噴混凝土、鋼筋網(wǎng)和鋼架組合的支護(hù)型式。采用?609*16mm鋼管作為型鋼鋼架的立柱，立柱縱向間距設(shè)置為5m，橫向間距設(shè)置為1m，橫梁橫梁使用I22a工字鋼，間距設(shè)置為1m?？v向連接筋為?22，間距設(shè)置為300mm，內(nèi)側(cè)進(jìn)行單層布置。鋼筋網(wǎng)為?6.5，間距是150×150，內(nèi)側(cè)單層布置，噴射砼為C20，厚200mm。具體而言，首先要做好型鋼鋼架施工，鋼架按設(shè)計(jì)尺寸預(yù)先在連通口外加工成型并完成試拼，連通口內(nèi)安裝在初噴混凝土前進(jìn)行，用螺栓連接成整體并與定位系筋焊接。立柱腳雜物清理干凈，鋼架需安放在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，在每榀鋼架安裝前，工作人員需要準(zhǔn)確設(shè)置出鋼架安裝的中線、標(biāo)高及立柱腳設(shè)計(jì)位置，采用連接筋按設(shè)計(jì)間距將各榀鋼架焊接成整體。其次，要縱向連接筋焊接，?22縱向連接筋沿鋼支撐內(nèi)緣單層鋪設(shè)，焊搭的搭接長度最好大于規(guī)范長度，焊縫必須飽滿。此外，鋼筋網(wǎng)先在鋼筋加工場(chǎng)地要按設(shè)計(jì)要求加工成網(wǎng)片，現(xiàn)場(chǎng)展開人工手動(dòng)安裝，安裝時(shí)將網(wǎng)片點(diǎn)焊在型鋼鋼架上，網(wǎng)片間搭接長度≮20cm。

3.6 型鋼鋼架安裝技術(shù)

型鋼鋼架安裝技術(shù)主要運(yùn)用在開挖至設(shè)計(jì)斷面尺寸后，鋼材質(zhì)量和接頭位置必須符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，加工好的鋼架必須經(jīng)過檢查驗(yàn)收，確保每榀鋼架無漏焊、開焊的情況出現(xiàn)。對(duì)于已經(jīng)驗(yàn)收合格的鋼架要分類堆碼、并作好標(biāo)識(shí)，保證鋼架的穩(wěn)定和整體受力，設(shè)置縱向連接鋼筋，與已施工相鄰鋼架連接牢固。縱向聯(lián)接鋼筋網(wǎng)與鋼架要確保聯(lián)結(jié)牢固，不能發(fā)生晃動(dòng)現(xiàn)象。在初期支護(hù)形成閉合結(jié)構(gòu)之前，要不斷的減少初期的支護(hù)下沉量，每個(gè)臺(tái)階安裝鋼架時(shí)要在基底安裝一塊托板，提高基座的牢固性，增大受力面積，減少下沉量。

