城市復(fù)雜環(huán)境條件下深基坑工程施工技術(shù)措施探討

穆鳳麟

（天津市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)綜合行政執(zhí)法總隊(duì)，天津 300222）

伴隨著城市建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，深基坑施工項(xiàng)目的質(zhì)量水平受到了更多的關(guān)注，要充分了解城市復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，匹配精細(xì)化水平較好的施工流程，打造安全、科學(xué)、可靠的施工方案，促進(jìn)工程可持續(xù)發(fā)展。

1 城市深基坑施工技術(shù)要點(diǎn)

第一，深基坑工程施工前，要充分了解城市復(fù)雜地質(zhì)形態(tài)，明確基坑周邊地表水、地下水等基礎(chǔ)情況，并且了解排放方式等，有效結(jié)合實(shí)際情況落實(shí)更加精準(zhǔn)的控制方案，落實(shí)“預(yù)防為主”的管理原則，維持基坑施工的綜合安全水平。

第二，要了解基坑周邊建筑物的基礎(chǔ)型和埋深參數(shù)、上部結(jié)構(gòu)情況等，從而明確基坑施工的要點(diǎn)，保證基坑施工不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境以及建筑物的使用安全產(chǎn)生影響。

第三，要結(jié)合實(shí)際勘測(cè)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行施工方案的編制工作，保證施工方案的細(xì)節(jié)更加明確和清晰，并且制訂切實(shí)有效的管理流程，針對(duì)可能存在的問題予以預(yù)估，制訂相應(yīng)的處理對(duì)策，從而維持整體應(yīng)用控制的規(guī)范效果。

第四，若是降水環(huán)境施工，則需要選取1～2個(gè)具有代表性的井進(jìn)行抽水試驗(yàn)分析，校準(zhǔn)水文地質(zhì)參數(shù)，并且保證降水井施工效果滿足規(guī)范要求。

第五，要嚴(yán)格控制基坑土方開挖量，避免超挖等問題對(duì)工程工況產(chǎn)生的影響。

2 城市復(fù)雜環(huán)境條件下深基坑工程方案

在城市深基坑工程施工項(xiàng)目方案確定過程中，要充分結(jié)合城市地下復(fù)雜的環(huán)境特點(diǎn)，落實(shí)更加科學(xué)合理的工程方案，從而維持施工規(guī)范性和科學(xué)性，最大程度上實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目綜合管理的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的和諧統(tǒng)一。

2.1 工程案例

本文以天津某工程項(xiàng)目為例，工程項(xiàng)目占地面積為5679m2，建筑26層，總建筑高度為94.7m，結(jié)合工程項(xiàng)目詳細(xì)的勘察結(jié)果可知，工程項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)地層分別為“粉質(zhì)粘土、粉土、粘土、雜填土”，結(jié)合鉆探揭露的情況，場(chǎng)地內(nèi)的土層具體情況見表1。

表1 地下水情況

2.2 工程難點(diǎn)

依據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，確定基坑位置的周長(zhǎng)是540m，平均開挖深度15.75m，最大開挖深度為19.7m，并且，土層滲透系數(shù)較小，土層中粉砂層占比較大，對(duì)基坑降水和開挖會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響。依據(jù)基坑周邊情況確定支護(hù)方案，采取灌注樁、水泥攪拌樁止水帷幕和地連墻等綜合方式完成支護(hù)處理。與此同時(shí)，結(jié)合工程項(xiàng)目不同區(qū)段的情況以及地上結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載參數(shù)，完成不同直徑、不同配筋以及不同高度支護(hù)樁的處理，從而最大程度上維持應(yīng)用效果。

2.2.1 初步方案設(shè)計(jì)

第一，支護(hù)樁結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)置了連續(xù)冠梁結(jié)構(gòu)，冠梁的高度維持在800mm左右，對(duì)應(yīng)的寬度和支護(hù)樁樁徑尺寸一致，長(zhǎng)度則是沿著基坑周長(zhǎng)延續(xù)，約為540m，確保連續(xù)冠梁和支護(hù)樁結(jié)構(gòu)在平面排架共同作用下維持一致。

第二，邊坡位置利用的是80mm厚C20噴射混凝土，作為整體結(jié)構(gòu)的擋土板予以覆蓋。

第三，結(jié)合工程特征和土質(zhì)情況，止水帷幕采取的是水泥攪拌樁圍基槽一圈形成封閉狀模式，樁徑為700mm，并且在基槽的東側(cè)、西側(cè)和北側(cè)分別設(shè)置單排水泥攪拌樁。支護(hù)結(jié)構(gòu)則采取單排混凝土灌注樁，樁徑分別為800mm或者是1000mm，樁長(zhǎng)設(shè)置為17.7～23.6m，利用S12抗?jié)B混凝土，有效提升防水止水效果。

