基于BIM技術(shù)的城市地下空間富水深基坑支護(hù)安全問題研究

李明，李宏偉，朱凱健

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司）

1 引言

在支護(hù)設(shè)計(jì)當(dāng)中，包括兩個(gè)主要的體系。首先是支撐體系，支撐體系是由鋼筋混凝土和鋼支撐組成；其次是圍護(hù)體系，圍護(hù)體系是為了防止外部因素對(duì)施工造成安全隱患。城市地下空間工程具有規(guī)模較大、施工環(huán)境復(fù)雜等施工特點(diǎn)，在施工過程中還可能會(huì)出現(xiàn)深基坑變形等問題，引發(fā)更大的安全問題，必須要重視。應(yīng)用科學(xué)、合理的施工方式加固深基坑，對(duì)施工的安全保障有積極作用。對(duì)此，本文在對(duì)深基坑支護(hù)安全進(jìn)行探討時(shí)，進(jìn)行了步驟設(shè)計(jì)，希望為以后的相關(guān)工程施工案例提供借鑒[1]。

2 支護(hù)設(shè)計(jì)內(nèi)容以及設(shè)計(jì)步驟

2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

支護(hù)體系主要包括圍護(hù)體系和支撐體系。圍護(hù)體系包括三個(gè)主要內(nèi)容：圍護(hù)系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)以及止水系統(tǒng)。支撐體系主要由鋼筋混凝土和鋼組成。

2.2 設(shè)計(jì)步驟

設(shè)計(jì)步驟包括以下四步：①需要明確并掌握現(xiàn)場(chǎng)的工程環(huán)境，包括工程周圍的環(huán)境以及地下線路布控的情況，充分考慮工程現(xiàn)場(chǎng)的富水條件，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄[2]；②需要嚴(yán)密計(jì)算工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，基坑的范圍、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以及深基坑的深度，這些都會(huì)在一定程度上對(duì)工程質(zhì)量造成影響，仔細(xì)勘察，明確地下水資源可能會(huì)對(duì)施工造成的安全隱患；③需要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括各支護(hù)局部的數(shù)據(jù)等，防止出現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)超載現(xiàn)象；④明確嵌構(gòu)的深度，對(duì)錨固力、內(nèi)力進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)施工圖進(jìn)行繪制，對(duì)設(shè)計(jì)中的不合理部分進(jìn)行修改。

3 城市地下空間富水深基坑支護(hù)問題

3.1 工程概況

選取某市商業(yè)區(qū)地下空間的工程項(xiàng)目，初步設(shè)計(jì)深基坑深度為8m～15m，基坑底的高度為25.2m，在工程開始前的勘察工作中，管線預(yù)埋深度為2m，巖質(zhì)主要由雜填土、粉質(zhì)黏土、礫砂等組成[3]。

城市地下空間有著豐富的地下水，本次研究工程的水質(zhì)由上層滯水、潛水等組成，潛水主要包含在粉質(zhì)黏土、礫砂當(dāng)中，上層滯水主要包含在粉質(zhì)黏土、雜填土中。除此之外，還有兩種的混合水，主要位于1m～9m當(dāng)中。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

3.2 支護(hù)設(shè)計(jì)

通過對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查，再結(jié)合測(cè)得的相關(guān)數(shù)據(jù)?？沙醪脚卸ㄔ摴こ虨楦凰畢^(qū)域的深基坑工程，經(jīng)過計(jì)算和校驗(yàn)之后，工程中的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用放坡、土釘墻、樁錨三種方式。在樁錨支護(hù)當(dāng)中，會(huì)在樁和樁之間進(jìn)行止水措施，防止出現(xiàn)安全問題；在放坡支護(hù)中，需要在鋼筋混凝土表面進(jìn)行止水噴射，除此之外，還要使用三重管高壓擺噴；在土釘墻中，進(jìn)行三重高壓止水帷幕設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)方案：在設(shè)計(jì)方案中，包括BIM技術(shù)、可視化設(shè)計(jì)以及對(duì)支護(hù)性能的分析。①BIM技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)，城市地下空間富水基坑施工具有一定的危險(xiǎn)性，可借助BIM技術(shù)進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)。在BIM技術(shù)平臺(tái)中，能夠初步實(shí)現(xiàn)信息共享，在一定程度上提高了信息的傳播速度，防止出現(xiàn)安全隱患，為了能夠最大程度的保證支護(hù)安全，可以將BIM技術(shù)的三維視角進(jìn)行應(yīng)用，通過模型觀察周圍復(fù)雜的環(huán)境，提高了安全性。②可視化設(shè)計(jì)，有BIM技術(shù)支撐，能夠直觀觀察城市地下環(huán)境，從而進(jìn)行針對(duì)性支護(hù)。地下環(huán)境比較復(fù)雜，具有很多管線，而這些管線與居民的生活有密切關(guān)系，三維視角可迅速觀察出管線的分布，可對(duì)施工方案進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。③性能分析，BIM技術(shù)對(duì)地下空間、光照等因素進(jìn)行分析，還能將分析的結(jié)果以更直觀的方式呈現(xiàn)在眼前，保證項(xiàng)目正常施工。

3.3 施工

施工計(jì)劃：為了能夠保證工程的順利展開，在得到設(shè)計(jì)方案后，進(jìn)行具體的施工實(shí)踐。首先，在準(zhǔn)備階段，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，保證施工地段平整，設(shè)置好水、電等。開挖之前還要設(shè)置安全護(hù)欄、圍護(hù)系統(tǒng)以及止水帷幕?；觾?nèi)的施工還要噴混凝土[4]。

