關(guān)于巖土工程勘察深基坑支撐設(shè)計(jì)方案探討

葛瑞

安徽水安建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 安徽 合肥 230601

引言

在城市化建設(shè)進(jìn)程日益推進(jìn)的背景下，基礎(chǔ)建設(shè)速度加快，對(duì)施工質(zhì)量安全提出更高要求的同時(shí)，也使不同類型的基坑施工工藝融合、優(yōu)化。為保證巖土工程整體質(zhì)量安全，需要根據(jù)深基坑情況以及周圍條件落實(shí)相應(yīng)的支護(hù)體系，而在深基坑優(yōu)化設(shè)計(jì)中，勘察數(shù)據(jù)是重要依據(jù)。因此，探討此類勘察方案是必要的。

1 分析勘察深基坑支撐設(shè)計(jì)對(duì)巖土工程的意義

在我國(guó)建設(shè)事業(yè)不斷發(fā)展的情況下，巖土工程向高層化的方向發(fā)展，基坑需要承載的負(fù)載力越來(lái)越大，若是基坑無(wú)法提供有力支撐，不僅對(duì)巖土工程質(zhì)量和安全性造成影響，甚至還會(huì)影響后續(xù)投用效果。但是通過(guò)以勘測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)開展深基坑支撐設(shè)計(jì)，并規(guī)劃科學(xué)的勘察深基坑支撐設(shè)計(jì)方案，能夠有效加強(qiáng)巖土工程整體的安全穩(wěn)定性。一般情況下，巖土工程是高層建筑物，基坑深度較大，若是基坑設(shè)計(jì)和施工不合理，可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的安全問題。但是通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)深基坑支撐體系，并對(duì)其進(jìn)行勘察，能夠通過(guò)全面、準(zhǔn)確的勘察數(shù)據(jù)優(yōu)化深基坑支撐設(shè)計(jì)，為支護(hù)施工作業(yè)的有序、高效展開提供保證。除此之外，通過(guò)勘察深基坑支撐設(shè)計(jì)，還可以滿足當(dāng)前日益提高的工程施工質(zhì)量要求，從施工方面迎合市場(chǎng)發(fā)展需求，充分發(fā)揮支撐體系結(jié)構(gòu)對(duì)基坑相關(guān)施工作業(yè)安全展開的意義作用，穩(wěn)固巖土工程地基，從而促進(jìn)整個(gè)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。

2 探討基于巖土工程的勘察深基坑支撐設(shè)計(jì)方案

2.1 深基坑支撐設(shè)計(jì)需求

深基坑支撐設(shè)計(jì)需要以周圍環(huán)境為基礎(chǔ)，需要兼顧整個(gè)深基坑和周圍建筑物的安全性，即保證深基坑承載能力極限滿足施工安全質(zhì)量要求。通過(guò)開展深基坑支撐設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行勘察，通過(guò)最終得到的勘察數(shù)據(jù)結(jié)果可以進(jìn)一步保證深基坑處于穩(wěn)定狀態(tài)，降低安全事故發(fā)生概率，而有關(guān)周圍建筑物的影響，主要是保證深基坑的變形可控性。對(duì)于設(shè)計(jì)施工而言，變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)踐可以監(jiān)測(cè)到支撐體系構(gòu)件的變形和應(yīng)力數(shù)據(jù)，以此便于相關(guān)工作人員測(cè)量、把控其唯一變化。在對(duì)勘察方案進(jìn)行設(shè)計(jì)前，需要落實(shí)以下四個(gè)關(guān)鍵工作，明確深基坑支撐設(shè)計(jì)需求，從而更好判斷勘察結(jié)果。

第一，防護(hù)深基坑周圍建設(shè)，即便變形量較小，也要實(shí)施控制措施，滿足一級(jí)深基坑需求。第二，若是周圍不存在建筑物，那么對(duì)于位移量的把控主要將重點(diǎn)落在深基坑穩(wěn)定性上，即滿足二級(jí)深基坑標(biāo)準(zhǔn)。第三，參照一級(jí)深基坑變形進(jìn)行對(duì)比分析，將位移量控制在30mm以下，若是基坑深度較大，水平位移量要在0.3%的深基坑深度以下。第四，對(duì)于深基坑而言，最大水平位移值控制在30～50mm范圍內(nèi)即可，但是由于環(huán)境等多種影響因素，為進(jìn)一步避免地面裂隙的出現(xiàn)，應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)控制位移值的目標(biāo)，并將信息反饋給相關(guān)部門，加強(qiáng)組織監(jiān)測(cè)與管理。

