劉新軍
(南華大學船山學院土木工程系,湖南 衡陽 421000)
由于建筑環(huán)境的日益復雜和高層化趨勢,要重點關注建筑基坑支護工程施工,分析建筑基坑支護工程施工安全的影響因素,從建筑基坑支護工程設計、施工技術、管理等方面進行優(yōu)化,擬定科學合理、切實可行的建筑基坑支護工程施工方案,確保高層建筑施工的安全與穩(wěn)定。
隨著建筑高度日益增加、建筑整體結構自重增大的態(tài)勢,極易發(fā)生建筑結構不規(guī)則沉降的現(xiàn)象,為此要關注建筑基坑支護工程施工技術的應用,在實踐中存在以下幾個問題:
1、基坑深度加大。為了提高土地資源的利用價值,地上空間建筑高度不斷提升,加大了對地下結構穩(wěn)定性的要求,也增加了基坑施工建設的難度,暴露出建筑基坑支護工程施工的缺陷和不足。
2、安全事故發(fā)生頻率偏高。建筑基坑支護工程施工牽涉諸多的因素,如:地質結構條件和環(huán)境、地下水水層的具體位置、地下水位高度、土壤顆粒間隙等,這些都增大了建筑基坑支護施工安全事故的發(fā)生幾率。同時,土壤結構及性質存在較大的不確定性,不同施工區(qū)域的土壤理化性質差異較大,導致建筑基坑支護施工技術的應用難以受控,從而引發(fā)安全事故。
1、設計因素。建筑基坑支護施工要以全面翔實的施工方案為依據(jù)和前提,必須通過勘察調研的方式,獲悉和把握基坑工程的地質條件、氣候環(huán)境、地下水、地下管道分布等情況,然而當前的建筑基坑支護施工設計缺乏足夠的數(shù)據(jù)支撐,沒有選擇適宜的力學參數(shù),在基坑設計中存在缺陷,降低了建筑基坑支護施工的準確可靠性。同時,建筑基坑設計還缺乏必要的安全儲備,沒有進行建筑基坑圍護的科學合理設計,降低了建筑基坑支護施工的安全和質量。
2、施工因素。建筑基坑施工沒有嚴格按照施工方案進行,施工順序和分段基坑開挖存在不合理性和盲目性,降低了建筑基坑支護施工的質量。同時,在建筑基坑施工過程中,存在施工物資準備不夠充分的問題,無法及時應對突發(fā)性的建筑施工問題,由此也增大了建筑基坑支護施工的安全風險。
3、管理因素。建筑基坑支護工程施工安全離不開管理,相關人員要加強對建筑基坑支護施工質量及安全的監(jiān)控,及時進行溝通和反饋,然而當前的建筑基坑支護工程施工缺乏必要的監(jiān)管,主要是由于施工監(jiān)管不夠規(guī)范、監(jiān)管人員技術水平參差不齊所導致的。
要加強建筑基坑支護工程設計,摒棄傳統(tǒng)的設計理念和方法,引入先進的精準計算方法,關注基坑支護結構設計的規(guī)范性和完整性,并從樁體直徑、樁體中心距、樁體的嵌入深度等主要參數(shù)入手,加強建筑基坑支護體系的優(yōu)化設計,確保建筑基坑支護工程的安全穩(wěn)定,將深基坑周邊土體沉降量控制在合理范圍以內(nèi)。
1.1 樁徑的優(yōu)化設計。樁徑是樁錨支護的重要因素,與基坑的穩(wěn)定安全有直接的關聯(lián),可以從樁徑變化對不同要素的規(guī)律進行分析和優(yōu)化:
(1)樁徑對垂直于基坑邊線方向土體沉降的影響。從樁徑與垂直于基坑邊線方向最大沉降的關系可知,基于原設計樁徑0.7m的前提,當樁徑以0.05m為模數(shù)遞減時,垂直于基坑邊線方向的最大沉降量呈線性增長趨勢,而在 0.55m后的沉降量不再隨著樁徑的變化而呈直線增加,反而出現(xiàn)奇異點,由此可知,當樁徑減小到一定程度時,基坑支護的不穩(wěn)定性增大。
