李 磊

(山東地礦開元勘察施工總公司，山東 臨沂 276000)

1 概述

魯南區(qū)域目前正處于城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)發(fā)展階段，公共基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃施工是推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，也是新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的重要力量。山東著力推進(jìn)“省會(huì)、膠東、魯南三大經(jīng)濟(jì)圈”一體化發(fā)展，打造具有國內(nèi)影響力的城市群。魯南經(jīng)濟(jì)圈區(qū)域具有城市化發(fā)展一般，但是屬地人口相對密集，城市人口聚集程度高，城市新城建設(shè)快速發(fā)展的特點(diǎn)。隨著各地一座座新城拔地而起，老城區(qū)及新建城區(qū)周邊的土地空間越來越少，工程建設(shè)需要大力利用地下空間以提升建設(shè)土地使用率，這也成為當(dāng)前城市規(guī)劃的一般需求。但由于建設(shè)單位等不夠重視基坑工程的支護(hù)設(shè)計(jì)，認(rèn)為一個(gè)臨時(shí)性的支護(hù)工程不需要花費(fèi)人力物力去保障，造成了多次基坑側(cè)壁失穩(wěn)、周邊地下管線滲漏甚至燃?xì)獗?、人員受傷等情況，某些工程甚至影響了周邊已有建筑物的主體安全。發(fā)生的這些基坑側(cè)壁塌滑事件警示我們需要對基坑支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)致的研究，根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕すこ探?jīng)驗(yàn)結(jié)合理論知識(shí)形成一套完備的設(shè)計(jì)、施工一體化管理模式。根據(jù)近年來基坑的相關(guān)案例，我們選取了具有代表性的基坑設(shè)計(jì)施工項(xiàng)目，對基坑前期項(xiàng)目籌備、方案選型、施工圖設(shè)計(jì)及施工過程控制等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)的研究總結(jié)，提出合理優(yōu)化的設(shè)計(jì)理念及完備的質(zhì)量管理體系，進(jìn)一步做好深基坑開挖支護(hù)質(zhì)量控制，減少開挖過程中各類安全事故發(fā)生的可能性，為今后中心城區(qū)類似工程的質(zhì)量控制方法提供借鑒。

2 工程概況

2.1 工程概況及方案選型分析

本次研究選取基坑工程位于某市中心城區(qū)，周邊一期已建工程及市政道路環(huán)繞。基坑開挖深度在9.0 m～15.50 m之間。東側(cè)距離已建一期車庫、一期醫(yī)院道路、泵房等約3.4 m～19.0 m。南側(cè)距離已建市政路沿石約9.50 m。西側(cè)距離已建市政路沿石約14.0 m。北側(cè)距離已建市政路沿石約9.80 m。場地內(nèi)地下管線分布在場地北側(cè)、東側(cè)和南側(cè)市政道路及兩側(cè)輔道、人行道，分布有污水、雨水、給水、煤氣、電訊、路燈、交警等管線，材質(zhì)有鑄鐵、混凝土、鋼、PVC、銅和光纖等，距離本項(xiàng)目車庫外邊線最近約5.4 m，其中交警、電訊、路燈、煤氣等管線埋深在1.0 m～2.0 m之間，污水、雨水、給水管線埋深約在3.00 m～4.00 m不等。南側(cè)最近市政管線距離本項(xiàng)目車庫外邊線約5.4 m；西側(cè)南段最近污水管距離本項(xiàng)目車庫外邊線約6.5 m；西側(cè)北段最近市政管線距離本項(xiàng)目車庫外邊線約10.5 m；北側(cè)最近網(wǎng)絡(luò)電視管線距離本項(xiàng)目車庫外邊線約33 m。該區(qū)域土質(zhì)條件復(fù)雜，西側(cè)土巖交界面處分布卵石層。本工程地質(zhì)條件相對復(fù)雜，周邊環(huán)境要素多，保護(hù)要求高，開挖深度在當(dāng)?shù)貙儆诔罨?。根?jù)建設(shè)單位規(guī)劃要求，預(yù)計(jì)基坑使用周期超過18個(gè)月，對基坑本身圍護(hù)構(gòu)造要求較高。建設(shè)單位采用招標(biāo)方案為：坡率法+微型樁錨支護(hù)型式，基坑降排水方案采用樁外高壓旋噴樁截水帷幕+井點(diǎn)降水方案。該方案上部采用1∶1.0自然放坡，占用周邊市政道路綠化帶較多，局部已占用機(jī)動(dòng)車道；且采用微型樁錨，為弱樁強(qiáng)錨理念[1]，未考慮鋼管本身材料力學(xué)性能較弱，控制變形能力較差。建設(shè)單位要求按照招標(biāo)方案進(jìn)行施工，但該方案在專家評審時(shí)未通過，專家一致認(rèn)為初選方案易引發(fā)基坑施工安全風(fēng)險(xiǎn)，需要對方案重新優(yōu)化調(diào)整，達(dá)到安全合理[2]。

