巖土工程建設(shè)中深基坑支護(hù)及勘察技術(shù)分析

祁曜剛

（甘肅省建筑科學(xué)研究院（集團(tuán)）有限公司）

1 引言

巖土地質(zhì)是特定地質(zhì)生態(tài)環(huán)境下形成的巖石力學(xué)介質(zhì)，巖體各向性能較為不同，增加了巖土工程建設(shè)施工難度[1]?，F(xiàn)階段，巖土工程勘察及深基坑的支護(hù)問題對工程建設(shè)影響較大，而控制好土體的位移及周圍環(huán)境，對推進(jìn)施工及安全有非常重要的作用[2]。對此，基于軟巖地區(qū)的工程建設(shè)，深基坑支護(hù)及施工，需要改進(jìn)勘查技術(shù)，因地制宜地設(shè)計建設(shè)參數(shù)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對施工場地和施工環(huán)境進(jìn)行智能化監(jiān)測，安全、有序地加強施工現(xiàn)場管理。

2 深基坑支護(hù)技術(shù)要點

2.1 選擇合適的支護(hù)施工方案

從支護(hù)技術(shù)角度考慮，選擇合理的支護(hù)類型會決定邊坡穩(wěn)定性及變形量，進(jìn)而影響到巖土工程建設(shè)整體安全性。若巖土及周圍環(huán)境較好，一般可以使用柔性的支護(hù)施工方式，如土釘墻、錨噴支護(hù)等技術(shù)。這種技術(shù)類型施工工期短、造價低，但對巖土施工環(huán)境要求較高，如地下管網(wǎng)鋪設(shè)量較多、鄰近市政等[3]。如巖土工程建設(shè)對施工條件要求較高，則剛性支護(hù)技術(shù)較為適用，能夠減少水平位移，但其工期較長，且工程造價成本較高。若工程地形較為復(fù)雜，且地質(zhì)條件較差，則不適合錨桿支護(hù)，更適合內(nèi)城形式，或者地下連續(xù)墻與逆作法相結(jié)合的支護(hù)形式，其受力較為均勻，并且能夠保障工期[4]。

2.2 運行智能化檢測系統(tǒng)

巖土工程智能化監(jiān)測內(nèi)容包括沉降、地下水位、錨索應(yīng)力監(jiān)測。監(jiān)測系統(tǒng)主要分為兩部分，第一部分是現(xiàn)場埋設(shè)監(jiān)測元件的自動化監(jiān)測系統(tǒng)，其主要目的是完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和任務(wù)傳輸，第二部分是數(shù)據(jù)處理和分析，對項目進(jìn)行實時監(jiān)測，分析預(yù)警信息和歷史數(shù)據(jù)等。在監(jiān)測方式的選擇上，深基坑的坑頂沉降采用幾何水準(zhǔn)的測量方式，使用精密水準(zhǔn)儀等設(shè)備加以測量；地下水位的監(jiān)測采用人工監(jiān)測方式；錨索應(yīng)力監(jiān)測一般應(yīng)用頻率讀數(shù)儀器對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并加以換算處理。智能化監(jiān)測在收集、分析處理數(shù)據(jù)等方面表現(xiàn)出較好優(yōu)勢，能夠及時進(jìn)行預(yù)警，保證深基坑支護(hù)施工的順利進(jìn)行。但由于智能化監(jiān)測數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)敏感的頻繁預(yù)警，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)處理局限性，說明智能化技術(shù)仍然有待提升。

2.3 基坑降水處理

巖土工程基坑降水處理方式也分很多種，如輕型井點、噴射井點、集水井等降水方式。工程施工中，因巖土工程建設(shè)地下水位較高區(qū)域，深基坑的支護(hù)施工會對地下水環(huán)境造成影響，支護(hù)需要綜合考察施工條件，確定降水施工方案之后，才能采取支護(hù)措施。而降低地下水位，盡可能不選擇連續(xù)抽水模式，并對出水含砂土量進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免出現(xiàn)基坑貫通流沙或地面下沉問題。對此，基坑降水處理應(yīng)該布設(shè)好水位監(jiān)測井與沉降位移的監(jiān)測點，使建筑物和水位動態(tài)情況能被及時掌控。需要注意的是，深基坑開挖前，四周應(yīng)設(shè)置若干個截水溝，排除地表水，同時也能避免地表水流入深基坑或沖刷坡面，放坡坡頂和截水溝還要進(jìn)行硬化處理[5]。

2.4 土方開挖管控

①深基坑開挖之前應(yīng)該勘察好現(xiàn)場是否存在電力管道、燃?xì)夤艿馈⒐峁┧艿赖鹊叵略O(shè)備設(shè)施。應(yīng)縷清好管道走向，并設(shè)計好開挖方案，確保周圍管道設(shè)施完整及安全[6]。

