淺談綠色建筑工程基坑支護(hù)的質(zhì)量控制

霍 適 李 銳 南飛宇

(中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司 北京 100071)

近些年來,中國(guó)的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)步入了一個(gè)穩(wěn)步發(fā)展的新時(shí)期,而與此同時(shí),城市建設(shè)領(lǐng)域也在不斷獲得了生存的機(jī)會(huì)與生存空間。同時(shí)由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展以及城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn),中國(guó)房地產(chǎn)的稀缺性與競(jìng)爭(zhēng)力也在日益凸顯,在這種的大背景下,我們將更偏向于提高城市建設(shè)的技術(shù)層次,以便使其可以更有效的解決現(xiàn)代人的住房需要。在中國(guó)某些城市中,超高建筑也是相當(dāng)普遍的現(xiàn)象,在高度建筑的集群化發(fā)展背景下,也出現(xiàn)了高度建筑群。對(duì)較高的房屋建筑而言,所涉及到的建筑工藝也是相當(dāng)多樣化的,尤其是在地基的支撐方面提到的要求就更多,所以也必須進(jìn)行一定質(zhì)量的控制。

1 工程地基支護(hù)工藝與質(zhì)量安全控制方面的研究概述

在建筑施工的地面建設(shè)過程當(dāng)中,首先考慮到了地面附近的邊坡穩(wěn)定性問題,這是地面工程中非常重要與基礎(chǔ)的一部分,同時(shí)還考慮到了地下水的管理方面。地面類型的地下基坑邊緣保護(hù)中發(fā)生次數(shù)較非地下基坑邊緣支護(hù)中的次數(shù)更高。

對(duì)地面類型而言,假如它是一種臨時(shí)性的結(jié)構(gòu)那么就不應(yīng)該進(jìn)行抗震的考慮,不過由于在本文討論的基礎(chǔ)工程當(dāng)中,該地基工程通常是永久的,所以在進(jìn)行地面保護(hù)的同時(shí),只要對(duì)將地下基坑邊緣確定為永久性的邊緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震就可以考慮。在如此復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境下,通過基坑支護(hù)安全管理的實(shí)施能夠使得地基結(jié)構(gòu)的安全性有所保證,同時(shí)又能夠達(dá)到基坑施工時(shí)所要求的合理空間條件,并且同時(shí)滿足土石方工程、地下室工程建設(shè)的要求。最重要的是要確?；A(chǔ)的鄰近,并保證了地下管線和設(shè)備的安全,從而保證了地基與地下結(jié)構(gòu)之間的縱向和橫向位移均被限制在一個(gè)允準(zhǔn)范圍內(nèi)。在基礎(chǔ)支護(hù)中,經(jīng)常采用截水、降水、排水等方法,從而保證在基坑施工時(shí),不會(huì)出現(xiàn)任何意外[1]。

2 建筑工程中深基坑支護(hù)施工包含的內(nèi)容

2.1 施工設(shè)施

深基坑支護(hù)施工體系建設(shè)時(shí),需要通過控制各種支護(hù)類材料的運(yùn)用,改善整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際效率,因此要求將其所使用的施工設(shè)備分為地下排水設(shè)施、錨桿錨鏈以及支撐板等各種結(jié)構(gòu),設(shè)備變形率也必須達(dá)到國(guó)家有關(guān)規(guī)范的要求,并且就地下排水設(shè)施而言,還必須確保各種密封安裝設(shè)施均處在較為平穩(wěn)的運(yùn)行狀況下。從設(shè)備的工作方式上分析,它們之間也有著相應(yīng)的差異,尤其是針對(duì)以下各設(shè)施而言,還需要將它們錄入在各種不同的工程記錄形式中,以使得最終的施工效率被有效提升,以及管理問題也可以被合理解決。另外管理系統(tǒng)的服務(wù)重點(diǎn)還涉及對(duì)設(shè)備存放區(qū)域的觀察與分析,特別是對(duì)于某些對(duì)自然環(huán)境要求嚴(yán)苛的物料來說,如建材、相關(guān)的精密儀器等,需要采取嚴(yán)格的措施,才能保證這類設(shè)備能夠保持正常安全的運(yùn)行狀況。