4 質(zhì)量管理驗(yàn)收措施

第一，嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量自檢制度。施工中每一道工序工班都必須自檢，自檢合格后，報(bào)經(jīng)理部專職質(zhì)檢工程師復(fù)檢；第二，嚴(yán)格執(zhí)行工程監(jiān)理制度。充分做好質(zhì)量自檢工作的同時(shí)，有專職質(zhì)檢工程師積極配合監(jiān)理工程師和業(yè)主對(duì)工程進(jìn)行的質(zhì)量監(jiān)督檢查。自檢合格后，及時(shí)通知監(jiān)理工程師檢查簽證，隱蔽工程經(jīng)監(jiān)理工程師簽證后隱蔽；第三，嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)檢工程師“一票否決權(quán)”制度。經(jīng)理部設(shè)專職質(zhì)檢工程師，班組設(shè)兼職質(zhì)檢員。保證施工作業(yè)始終在質(zhì)檢人員的嚴(yán)格監(jiān)督下進(jìn)行。質(zhì)檢工程師有質(zhì)量否決權(quán)，發(fā)現(xiàn)違背施工程序、不按設(shè)計(jì)圖、規(guī)則、規(guī)范及技術(shù)交底施工，使用材料半成品及設(shè)備不符合質(zhì)量要求者，有權(quán)制止，必要時(shí)下停工令，限期整改并有權(quán)進(jìn)行處罰；第四，認(rèn)真執(zhí)行質(zhì)量管理制。把施工圖審簽制，技術(shù)交底制，測(cè)量復(fù)核制，質(zhì)量自檢、互檢、專檢“三檢制”，隱蔽工程檢查簽證制，安全質(zhì)量檢查評(píng)比獎(jiǎng)罰制，驗(yàn)工計(jì)量質(zhì)量簽證制，分項(xiàng)工程質(zhì)量評(píng)定制，質(zhì)量事故（隱患）報(bào)告處理制等行之有效的質(zhì)量管理制度，貫穿到施工全過程，并落實(shí)到工班，使質(zhì)量控制做到干群結(jié)合、上下結(jié)合、內(nèi)外結(jié)合；第五，實(shí)行質(zhì)量責(zé)任制，逐級(jí)落實(shí)到工班，責(zé)任到人。建立質(zhì)量獎(jiǎng)罰制度，明確獎(jiǎng)罰標(biāo)準(zhǔn)，做到獎(jiǎng)優(yōu)罰劣，杜絕質(zhì)量事故發(fā)生；第六；嚴(yán)格施工紀(jì)律，把好工序質(zhì)量關(guān)，上道工序不合格不能進(jìn)行下道工序的施工，否則質(zhì)量問題由下道工序的班組負(fù)責(zé)。對(duì)工藝流程的每一步工作內(nèi)容認(rèn)真進(jìn)行檢查，使施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化；第七，在施工中，對(duì)每道工序、每個(gè)工種、每個(gè)操作工人，做到質(zhì)量工作“三個(gè)落實(shí)”,即：①施工前，每個(gè)施工操作人員明確操作要點(diǎn)及質(zhì)量要求。②施工過程中，施工管理人員必須隨時(shí)檢查指導(dǎo)施工，制定工序流程圖，確定關(guān)鍵工序和特殊工序的關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，對(duì)比分析質(zhì)量偏差，及時(shí)糾正質(zhì)量問題，把質(zhì)量隱患消滅在施工過程中。③每個(gè)工序施工結(jié)束后，及時(shí)組織質(zhì)量檢查評(píng)比，進(jìn)行工序交接，并根據(jù)檢查結(jié)果對(duì)施工班組及操作人員進(jìn)行相應(yīng)獎(jiǎng)罰，強(qiáng)化施工人員的質(zhì)量意識(shí)。

5 結(jié)語

綜上所述，在建筑工程施工過程中深基坑暗挖關(guān)鍵施工技術(shù)的使用非常關(guān)鍵，工藝技術(shù)要求較高、綜合性較強(qiáng)的一種施工方法。經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核型鋼回頂冠梁受力結(jié)構(gòu)可支撐冠梁位置的自身荷載要求，因此初支回頂近考慮冠梁以下至暗挖頂標(biāo)高荷載，回頂荷載按混凝土重量考慮，回頂荷載為=（冠梁底標(biāo)高4.130-暗挖定標(biāo)高1.450）×2.51=6.73kN/㎡?？紤]到施工難度及安全性，應(yīng)加大施工過程信息化管理力度，盡力保護(hù)環(huán)境，對(duì)場(chǎng)區(qū)及周邊環(huán)境采取切實(shí)可行的保護(hù)措施，并將各種噪聲、粉塵、漿水等降到最低。涉及基坑支護(hù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，施工前應(yīng)具備主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工圖、內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工圖，基坑支護(hù)施工圖，組織人員完成圖紙審查工作，由相關(guān)設(shè)計(jì)人員針對(duì)圖紙審查提出的相關(guān)問題進(jìn)行圖紙會(huì)審及設(shè)計(jì)交底工作。確定施工步驟，合理的使用支護(hù)樁鑿除技術(shù)，對(duì)切割塊進(jìn)行快速運(yùn)輸，確定叉車行駛的區(qū)域，并且還要使用初期支護(hù)施工技術(shù)做好現(xiàn)場(chǎng)的安排，全面提高建筑工程的施工效率和質(zhì)量。通過此次的成功實(shí)踐，雖然對(duì)深基坑暗挖關(guān)鍵施工技術(shù)發(fā)展有一定貢獻(xiàn)，但從未來社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)來看，探索深層的地下空間開發(fā)更需要地下暗挖法施工技術(shù)的突破性發(fā)展。