過程控制在深基坑施工管理中的應(yīng)用

王海濤

近年來,隨著大批的高層和超高層建筑的建設(shè),開發(fā)商為提高建筑用地率,加之國家有關(guān)規(guī)范對(duì)基礎(chǔ)埋置深度和人防工程的要求,多層、超高層建筑地下室的設(shè)計(jì)必不可少,有的地下建筑甚至有三四層,最深的達(dá)數(shù)十米,于是,地下建筑開挖時(shí)的深基坑支護(hù)成為一個(gè)必要的施工過程[1]。雖然我國基坑工程設(shè)計(jì)和施工有了很大的提高,但是在發(fā)展過程中還是存在著很多的問題的。這種情況不僅發(fā)生在施工水平較差的地區(qū),在一些發(fā)達(dá)的地區(qū)也依然存在。因此,深基坑施工問題需要引起我們的足夠重視。

基坑工程事故除了設(shè)計(jì)方面的原因外,施工方面的施工不當(dāng)問題也是一個(gè)非常主要的因素。要解決施工不當(dāng)引發(fā)的基坑工程事故問題,提高施工單位素質(zhì)、加強(qiáng)施工管理是關(guān)鍵。深基坑支護(hù)工程施工管理一般包括設(shè)計(jì)過程、施工過程、監(jiān)測(cè)過程三個(gè)方面。

1 設(shè)計(jì)過程控制

基坑工程設(shè)計(jì)管理主要有建立和完善審查制度和招投標(biāo)制度[2]。監(jiān)理工程師應(yīng)認(rèn)真審核施工單位提交的施工組織設(shè)計(jì),提出修改意見,要求其修改完善后按程序申報(bào),總監(jiān)審批后方能實(shí)施。審核內(nèi)容主要有:基坑的支護(hù)體系、基坑開挖方式、施工平面圖、降水措施、監(jiān)測(cè)布置的合理性等。在審核所有文件之后,組織各施工工種按計(jì)劃分批次進(jìn)入場地,進(jìn)行施工。

2 施工過程控制

2.1 基坑開挖

基坑開挖中為了確?；又苓吔?構(gòu))筑物的安全和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,要求盡量減小初始位移,應(yīng)嚴(yán)格遵循“分層、分區(qū)、分塊、分段、留土護(hù)壁、先撐后挖、減少無支撐暴露時(shí)間”等原則?；娱_挖違反“先撐后挖,分層開挖”,局部出現(xiàn)超挖和未支撐就挖的現(xiàn)象,會(huì)造成基坑卸載較快,基底回彈,支護(hù)體系變形過大?？赡軙?huì)引起基坑失穩(wěn),對(duì)基坑及周邊造成各種安全隱患。

深基坑可以采用分段對(duì)稱開挖,開挖過程須由專人指揮。當(dāng)挖至標(biāo)高接近基礎(chǔ)底板標(biāo)高時(shí),邊抄平邊配合人工清槽,防止超挖,并按圍護(hù)結(jié)構(gòu)要求及時(shí)修整邊坡及放坡,防止土方坍塌。人工清理防護(hù)樁體周圍土方,然后及時(shí)將土方運(yùn)走。

在開挖土方時(shí),為了確保位置正確和開挖土方時(shí)不得超挖,需要安排兩人用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行軸線、中心點(diǎn)和樁的標(biāo)高測(cè)量。

雨期施工時(shí),為了防止地面雨水流入基坑槽,基坑兩側(cè)應(yīng)圍以土堤或挖排水溝,同時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查邊坡和支護(hù)情況,避免坑壁受雨水浸泡造成塌方?；娱_挖施工至基礎(chǔ)底板標(biāo)高時(shí),在24 h內(nèi)必須完成素混凝土墊層,墊層延伸至圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊。

2.2 基坑支護(hù)