2.2 優(yōu)化方案選型及目標(biāo)控制

通過對現(xiàn)狀調(diào)查及初選方案分析，以本基坑工程施工項(xiàng)目質(zhì)量控制為契機(jī)，針對城區(qū)基坑項(xiàng)目合理安全、如何做好開挖支護(hù)控制質(zhì)量[3]、如何減少邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)等方面的問題，進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，為力求設(shè)計(jì)有的放矢、優(yōu)化和完善施工質(zhì)量控制體系奠定基礎(chǔ)[4]。同時(shí)，借此開展建立城區(qū)深基坑項(xiàng)目施工質(zhì)量控制的探尋，從而確?；庸こ痰陌踩?，為其他城區(qū)的基坑項(xiàng)目施工質(zhì)量控制提供參考，以求后期建立成熟完備的基坑施工質(zhì)量控制體系[5]，為公司管理提升添磚添瓦。小組活動(dòng)目標(biāo)：專家評審一次通過，基坑施工及使用期間無側(cè)壁失穩(wěn)及周邊環(huán)境安全問題發(fā)生。

2.3 原因分析

小組結(jié)合以往基坑工程經(jīng)驗(yàn)對潛在因素展開分析，并確定了要因與非要因。

要因確認(rèn)一：人員施工管理不到位、施工經(jīng)驗(yàn)不足、缺乏培訓(xùn)。

結(jié)論：非要因。

要因確認(rèn)二：設(shè)備功率不夠、鉆孔設(shè)備不穩(wěn)定、設(shè)備配件不足。

本項(xiàng)目施工前，公司組織項(xiàng)目部仔細(xì)研究本項(xiàng)目地層結(jié)構(gòu)，對場地巖石強(qiáng)度進(jìn)行分析，選取合理功率旋挖樁基，可有效解決此問題。

結(jié)論：非要因。

要因確認(rèn)三：方案前瞻性不足。

原招標(biāo)方案對基坑環(huán)境效應(yīng)作用機(jī)理不清楚，對于深基坑面臨的復(fù)雜敏感環(huán)境認(rèn)識(shí)不足，選型不合理，控制變形能力差；若采用將最終導(dǎo)致控制措施失效，邊坡失穩(wěn)；周邊環(huán)境條件及不良地質(zhì)條件調(diào)查不足，選取施工工藝不合理，導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，造成基坑失穩(wěn)。

結(jié)論：要因。

Aventador SVJ限量版車型以SVJ 63命名，以紀(jì)念蘭博基尼汽車的成立年份—1963年，該車全球僅限量生產(chǎn)63臺(tái)。Aventador SVJ 63搭載了擁有全新升級進(jìn)氣口和氣流通道設(shè)計(jì)的ALA 2.0系統(tǒng)，極盡擷取有關(guān)最高速度、極致動(dòng)感和卓越空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的每份靈感。強(qiáng)大的V12自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，在最高轉(zhuǎn)速8500轉(zhuǎn)/分時(shí)能夠爆發(fā)出770馬力。配合四輪驅(qū)動(dòng)、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，特別配置和大量碳纖維材質(zhì)，Aventador SVJ 63將超級跑車的定義提升至全新高度。

要因確認(rèn)四：原材料質(zhì)量問題，外加材料選用不當(dāng)。

項(xiàng)目部設(shè)立專業(yè)質(zhì)檢員，嚴(yán)格控制原材料進(jìn)場檢驗(yàn)檢測，對不合格材料概不入場，嚴(yán)格現(xiàn)場材料控制管理。選取合格外加材料，并嚴(yán)格計(jì)量，控制加入量。

結(jié)論：非要因。

要因確認(rèn)五：邊坡坡度控制不準(zhǔn)確、工況超挖；混凝土配合比不滿足，面層強(qiáng)度不合格。

基坑開挖過程中，土方開挖單位往往不配合支護(hù)施工單位，不按照設(shè)計(jì)工況進(jìn)行超挖，易造成邊坡未及時(shí)支護(hù)失穩(wěn)?；炷僚浜媳炔粷M足，面層強(qiáng)度不合格，易造成土釘墻支護(hù)段局部失穩(wěn)，樁錨支護(hù)段樁間土流失，引起空洞。