(2)樁徑對平行于基坑邊線方向土體沉降的影響。當樁徑持續(xù)減少時,則平行于基坑邊線方向的沉降值呈持續(xù)增加趨勢,從而降低整個支護體系的剛度和安全性。以原設計樁徑為0.7m為前提,進行樁徑的優(yōu)化設計,當以0.05m為模數(shù)進行樁徑的遞減時,平行于基坑邊線方向的沉降值呈線性增加趨勢,而當樁徑遞減至0.45m時,會導致整個支護體系的不穩(wěn)定。
(3)樁徑對中部樁體彎矩的影響。以原設計樁徑為 0.7m為前提,隨著樁徑以0.05m模數(shù)不斷遞減,樁身最大正彎矩和樁身最大負彎矩隨樁徑減少而降低,明顯降低樁體的整體剛度和抗彎矩能力。
1.2 樁間距的優(yōu)化設計
(1)樁中心距對垂直于基坑邊線方沉降的影響。樁體中心距的變化對垂直于基坑邊線方沉降量的影響較小,可以在基坑支護優(yōu)化設計中加以考慮,在不影響安全的前提下,適當放大樁體中心距的距離,使各樁體在冠梁和腰梁的共同作用下相互支撐,提升支護結構體系的整體性能。
(2)樁中心距對平行于基坑邊線方沉降的影響。當樁中心距增大時,平行于基坑邊界方向的沉降量增大,并當樁間距為1.5m時沉降量最小,當樁間距為2.1m時沉降量最大。為此,可以在整個支護體系優(yōu)化設計時,重點考慮樁間距的優(yōu)化設計作用。
(3)樁中心距對樁身水平位移的影響。樁間距變化在1.5m-2.1m時,樁身的最大水平位移和樁頂位移均在1mm內(nèi),變化幅度較小,因而可以優(yōu)化樁間距的設計,加強整個支護體系的穩(wěn)定性。
1.3 樁體嵌入深度的優(yōu)化設計
(1)嵌固深度對垂直于基坑邊線方沉降的影響。以原設計樁長為21m為例,當樁身長度以模數(shù)0.5m遞減時,基坑降低量呈增加趨勢,具體表現(xiàn)為:當樁身長度減至19.5m時,沉降量變化不大;而當樁長縮減至18m時,沉降量表現(xiàn)出直線增加的狀態(tài)。
(2)嵌固深度對平行于基坑邊線方沉降的影響。當樁身長度超過19.5m時,基坑具有較高的安全穩(wěn)定性;而當樁身長度低于 19.5m時,基坑整體的安全穩(wěn)定性明顯下降。
以土層錨桿施工技術的優(yōu)化為例,首先要確定錨桿的具體位置,嚴格依照設計要求進行鉆孔作業(yè),控制錨桿水平方向和垂直方向的孔距偏差,分別控制在50mm、100mm以內(nèi)。還要控制好鉆孔底部的偏斜尺寸,要將其控制在錨桿長度的3%以內(nèi)。在鉆孔注漿作業(yè)中,要由孔底自下而上進行施工,待孔口溢出漿液之后再終止注漿。
要做好前期準備工作,明晰目標作業(yè)區(qū)域的地質結構、水下水位、土壤顆粒間隙等,并要做好基坑環(huán)境穩(wěn)定性的管理,避免基坑開挖對土壤結構的破壞影響,規(guī)避地下水外滲的現(xiàn)象。并要加強對施工材料的質量管理,避免不合規(guī)材料進入施工現(xiàn)場,還要做好材料的不定期抽檢,確保建筑基坑支護施工的安全。
綜上所述,建筑基坑支護工程施工受到設計、施工技術、管理的影響,要加強工程設計的科學合理性,嚴格依照施工技術進行作業(yè),加強施工管理和監(jiān)測,較好地提升建筑基坑支護工程施工的安全性和質量。