第四，工程預(yù)應(yīng)力錨索是借助樁結(jié)構(gòu)成孔直接與錨具、鋼板連接的方式予以自護(hù)處理，預(yù)應(yīng)力錨索采取的是尺寸為Ф15.2mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，在計(jì)算分析后，確定錨索和水平夾角為15°，支護(hù)樁錨固段的長(zhǎng)度為3.5～5.0m。

第五，地連墻質(zhì)量保障機(jī)制，槽段開挖操作開始前，要進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土導(dǎo)墻處理，深度設(shè)置為2m，導(dǎo)墻位置彈出地界線，并且設(shè)定中線控制點(diǎn)、標(biāo)高控制點(diǎn)，以保證鋼筋籠位置的合理性，挖槽處理要隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，減少超挖等問題。并且，槽段開挖工作后要進(jìn)行槽底的清理，置換泥漿，保證泥漿比重＜1.2，沉淀物淤積厚度＜200mm，鋼筋籠槽段的接縫位置要采取“E”型止水鋼板，維持焊縫的嚴(yán)密性，避免漏水問題。

2.2.2 復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境

第一，因?yàn)楣こ添?xiàng)目位于商務(wù)核心區(qū)，地塊組成較多，規(guī)劃中區(qū)內(nèi)市政中環(huán)地下交通環(huán)廊種類較多，加之各個(gè)地塊預(yù)留分車道和支管廊較多，這就使得地下環(huán)廊對(duì)基坑施工產(chǎn)生了一定程度上的影響。另外，環(huán)廊設(shè)計(jì)地下為2層，一層為停車場(chǎng)，一層為管線鋪設(shè)層，設(shè)計(jì)埋深為 8.0～12.5m。

圖1 二級(jí)放坡示意圖

第二，對(duì)于整個(gè)工程項(xiàng)目而言，環(huán)廊結(jié)構(gòu)在基坑北半環(huán)位置，結(jié)構(gòu)距離本基坑設(shè)計(jì)支護(hù)樁2.4m，因?yàn)榄h(huán)廊結(jié)構(gòu)是在基坑施工項(xiàng)目開始前落實(shí)，因此，施工地下結(jié)構(gòu)操作中采取的是放坡開挖的模式，因?yàn)橹苓叺貕K還處于未動(dòng)工的狀態(tài)，使得基坑放坡參數(shù)并沒有非常明確，多數(shù)基坑放坡上口線都在本地塊的紅線范圍內(nèi)，甚至侵入設(shè)計(jì)基坑邊線2～3m。

依據(jù)當(dāng)?shù)匕踩O(jiān)督部門的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，若是兩側(cè)均具有基坑施工環(huán)境，則支護(hù)系統(tǒng)后方要避免三角形小段土方影響整體工程質(zhì)量，減少垮塌造成的安全意外和事故。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)廊基坑結(jié)構(gòu)放坡狀態(tài)可知，原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)性調(diào)控，結(jié)合回填時(shí)間對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)整改，從而針對(duì)可暫不回填的結(jié)構(gòu)予以施工支護(hù)樁處理，維持回填標(biāo)高調(diào)整效果。需要注意的是，回填土是松軟且不密實(shí)的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，這就使得支護(hù)樁成孔處理和操作過程受限，甚至?xí)霈F(xiàn)塌孔等安全事故。所以，要結(jié)合不同的回填區(qū)域深度利用鋼護(hù)筒輔助的方式完成機(jī)械成孔，并且利用16mm厚鋼板制作模式，護(hù)筒內(nèi)徑達(dá)到D+200mm以上，D表示設(shè)計(jì)樁徑，護(hù)筒高度要結(jié)合回填區(qū)厚度予以設(shè)計(jì)處理，保證回填土厚度護(hù)筒高度在2～5m之間。

第三，環(huán)廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要結(jié)構(gòu)是支管廊，預(yù)留的分車道以及疏散通道等，作為環(huán)廊結(jié)構(gòu)的末端，會(huì)進(jìn)入到地下室外墻。也使得支護(hù)結(jié)構(gòu)修筑空間較小，最窄的位置凈距甚至低于1.2m。因此，原有設(shè)計(jì)方案中設(shè)計(jì)的1.2m直徑樁無法落實(shí)有效施工，需要借助增加配筋的方式設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索，有效補(bǔ)償樁徑的損失，從而確保整體設(shè)計(jì)效果的合理性。除此之外，要保證整體施工的合理性就要適當(dāng)減少樁徑尺寸，借助配筋增加的方式維持預(yù)應(yīng)力錨索補(bǔ)償樁徑損失的方案，要想維持成孔機(jī)械的施工作業(yè)面，就要對(duì)地下室外墻進(jìn)行單邊支模施工處理，最大程度上維持應(yīng)用效果。