②出土坡道設(shè)置應(yīng)該符合安全標(biāo)準(zhǔn)，邊坡周圍禁止有土方機械行走，坡道設(shè)置應(yīng)該保護(hù)支護(hù)體穩(wěn)定性，受力要均勻。

③土方開挖量要合理。若土方開挖量較大，周圍地質(zhì)環(huán)境可能受到的影響較大。深基坑開挖若出現(xiàn)軟土地基，不能對其進(jìn)行過深的開挖。

④爆破作業(yè)炸藥量應(yīng)該進(jìn)行合理控制，并在開挖附近設(shè)置減震緩沖溝，保持巖面完整。開挖順序應(yīng)該是由上而下，盡量不在極端天氣進(jìn)行施工。

2.5 深基坑監(jiān)控

深基坑監(jiān)測是對巖土施工變形、周圍環(huán)境等進(jìn)行測量的手段，以反映深基坑開挖情況，實現(xiàn)信息化施工監(jiān)控。監(jiān)測數(shù)據(jù)為深基坑施工提供了參考依據(jù)，并且，按照巖土工程建設(shè)條件，將施工現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)警值進(jìn)行對比分析，若是豎向、深層水平的位移數(shù)值已經(jīng)超過預(yù)警值，則應(yīng)該啟動施工應(yīng)急預(yù)案，并積極采取支護(hù)措施避免進(jìn)一步破壞與變形，從而減少施工對周圍環(huán)境的負(fù)面影響[7]。

3 巖土工程建設(shè)中深基坑支護(hù)案例分析

某巖土工程建設(shè)項目面積約為20萬m2，地下室建設(shè)需要開挖深基坑，基坑深度不均勻，周圍紅外線是規(guī)劃建設(shè)道路。深基坑支護(hù)形式采用噴砼、放坡和錨桿相結(jié)合的支護(hù)。根據(jù)地質(zhì)及周圍現(xiàn)場勘查情況來看，工程建設(shè)場地的深基坑開挖及周圍環(huán)境，巖土層包括全風(fēng)化、碎塊狀強化風(fēng)的花崗巖、中風(fēng)化花崗巖、雜填土等，場地還涉及20m的填石區(qū)。

3.1 土釘墻管控

土釘墻施工過程中，深基坑開挖到土釘?shù)臉?biāo)高下約20cm位置，土釘灌漿操作及養(yǎng)護(hù)待48h之后才能進(jìn)行操作。加強注漿監(jiān)測分析，通常使用水泥砂漿、純水泥漿等材料，根據(jù)1:3/1:2比例與水進(jìn)行配制，提升水泥的強度。土釘施工需要做好深基坑邊坡支護(hù)加固工作，使土釘和土體摩擦力有所提升，以此保障支護(hù)的穩(wěn)定性、安全可靠。

3.2 巖土工程建設(shè)深基坑支護(hù)施工注意事項

①施工前需要對施工現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行勘察，了解施工環(huán)境及是否存在安全隱患，以便做好應(yīng)急預(yù)案，避免安全事故的發(fā)生。

②深基坑開挖過程中，需要根據(jù)施工順序進(jìn)行，維持好施工秩序與環(huán)境，護(hù)坡樁施工應(yīng)進(jìn)行分層開挖與支護(hù)，禁止在施工現(xiàn)場出現(xiàn)欠挖或者是超挖現(xiàn)象，且不能將坡面長期暴露在外，應(yīng)做好保護(hù)措施。

③深基坑分層開挖施工，應(yīng)該采取一定的支護(hù)措施，使深基坑內(nèi)的土面高度保持一致，且高度差小于1m。

④深基坑開挖施工需要做好周圍排水設(shè)施、降水施工，內(nèi)部修建一定規(guī)模的排水溝，避免暴雨等天氣雨水、砂石被沖刷進(jìn)基坑。

⑤將開挖土體及時搬運走，避免施工現(xiàn)場土體堆積。

⑥施工前需要對錨桿抗拔力進(jìn)行物理試驗，最少試驗三根，且最大荷載是設(shè)計拉力的1.2倍～1.3倍。

⑦錨噴網(wǎng)、護(hù)坡樁、冠梁、預(yù)應(yīng)力錨桿等支護(hù)結(jié)構(gòu)，需要根據(jù)施工方案與要求采取施工行動，完工后應(yīng)該根據(jù)要求進(jìn)行驗收。