結(jié)論：要因。

要因確認(rèn)六：邊坡堆載超載、中心城區(qū)車流量大。

因方案已開挖近市政道路機(jī)動(dòng)車道邊，公司項(xiàng)目部擬通過加強(qiáng)現(xiàn)場管理，設(shè)置專人在交通流量高峰期對現(xiàn)場進(jìn)行限流協(xié)調(diào)，可解決此問題。

結(jié)論：非要因。

通過要因確認(rèn)可以看出，造成本基坑工程施工質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)的潛在要因?yàn)椋悍桨盖罢靶圆蛔?；邊坡坡度控制不?zhǔn)確、工況超挖；混凝土配合比不滿足，面層強(qiáng)度不合格。

2.4 制定對策

要因確認(rèn)后，QC小組經(jīng)過討論、綜合論證分析，制定出如表1所示對策。

表1 對策對照表

2.5 對策實(shí)施

1)合理調(diào)整支護(hù)選型，保證變形控制要求；對可能影響基坑施工質(zhì)量安全的因素進(jìn)行分析并提出應(yīng)對措施。通過對基坑周邊環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，采用GPS、水準(zhǔn)儀等對周邊管線、道路、臨建設(shè)施等進(jìn)行詳細(xì)測量，繪制周邊環(huán)境平面圖。隨后在施工過程中，邀請?jiān)嚎偣な业膶I(yè)總工進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)。首先根據(jù)本項(xiàng)目地勘報(bào)告提供地質(zhì)資料及實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)計(jì)算，采用理正深基坑及邁達(dá)斯巖土軟件進(jìn)行對比計(jì)算。并選取了多個(gè)計(jì)算模型，從多方面進(jìn)行比較。最終從經(jīng)濟(jì)、安全及可行等多方面考量，確定本工程采用預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘墻+灌注樁樁錨聯(lián)合支護(hù)。根據(jù)選定方案，小組運(yùn)用QC方法分析研究，確立了支護(hù)施工過程中重點(diǎn)難點(diǎn)：a.對于淤泥質(zhì)地層，錨索成孔困難，施工采用自進(jìn)式錨桿，避免錨索塌孔引起錨固不足。b.對于第④層強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖遇水軟化，支護(hù)樁成孔易塌孔嚴(yán)重，引起灌注時(shí)混凝土超方，施工采用預(yù)下護(hù)筒護(hù)壁，確保樁成孔效率及樁身質(zhì)量。并明確了質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，責(zé)任落實(shí)到人，經(jīng)過策劃確定檢查項(xiàng)目，確保了實(shí)際支護(hù)施工質(zhì)量。地表變形圖見圖1。

2)控制開挖邊線及高程；嚴(yán)格按照方案要求對噴射混凝土的配合比進(jìn)行科學(xué)控制，對噴射混凝土厚度進(jìn)行嚴(yán)格要求。派駐專業(yè)測量人員對現(xiàn)場邊坡開挖邊線及高程進(jìn)行復(fù)測確認(rèn)，項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)落實(shí)，并保證其準(zhǔn)確性；并派駐專職施工員及技術(shù)人員現(xiàn)場指揮挖掘機(jī)進(jìn)行邊坡分層開挖及人工修整工作，根據(jù)施工要求加工標(biāo)準(zhǔn)的坡度尺，選用邊坡掛線，嚴(yán)格分層定位，控制設(shè)計(jì)坡率，確保實(shí)際坡度與設(shè)計(jì)坡度一致，符合設(shè)計(jì)方案要求。由專業(yè)質(zhì)檢員對面層混凝土配合比進(jìn)行控制，要求攪拌時(shí)間不小于2 min，施工采用自下而上噴射順序，噴頭與坡面垂直距離不小于0.6 m，并分兩次噴射，每次噴射平均厚度40 mm，經(jīng)過努力最終保證了混凝土表面質(zhì)量，達(dá)到目標(biāo)。自進(jìn)式錨桿及鋼護(hù)筒施工見圖2。

2.6 效果驗(yàn)證

運(yùn)用QC方法針對查找分析出的要因，逐一制定了相應(yīng)解決對策，并將其全部應(yīng)用于基坑支護(hù)施工過程中，取得了良好的效果。目前基坑已開挖至基底，支護(hù)已完成，基坑變形周邊環(huán)境變形均在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，基坑側(cè)壁安全穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了既定目標(biāo)?；又苓叚h(huán)境條件位移量均不超過15 mm，這說明運(yùn)用QC方法制定的措施是合理的、行之有效的。