基坑支護(hù)常見的結(jié)構(gòu)形式主要有:板樁系列擋土結(jié)構(gòu)、重力式擋墻結(jié)構(gòu)、逆作拱墻結(jié)構(gòu)、地下連續(xù)墻做支護(hù)結(jié)構(gòu),施工時(shí)可以根據(jù)具體情況選擇其中的一種或多種支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。板樁系列擋土結(jié)構(gòu)具有施工方便、施工工期短、見效快等優(yōu)點(diǎn),但其剛度較小,因此一般多用于基坑開挖深度較淺或周圍環(huán)境較好的情況。板樁按使用材料不同,可分為鋼筋混凝土板樁和鋼板樁(槽鋼鋼板樁、拉森鋼板樁)[4]。在鋼筋混凝土板樁施工過程中應(yīng)注意的問題:1)施工前由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組織各有關(guān)人員認(rèn)真研究施工圖的各項(xiàng)技術(shù)要求,并將學(xué)習(xí)的結(jié)果認(rèn)真落實(shí)到各個(gè)施工單位,按照施工圖紙和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工。2)每組施工的時(shí)候,技術(shù)人員要嚴(yán)格監(jiān)督,并將各組的施工情況進(jìn)行認(rèn)真記錄,保證施工過程記錄完整,每天施工結(jié)束后,由專人保管。3)鉆機(jī)組要保證鉆機(jī)鉆頭定位準(zhǔn)確。施工過程中要保證鉆機(jī)的提升和旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4)高壓泵組,按要求制備漿液,保證輸漿壓力達(dá)到預(yù)定指標(biāo)。采用二次過濾法濾掉水泥漿中的顆粒,使?jié){液不得離析,保證輸漿系統(tǒng)的暢通。

重力式擋墻是依靠自身重力使邊坡保持穩(wěn)定的構(gòu)筑物。在深層攪拌水泥土重力式擋墻施工中應(yīng)注意的問題是:1)定位,測(cè)量放樣,攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位,鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位并對(duì)中,在機(jī)架上標(biāo)定樁位的入土深度及停鉆位置。2)在攪拌機(jī)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)作后預(yù)攪下沉。3)在攪拌機(jī)下沉到規(guī)定深度后,根據(jù)水灰比配備灰漿。4)待深層攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度后,用灰漿泵按照一定速度將水泥漿自動(dòng)連續(xù)噴入地基,同時(shí)繼續(xù)攪拌。5)攪拌均勻后攪拌機(jī)均勻提升,然后進(jìn)行清洗。

逆作拱墻支護(hù)技術(shù)是自上而下分多道分段逆作施工的水平閉合拱圈及非閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu);當(dāng)基坑的一邊或多邊不能夠起拱時(shí),可采用能夠水平傳力的鋼筋混凝土直墻(水平向配置連通的主鋼筋)加型鋼內(nèi)撐的混合支護(hù)體系。拱形結(jié)構(gòu)主要以承受壓應(yīng)力為主,拱內(nèi)彎矩較小,該項(xiàng)技術(shù)是利用高層建筑地下室基坑平面形狀通常是閉合的多邊形的特點(diǎn),而土壓力是隨深度而線性變化的分布荷載,沒有集中力,因而可以采用圓形、橢圓形、蛋形或由幾條二次外凸曲線圍成的閉合拱圈來支護(hù)基坑,當(dāng)基坑周邊并非均有條件起拱的情況下,可在有條件起拱的坑邊采用拱圈支護(hù),在沒有起拱的坑邊處采用鋼筋混凝土直墻加型鋼內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2.3 地下水處理

在地下水位較高的地區(qū),地下水對(duì)深基坑工程施工帶來的危險(xiǎn)程度是相當(dāng)高的,地下水的來源一般為上層滯水、潛水、承壓水、雨水及基坑周圍的滲漏管道水。由于水的來源復(fù)雜,在制定止水方案時(shí)應(yīng)從深基坑工程的防水、降水和排水三個(gè)方面考慮[5]。在這三方面中,操作最難的就是降水。在深基坑工程開挖施工中,用井點(diǎn)降水來降低地下潛水位或承壓水位,已成為一種必要的工程措施[6]。人工井點(diǎn)降水是在基坑的周圍埋下深于基坑底的井點(diǎn)或管井。以總管連接抽水(或每個(gè)井單獨(dú)抽水),使地下水位下降形成一個(gè)降落漏斗,并降低到坑底以下0.5 m～1.0 m,從而保證可在干燥無水的狀態(tài)下施工。