2.2 深基坑支護(hù)技術(shù)形式

通常狀況下，較為常用的基坑支撐體系包括排樁與混凝土、排樁與鋼支撐以及水泥擋土墻等，在建設(shè)行業(yè)不斷發(fā)展下，深基坑深度和范圍不斷上升，這提高了深基坑相關(guān)作業(yè)的危險(xiǎn)性。深基坑支撐主要為基坑開挖以及周圍建筑環(huán)境的安全性提供保證，支護(hù)技術(shù)的選擇直接關(guān)系到最終的安全質(zhì)量，這也是巖土工程勘察深基坑支撐設(shè)計(jì)方案的重點(diǎn)內(nèi)容。因此，需要掌握多種深基坑支撐形式，以此保證支撐加工體系實(shí)效性的發(fā)揮。

第一，設(shè)計(jì)巖土工程深基坑支撐體系時(shí)，可以使用土釘釘入土體的技術(shù)形式，作為最為常見的深基坑支撐設(shè)計(jì)方案之一，在落實(shí)該技術(shù)形式時(shí)，相關(guān)施工人員需要明確基坑具體范圍，并在其邊坡土體上將土釘釘入土中，實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍土體的有效加固。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，主要使用細(xì)釘開展作業(yè)，基于勘察數(shù)據(jù)保證土釘距離的合理性，保證在完成作業(yè)后可以形成嚴(yán)密的支護(hù)結(jié)構(gòu)，從而保證支撐有效性[2]。

第二，地下墻的支撐技術(shù)形式。當(dāng)巖土工程的深基坑超過(guò)10m時(shí)，可以使用地下墻支撐技術(shù)形式保證周圍土體與建筑的穩(wěn)定性與安全性。在使用該支撐技術(shù)形式時(shí)，施工人員需要在地下修剪墻體，該墻體為連續(xù)結(jié)構(gòu)，能夠很好對(duì)邊坡土地形成防護(hù)作用。即便基坑深度較高，地下墻也可以很好的抑制住沉降程度，而基坑深度10m的情況往往在規(guī)模較大的工程項(xiàng)目中，所以，該技術(shù)形式的主要應(yīng)用場(chǎng)景為大型項(xiàng)目。

第三，排樁技術(shù)形式。開展巖土工程深基坑支撐設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)，排樁也是較為常見的一種支護(hù)形式，在落實(shí)該技術(shù)作業(yè)時(shí)，施工人員需要先開挖孔樁，之后灌注排樁。由于建設(shè)事業(yè)的高速發(fā)展，所以排樁組成材料也愈加豐富，目前具有多元化的特征，比如，施工人員可以使用混凝土鋼板作為深基坑支撐排樁。實(shí)際施工過(guò)程中，施工人員需要綜合分析巖土工程實(shí)際環(huán)境和建設(shè)情況，這是因?yàn)榇祟惞こ痰乃牡刭|(zhì)會(huì)產(chǎn)生較大作用力，進(jìn)而對(duì)排樁質(zhì)量造成影響。因此，為實(shí)現(xiàn)排樁材料的科學(xué)選擇，相關(guān)施工人員應(yīng)綜合分析并科學(xué)評(píng)價(jià)深基坑的環(huán)境條件和地質(zhì)條件，從而利用勘察數(shù)據(jù)保證巖土工程深基坑支撐體系的有效性。

第四，攪拌樁技術(shù)形式。該技術(shù)形式主要是在深基坑周圍通過(guò)一系列施工流程形成攪拌的樁體結(jié)構(gòu)，從而改善周圍土體結(jié)構(gòu)，保證巖土工程深基坑的安全穩(wěn)定性。一般情況下，攪拌樁的組成成本是水泥、軟土和石灰等，其中，軟土材料具有較強(qiáng)的粘合性，通過(guò)將其加入到攪拌材料中，通過(guò)將其注入土體中并攪拌均勻，可以待其凝固后形成高強(qiáng)度的樁體結(jié)構(gòu)，借助改善土體成分與結(jié)構(gòu)的方式增強(qiáng)巖土工程深基坑的抵抗能力。通常狀況下，該技術(shù)形式下的攪拌樁具有較大的埋藏深度，最深可達(dá)60m，所以符合大多數(shù)巖土工程深基坑支撐設(shè)計(jì)需要。值得注意的是，樁基礎(chǔ)所使用的黏土規(guī)格以及加固深度與巖土工程深基坑具體深度有關(guān)。以某巖土工程為例，該工程為工業(yè)建筑物，深基坑寬度、深度和長(zhǎng)度分別為25m、17m和100m，整體占地面積較為狹小，且基坑水平流線起伏較大。同時(shí)，周圍存在建筑，多為居民樓，因此，需要落實(shí)深基坑支撐體系，并以巖土工程勘察數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展深基坑支撐設(shè)計(jì)。在該參數(shù)與施工環(huán)境下，由于基坑深度為17m，所以采用飽和性黏土即可，將加固深度控制在20m左右[3]。其中，三軸攪拌機(jī)施工全程如圖1所示：