2.7 目標(biāo)效果

1)根據(jù)本工程實(shí)際地質(zhì)條件及水文條件，結(jié)合基坑周邊環(huán)境特點(diǎn)，通過多次反復(fù)計(jì)算及選型模擬與方案選型對比，提出了采用“強(qiáng)樁弱錨”理念，采用預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘墻+樁錨聯(lián)合支護(hù)，滿足基坑穩(wěn)定性及安全控制要求。

2)經(jīng)濟(jì)效益：通過運(yùn)用QC方法，選取合理計(jì)算模型進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、土壓力、地表及圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、基坑整體穩(wěn)定性等進(jìn)行了復(fù)核驗(yàn)算。對特殊地質(zhì)條件采用了自進(jìn)式錨桿、鋼護(hù)筒護(hù)臂樁成孔設(shè)計(jì)等處理，對比錨索跟管成孔成本更低，節(jié)約混凝土超方量等，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3)社會(huì)效益：通過運(yùn)用QC方法，發(fā)散思維，采用了合理的支護(hù)選型及質(zhì)量控制措施，確保了基坑的安全及質(zhì)量，得到了市質(zhì)監(jiān)單位、業(yè)主、專家組以及其他兄弟單位的高度評價(jià)及一致認(rèn)可，對于今后公司拓展巖土工程市場打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.8 鞏固措施

通過運(yùn)用QC方法進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)結(jié)合現(xiàn)場施工，使得城區(qū)基坑變形得到有效控制，預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘墻+樁錨聯(lián)合支護(hù)型式及自進(jìn)式錨桿防塌孔措施得到有效推廣，宜進(jìn)一步推廣此QC成果，指導(dǎo)以后類似工程施工。后期隨之即對正在開挖施工的“某產(chǎn)業(yè)園基坑支護(hù)工程”進(jìn)行應(yīng)用，采用預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合土釘墻+樁錨聯(lián)合支護(hù)型式及自進(jìn)式錨桿防塌孔措施，合理優(yōu)化調(diào)整原有方案，降低基坑施工質(zhì)量安全問題發(fā)生率。某產(chǎn)業(yè)園基坑支護(hù)工程是繼本基坑工程項(xiàng)目后，又一城區(qū)深基坑施工項(xiàng)目，為公司開拓深基坑施工市場發(fā)展更上新的臺(tái)階。

3 總結(jié)與今后打算

專業(yè)技術(shù)方面總結(jié)：1)隨著公共基礎(chǔ)工程建設(shè)及城市化的不斷推進(jìn)，基坑周邊環(huán)境要素也將越來越復(fù)雜，基坑支護(hù)的難度也隨之增大，更需要巖土工程師們探索新型的圍護(hù)材料、圍護(hù)方式及圍護(hù)技術(shù)[6]。2)巖土工程勘察人員應(yīng)嚴(yán)格按照勘察規(guī)范進(jìn)行巖土勘察工作及巖土測試實(shí)驗(yàn)等工作，確保提交地勘成果符合工程實(shí)際要求；基坑設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目地勘報(bào)告及項(xiàng)目周邊環(huán)境條件，對項(xiàng)目進(jìn)行多方案、多選型分析計(jì)算[7]，最終確定符合項(xiàng)目本身特點(diǎn)的基坑支護(hù)方案，確保方案安全、經(jīng)濟(jì)、合理可行[8]。

施工質(zhì)量控制方面總結(jié)：運(yùn)用QC方法在解決問題的全過程中，按照PDCA程序，一環(huán)緊扣一環(huán)解決問題，對基坑施工質(zhì)量管理方面進(jìn)行了總結(jié)，提高了小組整體分析及解決問題的專業(yè)能力[9]。

通過運(yùn)用QC方法，合理調(diào)整優(yōu)化施工方案，降低了基坑施工質(zhì)量安全問題發(fā)生率。但技術(shù)創(chuàng)新永無止境，在今后的施工中，應(yīng)大力開展QC小組活動(dòng)，以此來提高人員的專業(yè)素養(yǎng)，按照ISO9001質(zhì)量管理體系要求，加強(qiáng)施工過程中的質(zhì)量控制，以建設(shè)高質(zhì)量、高效益項(xiàng)目為目標(biāo)，為今后城區(qū)深基坑施工安全做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。