3 監(jiān)測(cè)過程控制

3.1 監(jiān)測(cè)作用

基坑施工監(jiān)測(cè)既是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)正確性和發(fā)展理論的重要手段,又是及時(shí)指導(dǎo)正確施工、避免事故發(fā)生的必要措施。監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括水平位移、支撐軸力、地下水位以及地表沉降的監(jiān)測(cè)[7]。而在工程實(shí)際過程中,深基坑的開挖必然會(huì)對(duì)周圍的建筑物、地下管網(wǎng)、地面設(shè)施等造成影響,雖然在開挖前后都會(huì)對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù),但仍然存在一定的危險(xiǎn),因此,對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)是確保周圍建筑物及施工安全的必要手段。

3.2 監(jiān)測(cè)管理

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移監(jiān)測(cè),常規(guī)的測(cè)量方法垂直位移容易測(cè)量,而水平位移測(cè)量難度大,并且外業(yè)觀測(cè)時(shí)間長,現(xiàn)場實(shí)施也比較復(fù)雜。目前國內(nèi)外較為先進(jìn)的監(jiān)測(cè)手段為虛擬像片法,就是只采用經(jīng)緯儀自由設(shè)站測(cè)量基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)的水平角和豎直角,用程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為虛擬像坐標(biāo)和物方空間坐標(biāo),再用后期的坐標(biāo)與前期的比較,分析得出支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移量。

這種監(jiān)測(cè)方法非常適用于施工條件相對(duì)較差、傳統(tǒng)方法操作困難的地方,同時(shí)在監(jiān)測(cè)管理中也有一些問題需要注意。支護(hù)結(jié)構(gòu)上的標(biāo)志點(diǎn)應(yīng)為整個(gè)支護(hù)中的特征點(diǎn),能夠分別反映不同應(yīng)力狀態(tài)下的支護(hù)結(jié)構(gòu)受力特征,標(biāo)志點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)為能詳盡反映變形的基礎(chǔ)上精簡。然后在兩個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢米杂稍O(shè)站安置經(jīng)緯儀觀測(cè)兩測(cè)回,大約每5 d觀測(cè)一次,第一次始于基坑挖成后,直到該段坑壁穩(wěn)定為止,共觀測(cè)7次[8]。同時(shí)加以水準(zhǔn)儀測(cè)量的沉降,總結(jié)表格。這種方法的關(guān)鍵在于測(cè)量的準(zhǔn)確性,這就需要在測(cè)量過程中,對(duì)測(cè)量人員嚴(yán)格要求,按照規(guī)定的觀測(cè)順序分點(diǎn)按步進(jìn)行。

4 結(jié)語

深基坑工程施工是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)過程,基坑施工過程控制是一項(xiàng)十分重要的工作,也是確保工程安全的重要保證。結(jié)合深基坑工程實(shí)際,對(duì)各個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了認(rèn)真研究,得到了如下結(jié)論:

1)加強(qiáng)施工前的設(shè)計(jì)控制,確保施工方案合理可行;2)在施工過程中,基坑開挖要嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)進(jìn)行,選擇適合的支護(hù)形式,并在地下水位較高的地方選擇合理的降水方式,確保施工安全;3)加強(qiáng)施工過程中的變形監(jiān)測(cè),密切注意監(jiān)測(cè)結(jié)果,根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)下一步施工方案進(jìn)行調(diào)整,使變形控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

[1] 朱鏘鳴.對(duì)深基坑支護(hù)工程的施工管理探討[J].科技資訊,2008(28):145-146.

[2] 龔曉南.基坑工程發(fā)展中應(yīng)重視的幾個(gè)問題[J].巖土工程學(xué)報(bào),2006(sup):1321-1324.

[3] 林偉恒.探究建筑工程中深基坑施工管理[J].工程管理,2009(18):214-215.

[4] 喬興波.深基礎(chǔ)工程施工管理[J].工程技術(shù),2009(22):50-51.

[5] 劉建生.深基坑支護(hù)工程的施工管理[J].廣東建材,2009(6):295-296.

[6] 王 珊.巖土工程新技術(shù)實(shí)用全書[M].長春:銀聲音像出版社,2004:3995-4003.

[7] 朱堅(jiān)敏.信息化監(jiān)測(cè)技術(shù)在基坑施工管理中的應(yīng)用[J].今日科技,2006(10):37-39.

[8] 馬 莉.虛擬像片法檢測(cè)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)位移的新方法[J].中外公路,2006(26):207-209.