施工步驟：①挖掘土方，一般會(huì)安排泥頭車和挖機(jī)配合展開工作，本次研究的工程項(xiàng)目較大，所以有50余臺(tái)泥頭車以及10臺(tái)挖機(jī)進(jìn)行分段挖掘，每段施工長(zhǎng)度不高于20m，深度要高于2m。在挖掘過程中，要先將安全支護(hù)施工完畢之后才能開始挖掘，否則就會(huì)造成安全隱患。在基坑的底部需要留出0.5m的土層，通過人工進(jìn)行挖掘。②錨桿土釘，在這個(gè)施工階段，就需要運(yùn)用鉆機(jī)進(jìn)行施工，并通過注射泵將注漿灌注到泥土中。一般來說，水灰比為0.5，注漿壓力為0.25MPa。當(dāng)注漿管使用之后，必須要讓管和孔底保持一定的距離，一般都會(huì)保持在10cm。在進(jìn)行注漿施工的時(shí)候，必須要讓鉆孔到滿孔，有注漿溢出。③止水帷幕，在此過程中，需要應(yīng)用擺噴、柱間旋噴、三重管高壓旋噴的施工技術(shù)，技術(shù)的選用需要根據(jù)施工的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，以此達(dá)到最高效的施工效率，讓工程質(zhì)量得到保障。鉆孔時(shí)必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，注漿流量盡量控制在80L/min左右[5]，空氣壓力為0.7MPa。除此之外，還要嚴(yán)格控制旋轉(zhuǎn)速度以及注漿壓力，對(duì)孔底進(jìn)行3min的靜噴，靜噴完畢后，迅速提升注漿速度。④安全監(jiān)測(cè)以及信息化施工，在這個(gè)部分中，主要是為了確?？梢栽诠て谥型瓿墒┕?，城市地下空間施工會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)安全問題，需要通過信息化手段減少安全事故的發(fā)生。對(duì)工程進(jìn)行全程監(jiān)督，做好深基坑變化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)信息共享。全體施工人員必須對(duì)深基坑有充分了解，根據(jù)工程實(shí)際情況調(diào)整施工方案，防止出現(xiàn)安全問題。除此之外，為了能夠做到信息化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，還需要做好報(bào)警界限的設(shè)計(jì)，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，要讓技術(shù)人員及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

4 保障支護(hù)安全的途徑

4.1 滲漏處理

深基坑往往會(huì)出現(xiàn)滲漏的問題，對(duì)此，相關(guān)工作人員必須要及時(shí)對(duì)滲漏位置進(jìn)行處理，并且盡快明確滲漏原因。原因尚未明確之前不能施工，否則就可能出現(xiàn)安全問題。與此同時(shí)，還要在滲漏的位置安裝PVC導(dǎo)管，使用水泥等封堵滲漏位置。如果PVC導(dǎo)管內(nèi)的出水量出現(xiàn)了下降，還要將導(dǎo)管進(jìn)行封堵。滲漏情況較嚴(yán)重，要疏散現(xiàn)場(chǎng)的工作人員，應(yīng)用導(dǎo)管引流以及化學(xué)注漿的施工技術(shù)處理基坑，防止出現(xiàn)安全性問題。

4.2 裂縫處理

裂縫問題在深基坑中較為常見，造成裂縫的原因有很多，主要是來自外部因素的影響。在支護(hù)施工過程中，地下水位下降，基坑出現(xiàn)沉降，形成裂縫。在進(jìn)行基坑降水前，必須要對(duì)基坑進(jìn)行止水作業(yè)，保證基坑處于完全封閉的狀態(tài)，水位處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。但如果水位下降情況比較嚴(yán)重，要盡快進(jìn)行回灌處理，并加固基坑，緩解水位下降出現(xiàn)的沉降和裂縫問題[6]。

4.3 隆起處理

基坑的坑底會(huì)出現(xiàn)隆起、冒砂等情況，這與地下水位有密切關(guān)系。相關(guān)工作人員必須迅速檢查地下水位，并根據(jù)實(shí)際情況控制降水強(qiáng)度，保證水位在可控范圍之內(nèi)。與此同時(shí)，要提高對(duì)地下水位的監(jiān)測(cè)，設(shè)置警戒線的同時(shí)，要有專人進(jìn)行看管，一旦逾越了警戒線，就要降低地下水位。

4.4 應(yīng)急處理

地下施工的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高，對(duì)地下空間深基坑施工來說，必須要有應(yīng)急方案，對(duì)可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，將安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低。常見的處理措施包括變形處理以及失穩(wěn)處理。譬如，在對(duì)深基坑進(jìn)行施工時(shí)，有局部出現(xiàn)了變形，且變形程度在不可控范圍之內(nèi)，造成了穩(wěn)定性失衡。這個(gè)時(shí)候就需要停止施工，對(duì)變形的位置進(jìn)行反壓回填，找到變形的主要原因，等到問題解決，并且不會(huì)對(duì)施工造成影響后，才能繼續(xù)施工。

5 結(jié)語

綜上所述，本文對(duì)城市地下空間富水深基坑支護(hù)安全性問題展開了探討，并且通過工程實(shí)例的分析，闡述了施工的步驟。地下空間富水區(qū)域的施工受到很多外部因素的影響，且施工條件比較復(fù)雜，尤其是在富水區(qū)域，在一定程度上提高了施工難度。對(duì)此，施工單位必須要做好施工前的勘察工作，提前做好安全保障，做到防患于未然。不僅僅是施工，在設(shè)計(jì)過程中就應(yīng)該充分考慮安全問題，做好支護(hù)工作，防止坍塌等事故對(duì)施工人員造成傷害，保證工程的順利開展。