第四，施工區(qū)域外墻防水是在外墻施工支護(hù)結(jié)構(gòu)施工后，結(jié)合支護(hù)樁和分車道接駁口進(jìn)行支護(hù)處理，維持支護(hù)樁的應(yīng)用效果。

2.3 解決方案

在全面分析施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況后，結(jié)合相鄰深基坑情況進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理，維持整體施工效果，確保綜合施工效率的最優(yōu)化。

本地塊東側(cè)是環(huán)廊出地面車道，車道中心線設(shè)定為紅線，車道的東側(cè)設(shè)定為15m深基坑，因此，在施工工程項(xiàng)目操作開始前，要對(duì)基坑地下室底板施工情況進(jìn)行匯總，確?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)間距16～17.5m之間，依據(jù)支護(hù)體系進(jìn)行排樁加錨拉噴錨支護(hù)處理，維持整體應(yīng)用效果。與此同時(shí)，預(yù)應(yīng)力錨索是樁間錨固控制模式，借助工字鋼腰梁錨拉支護(hù)樁進(jìn)行處理，因此距離較近，保證基坑預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)線應(yīng)用控制的合理性。

第一，支護(hù)樁成孔區(qū)域和土方開挖過程，要確保預(yù)應(yīng)力錨索的穩(wěn)定性和安全性，并且維持側(cè)支護(hù)體系的安全效果。本側(cè)錨索長(zhǎng)度若是超出對(duì)側(cè)基坑線長(zhǎng)度，在錨索成孔后要避免打穿對(duì)側(cè)支護(hù)造成支護(hù)體系損害無法注漿。

第二，施工操作開始前，施工人員要對(duì)側(cè)支護(hù)體系進(jìn)行綜合分析和細(xì)節(jié)管理，調(diào)控本側(cè)支護(hù)體系的具體結(jié)構(gòu)，并且避免相鄰基坑之間施工產(chǎn)生的影響，維持施工的安全性?；诖耍┕げ块T要與基坑設(shè)計(jì)單位等進(jìn)行技術(shù)交底，精確分析圖紙中相關(guān)信息，并且完成放樣分析管理工作。經(jīng)過放樣分析后可知，本側(cè)錨索設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為19m，傾斜15°后可滿足側(cè)支護(hù)樁內(nèi)側(cè)應(yīng)用要求，要想避免穿孔問題對(duì)整體施工產(chǎn)生的影響，決定在支護(hù)樁樁間設(shè)置結(jié)構(gòu)，及時(shí)分析側(cè)基坑情況，一旦出現(xiàn)異常立刻停止。

2.4 后續(xù)跟蹤

因?yàn)楣こ添?xiàng)目處于特殊環(huán)境條件下，因此，在施工結(jié)束后要聘請(qǐng)第三方單位進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，結(jié)合監(jiān)測(cè)方案、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及監(jiān)測(cè)報(bào)告等匯總，以保證業(yè)主、設(shè)計(jì)方以及施工方能全面控制安全操作流程，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用效果滿足整體設(shè)計(jì)方案。最后認(rèn)定，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部最大水平位置要控制在0.3%H以下，H表示的是相應(yīng)開挖深度，且數(shù)值若是超出標(biāo)準(zhǔn)，就要配合對(duì)應(yīng)的加固處理工序。

另外，周邊相鄰基坑關(guān)系設(shè)計(jì)要滿足標(biāo)準(zhǔn)（見圖2），將相關(guān)數(shù)值控制在允許范圍內(nèi)。以下為控制數(shù)值和報(bào)警數(shù)值：（1）基坑支護(hù)樁水平位置累積數(shù)值30mm、速率為2mm/d；（2）基坑支護(hù)樁豎直位移累積數(shù)值為30mm、速率為2mm/d；（3）建筑物垂直位移累積數(shù)值為30mm，速率為2mm/d。

除此之外，要對(duì)基坑平面位移、周邊建筑物基坑開挖前觀測(cè)等基準(zhǔn)點(diǎn)予以控制，維持合理可控的監(jiān)測(cè)頻率，最大程度上提高整體施工效率，保證施工質(zhì)量滿足預(yù)期。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，城市復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目整體過程產(chǎn)生影響，要想提升工程質(zhì)量水平，就要明確工程技術(shù)要點(diǎn)，充分結(jié)合工程基坑實(shí)際施工環(huán)境和條件，落實(shí)更加科學(xué)的協(xié)調(diào)機(jī)制，保證各部門都能按照變更要求展開相應(yīng)工作，提高基坑工程施工質(zhì)量和安全，為建筑工程可持續(xù)進(jìn)步奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。