2.2 施工材料

建筑建筑材料主要有多種類型,包括混凝土材料、鋼筋材料等,而每個(gè)建筑材料都要保證處于最為安全平穩(wěn)的存儲(chǔ)環(huán)境,方可使其的最終運(yùn)行狀況達(dá)到原設(shè)計(jì)方案的要求。因此針對(duì)入庫(kù)前的材料檢測(cè)操作來說,專業(yè)技術(shù)人員必須經(jīng)過對(duì)國(guó)家各項(xiàng)質(zhì)量管理體系和法規(guī)的深入研究與剖析,并通過專門的檢查設(shè)施實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種建筑材料的統(tǒng)一管理工作,以完成對(duì)入庫(kù)前建筑材料的全部檢查。但如果發(fā)現(xiàn)某種建筑材料的實(shí)際參數(shù)與國(guó)家有關(guān)法規(guī)的規(guī)定要求不符時(shí),則不能立即將其入庫(kù),從而追究供應(yīng)商的違約責(zé)任。

2.3 輔助設(shè)施

配套設(shè)備還有現(xiàn)場(chǎng)裝備、安全保護(hù)設(shè)施等,要求所有的現(xiàn)場(chǎng)控制人和監(jiān)理人員都必須做好對(duì)這些設(shè)施的維護(hù)管理工作,避免留下相應(yīng)的安全隱患。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工作人員而言,則要掌握各種設(shè)備的常見故障表現(xiàn)形式,并在發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在故障后,及時(shí)將信息上交到項(xiàng)目的上級(jí)工程監(jiān)督管理機(jī)關(guān)。而對(duì)監(jiān)理部門而言,在具體的施工設(shè)備管理流程上,由于其也要起到輔助性功能,而對(duì)于監(jiān)理單位來說,在具體的施工設(shè)備的管理過程中,它也是輔助的,因此,在整個(gè)項(xiàng)目的整理和處理過程中,也要承擔(dān)相應(yīng)的工作和管理職能,以確保項(xiàng)目管理與監(jiān)督部門對(duì)輔助設(shè)施進(jìn)行有效的管理。

3 深基坑支護(hù)存在的問題

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中土體的物理力學(xué)參數(shù)選取問題不當(dāng)

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的大小,對(duì)其安全性有很大的影響,但由于工程地質(zhì)條件多種多樣、錯(cuò)綜復(fù)雜,難以精確測(cè)量。如何合理地選擇混凝土的物理參數(shù)是一個(gè)十分復(fù)雜的問題,尤其是在深基坑開挖后,根據(jù)含水量、內(nèi)摩擦角、粘聚力等因素的不同取值,很難準(zhǔn)確地計(jì)算出其承載能力。

在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中,如果對(duì)基礎(chǔ)混凝土的物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。土力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在不同的內(nèi)磨角條件下,產(chǎn)生的有效土壓力值是不同的;而原混凝土的內(nèi)部凝聚力與開挖后的原砼具有同樣的內(nèi)部凝聚力,兩者間的差別也較大。由于不同的施工工藝、不同的支護(hù)組合方式,對(duì)混凝土的物理、機(jī)械參數(shù)的選擇也有很大的影響。

3.2 基坑土體的取樣具有不完全性

在進(jìn)行深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前,為了獲得對(duì)地基的結(jié)構(gòu)對(duì)比,必須先對(duì)地基進(jìn)行采樣。合理的物性和機(jī)械性能是鉆井系統(tǒng)研究的重要依據(jù)。一般在基坑的開挖深度內(nèi)部,根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鉆井采樣。但是,為減少鉆井壓力,減少工程成本,通常是無法實(shí)現(xiàn)的。通過這種方法,得到的土壤樣品具有相應(yīng)的不完全性。因?yàn)榈刭|(zhì)構(gòu)造的原因是非常復(fù)雜、多樣的,所獲得的土壤樣品不能完全反映出地層的精確度。因此,支撐體系的設(shè)置并不是所有的地質(zhì)情況都是一樣的。