圖1 三軸攪拌機(jī)施工過(guò)程

2.3 監(jiān)測(cè)工作

巖土工程中的勘察深基坑支撐設(shè)計(jì)方案主要目的是保證支撐體系設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，以及為后續(xù)支護(hù)作用的發(fā)揮提供有效保證。因此，在此類方案中，還需要規(guī)范落實(shí)監(jiān)測(cè)工作，通過(guò)信息數(shù)據(jù)分析掌握基坑設(shè)計(jì)和施工中的實(shí)際情況，分析出現(xiàn)的偏差，及時(shí)糾正，保證工程安全、高效推進(jìn)。方案中的監(jiān)測(cè)工作，相關(guān)工作人員應(yīng)以前期設(shè)計(jì)規(guī)劃方案為基礎(chǔ)展開，明確相關(guān)單位部門以及員工的職責(zé)，做好責(zé)任觀念、安全保護(hù)意識(shí)、質(zhì)量觀念等方面的教育培訓(xùn)，避免因不必要的失誤對(duì)基坑施工造成影響，尤其要防止基坑滑坡等現(xiàn)象。此外，為實(shí)現(xiàn)對(duì)塌方情況的有效防控，基坑開挖作業(yè)開展過(guò)程中應(yīng)落實(shí)針對(duì)性的支護(hù)措施，即綜合考慮工程周邊的水文情況、地理?xiàng)l件以及人文環(huán)境，記錄并整理基坑開挖數(shù)據(jù)受到的具體影響，從多個(gè)方面保證巖土設(shè)計(jì)施工的順利開展。另外，還應(yīng)結(jié)合施工操作手冊(cè)以及相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙，從各個(gè)方面解析支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用成效以及影響因素造成的最終結(jié)果與范圍，找出問題原因，提前制定防控措施，以此保證深基坑支撐技術(shù)運(yùn)用的實(shí)效性。

2.4 影響因素及優(yōu)化

由于巖土工程整個(gè)開展過(guò)程中周圍環(huán)境相對(duì)較差，所以在進(jìn)行深基坑支護(hù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)勘察時(shí)，可能會(huì)受到環(huán)境等多個(gè)因素的影響，主要影響因素有：第一，外部環(huán)境影響因素。該方面主要是指周邊環(huán)境、技術(shù)人員的施工能力以及深基坑支撐體系選擇的科學(xué)合理性等，在方案中應(yīng)綜合考慮這類影響因素，最大化地降低基坑支撐體系發(fā)生的變化；第二，地質(zhì)影響因素，比如地下水影響因素，會(huì)弱化巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)，從而影響巖土工程深基坑支撐的設(shè)計(jì)與建造；第三，支撐變形因素。開展實(shí)際支撐作業(yè)時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況加強(qiáng)施工區(qū)域的管理能力，降低地下水位波動(dòng)情況，避免支撐體系變形，最大化減少負(fù)面作用。此外，在優(yōu)化巖土工程深基坑支撐設(shè)計(jì)時(shí)，可以采取以下措施：

第一，優(yōu)化深基坑支撐設(shè)計(jì)。在地下連續(xù)墻支撐技術(shù)形式下，為增強(qiáng)防護(hù)構(gòu)造的完整性和科學(xué)性，相關(guān)人員要進(jìn)一步把控土層和水位的變化情況，從而增強(qiáng)防護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)效性。若是使用攪拌樁支撐技術(shù)，由于攪拌樁體構(gòu)造主要在基坑周邊，且使用水泥等原料，具有較強(qiáng)的支護(hù)效果，所以，在巖土工程勘察深基坑支撐設(shè)計(jì)方案中，要靈活使用支撐體系，甚至綜合使用支護(hù)技術(shù)，從而更好適應(yīng)工程周邊環(huán)境，發(fā)揮穩(wěn)定的支護(hù)作用。

第二，落實(shí)全過(guò)程質(zhì)量控制。由于巖土工程的深基坑支護(hù)作業(yè)施工環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，且環(huán)節(jié)質(zhì)量相互影響，一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題會(huì)影響整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，在勘察方案中，還應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)施工質(zhì)量的監(jiān)督與控制，保證按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)開展作業(yè)，嚴(yán)格遵守相關(guān)要求，且結(jié)合前期調(diào)研數(shù)據(jù)，在充分了解周邊環(huán)境的基礎(chǔ)上實(shí)施。此外，支護(hù)施工人員應(yīng)積極配合土方開挖工作，回填作業(yè)開始前要檢查支護(hù)結(jié)構(gòu)，在其完好無(wú)損、各項(xiàng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求的前提下進(jìn)行，從而避免對(duì)深基坑支護(hù)體系穩(wěn)定性和安全可靠性造成影響[4]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，深基坑支撐體系作為保證巖土工程安全、高效推進(jìn)的重要基礎(chǔ)，所以需要基于勘察數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)支護(hù)體系，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)察，從而保證勘察方案能夠充分發(fā)揮作用。在規(guī)劃該方案時(shí)，需要結(jié)合工程實(shí)際情況以及各項(xiàng)影響因素，靈活選擇支護(hù)體系，做好支撐設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，從而提高巖土工程整體質(zhì)量與安全水平。