⑧機械深基坑開挖，坑道基底的標(biāo)高處于300m，需要人工開挖，保證深基坑基土開挖環(huán)境不被影響。

⑨深基坑開挖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置，以及地下回填土施工等操作應(yīng)該提前監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)監(jiān)測異常，應(yīng)停止施工并檢查問題，及時采取解決方案。

3.3 智能化系統(tǒng)在基坑支護(hù)中應(yīng)用分析

數(shù)據(jù)采集及處理。根據(jù)項目實際情況布設(shè)自動化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和傳感器，通過監(jiān)測平臺和傳感器數(shù)據(jù)采集箱，對監(jiān)測點以及傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集。以有線方式連接傳感器與數(shù)控財務(wù)箱，通過無線網(wǎng)橋通信技術(shù)將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程回傳，并對其做出處理。

監(jiān)測數(shù)據(jù)實時檢查。數(shù)據(jù)經(jīng)采集與平臺處理后，存入監(jiān)測平臺的數(shù)據(jù)庫中，以在線監(jiān)測系統(tǒng)對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行在線發(fā)布，并提供預(yù)警功能。監(jiān)測數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)站進(jìn)行實時查看。

4 巖土工程建設(shè)勘察技術(shù)問題及智能化對策

4.1 巖土工程建設(shè)勘察技術(shù)問題

①巖土勘察整體應(yīng)用效果不佳。巖土勘察和設(shè)計內(nèi)容較為復(fù)雜，包括周圍環(huán)境、地形地貌、小氣候等，勘察信息是否準(zhǔn)確、及時完備等，都會影響勘察結(jié)果。若巖土勘察人員技術(shù)掌握水平不佳，業(yè)務(wù)能力差等，也會影響巖土勘察體系的應(yīng)用效果。②巖土勘察硬件設(shè)備水平較低，無法滿足施工需求，導(dǎo)致巖土勘察系統(tǒng)化分析功能較為欠缺。③巖土勘察布點不合理，取樣工作未能完全按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，巖土性質(zhì)分類或鑒定結(jié)果不準(zhǔn)確，進(jìn)而會產(chǎn)生錯誤結(jié)論。

4.2 巖土工程建設(shè)勘察數(shù)字化技術(shù)的實施

巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)的特點使自動化工程控制成為巖土勘察的必然發(fā)展趨勢，立足于計算機控制中心所建立的智能化操控平臺，減少了人為操作誤差。數(shù)字化勘察系統(tǒng)是由感應(yīng)系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)等組成，以實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理和安全監(jiān)控。根據(jù)巖土工程的勘察模式，其數(shù)字化技術(shù)改造特點，集中表現(xiàn)在三方面。

1）動態(tài)性特點

巖土工程勘察的動態(tài)監(jiān)控是監(jiān)控技術(shù)的綜合化應(yīng)用，融合定向傳輸操作系統(tǒng)，跟蹤勘察數(shù)據(jù)的實時傳輸，若存在數(shù)據(jù)問題，則被動態(tài)監(jiān)控技術(shù)的防護(hù)保障系統(tǒng)會啟動。

2）安全性特點

4G或以后的5G支持靜態(tài)監(jiān)控，以保護(hù)數(shù)據(jù)安全。通常情況下，勘察系統(tǒng)啟動靜態(tài)監(jiān)測的程序，對數(shù)字化系統(tǒng)進(jìn)行安全掃描，若存在監(jiān)控數(shù)據(jù)的危險信號，則會及時將異常情況匯報到用戶。

3）集群性特點

數(shù)字化技術(shù)基于計算機遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)進(jìn)行勘察數(shù)據(jù)處理，降低了人工操作任務(wù)量和難度。集群化平臺的操作承載著巖土工程勘察必備的技術(shù)功能。

具體來說，巖土工程勘察技術(shù)的數(shù)字化促使巖土結(jié)構(gòu)的改造空間得到一定程度的改造，為建設(shè)改良提供了技術(shù)支持。數(shù)字化勘察系統(tǒng)促使人工智能化勘察成為可能，滿足了勘察需求。智能化巖土工程勘察系統(tǒng)為工程人員操控提供了平臺，促使工程建設(shè)質(zhì)量和安全性得到全面提升[8]。

5 結(jié)語

總而言之，若巖土土地質(zhì)地較軟，屬于軟質(zhì)巖石的深基坑支護(hù)，更應(yīng)該做好地層結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件等方面的勘察工作，通過勘察結(jié)果，設(shè)計出適合深基坑環(huán)境的施工方案，計劃施工工期、施工技術(shù)并評估施工安全系數(shù)等。深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)也要按照工程建設(shè)環(huán)境選擇合理支護(hù)結(jié)構(gòu)，避免開工后更改施工技術(shù)等，以確保施工順利進(jìn)行，避免因各種因素影響施工安全。