3.3 對(duì)地基開挖所產(chǎn)生的空間效果考慮得不周

施工中大量的實(shí)際資料可以證明:從地基周圍向地基內(nèi)進(jìn)行的高低移動(dòng)往往是中央大二側(cè)小。深基坑邊坡體的穩(wěn)定性一般發(fā)生在最大邊沿的中部。傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)均以平面應(yīng)力問題為依據(jù)。對(duì)于某些細(xì)長(zhǎng)的線條狀地基來說,這樣的平面應(yīng)力假設(shè)更接近于實(shí)際,但是對(duì)于一些矩形的深基坑,卻是天壤之別。因此,如果在空間問題沒有得到解決前,仍然按照平面應(yīng)力假設(shè),則支護(hù)結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)挖掘過程中的空間效果,必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3.4 支撐構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法,與現(xiàn)實(shí)承載力有關(guān)不符

目前,對(duì)深基坑支護(hù)體系的工程計(jì)算仍然是以極限平衡為基礎(chǔ),而對(duì)其進(jìn)行了有限元計(jì)算。很簡(jiǎn)單。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),證實(shí)了在一定條件下,某些支護(hù)結(jié)構(gòu)按極限平衡理論設(shè)計(jì)的安全系數(shù)是由原則上決定的。從本質(zhì)上講,它是完全可靠的,但是有時(shí)候也會(huì)造成傷害;有些支架部件的安全系數(shù)的確很低,甚至沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求,但是在實(shí)際工程中,也是符合規(guī)范的。極限平衡理論是一種靜力學(xué)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法從理論上講,混凝土在實(shí)際施工中的體積處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),這是一種逐漸放松混凝土體積的動(dòng)態(tài)過程。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),混凝土的強(qiáng)度逐漸下降,并逐漸成形。因此,在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上,企業(yè)應(yīng)當(dāng)充分考慮到這一點(diǎn)。

4 深基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)與施工中的注意事項(xiàng)

4.1 徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念

中國(guó)在過去的十多年里,已經(jīng)積累了大量的深基礎(chǔ)支撐技術(shù),并獲得了工程實(shí)施的全過程。在此基礎(chǔ)上,對(duì)巖體變形地基承載能力的變化進(jìn)行了探討,為更好地理解應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系提供了理論依據(jù)。它為支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新理念、新技術(shù)提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。然而,在深部基礎(chǔ)上,中國(guó)目前尚缺少一套完整、精確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法,大多數(shù)仍處于摸索和研究階段。中國(guó)目前尚無一套完整的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。土的壓力分布仍然是按照庫(kù)倫和蘭肯的理論計(jì)算的,但鉆孔樁數(shù)的計(jì)算方法仍然采用“等值梁法”。該成果與支撐結(jié)構(gòu)實(shí)際承載能力的差異較大,因此,在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中,不能采用傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)”來進(jìn)行施工。而從根本上改變工程設(shè)計(jì)的思路,逐步建立基于實(shí)地觀察的信息反饋動(dòng)力學(xué)工程設(shè)計(jì)體系,這就要求工程師們?cè)诩夹g(shù)上取得更大的突破。

4.2 建立了變形控制的新的設(shè)計(jì)方式

目前,在工程設(shè)計(jì)中,極限穩(wěn)定法是一種較為簡(jiǎn)便、實(shí)用的古典設(shè)計(jì)方法。有一定的參考價(jià)值。但是,這種設(shè)計(jì)方法在深基坑支承構(gòu)件中,僅能滿足支承構(gòu)件的強(qiáng)度要求。并且,不能改善支承部件的剛度。很多建筑問題都是因?yàn)橹С胁考倪^度變動(dòng)而導(dǎo)致的,因此,一個(gè)支撐件的設(shè)計(jì),不僅要考慮它的強(qiáng)度,還要考慮它的性能。是否存在環(huán)境問題,關(guān)鍵是其變化的幅度。根據(jù)上述情況,在建立一種新的應(yīng)變控制工程計(jì)算中,應(yīng)著重討論支持構(gòu)件的變形控制要求、空間效應(yīng)向平面應(yīng)力及地表超載的轉(zhuǎn)換確定、對(duì)支承部件的功能等。

4.3 大力推廣支撐結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究

確切地說,是建立在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的。但到目前為止,中國(guó)在深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)方面還處于起步階段。沒有任何一個(gè)科學(xué)系統(tǒng)的試驗(yàn)。有的支架已經(jīng)建好了,但并沒有說出什么成果。支撐結(jié)構(gòu)的建造是失敗的,但他說不出失敗的真正原因。在建造支承結(jié)構(gòu)的過程中所累積的科技資源很有價(jià)值,但是科技試驗(yàn)資料缺乏,無法進(jìn)行科學(xué)的分析,無法提高科技水平。這是一個(gè)非常關(guān)鍵的技術(shù)問題。在進(jìn)行試驗(yàn)支持系統(tǒng)(包括實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)和工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn))時(shí),雖然可能會(huì)造成一些損失。但是,由于在深基坑工程中的投資較大,因此在工程設(shè)計(jì)中必須進(jìn)行實(shí)地的設(shè)計(jì)。聯(lián)合裝置通過大量的實(shí)測(cè)資料,可以為今后類似工程的順利實(shí)施打下良好的基礎(chǔ)。

4.4 新的支撐體系計(jì)算方法的探討

建筑技術(shù)的發(fā)展,使深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)生了一場(chǎng)技術(shù)革命。鋼板樁,鋼筋混凝土板樁,鉆孔灌漿。在樁防護(hù)擋墻、地下室連續(xù)墻等支護(hù)結(jié)構(gòu)形式成熟應(yīng)用后,采用雙排樁、土釘、組合拱形等。幕墻、旋噴土錨、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土余孔板等也將陸續(xù)出現(xiàn)。但是,在這些事情上。如何構(gòu)造支持結(jié)構(gòu)的計(jì)算模式,如何選擇計(jì)算簡(jiǎn)圖,如何設(shè)計(jì)更科學(xué)、更合理,在目前的新型支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,仍是一個(gè)迫切需要解決的問題。當(dāng)前,深基坑支護(hù)技術(shù)正在向融合的方向發(fā)展,其中包括水平結(jié)構(gòu)和受力形式的相互融合、臨時(shí)性的影響。支承和永久支護(hù)方式互相融合,基坑施工和支護(hù)技術(shù)模式相互融合。以上所述這種組合不可避免地增加了支撐結(jié)構(gòu)的受力。因此,在深基坑工程中,采用新型支撐結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法已經(jīng)成為了一種新的施工技術(shù)。

5 結(jié)語

綜上所述,單就技術(shù)而言,在建筑施工的整個(gè)過程中,操作技術(shù)人員對(duì)項(xiàng)目所在的工作環(huán)境經(jīng)過了全面的考察與調(diào)查,并主動(dòng)的引入了一些新型的建筑施工科學(xué)技術(shù)推進(jìn)項(xiàng)目的建立與實(shí)施。而對(duì)于在施工過程所遇到的提問,建筑施工應(yīng)經(jīng)過了全方位的調(diào)查研究和做好處理辦法的探索,以提高建筑施工的支護(hù)技術(shù)的有效性和質(zhì)量安全管理的有效性,并以此提高建筑施工的產(chǎn)品質(zhì)量,造福于廣大人民的日常生活與居住,從而促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展與建筑行業(yè)效益的提高。