何智軍
廣州機(jī)施建設(shè)集團(tuán)有限公司 廣東廣州 510000
深基坑支護(hù)技術(shù)是保證工程施工安全的一項(xiàng)重要措施,其主要目的是提高深基坑邊坡的穩(wěn)定性,以達(dá)到加固地基的目的??紤]到工程施工的特殊性及工程地質(zhì)條件的限制,盡管深基坑支護(hù)技術(shù)已有許多創(chuàng)新,但在不同的工程建設(shè)條件下,其支護(hù)技術(shù)的要求卻不盡相同,其合理性仍需綜合諸多因素進(jìn)行分析,以保證最優(yōu)。
市政工程深基坑,一般為5m以上的支護(hù)結(jié)構(gòu)。深基坑工程施工中,為了確保深基坑工程的順利進(jìn)行,必須對施工方案進(jìn)行優(yōu)化,對基坑工程進(jìn)行檢測和支護(hù),同時(shí)要避免破壞周圍環(huán)境,同時(shí)要確保主體結(jié)構(gòu)的安全。經(jīng)上述分析,認(rèn)為深基坑支護(hù)施工是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng),工程建設(shè)較為復(fù)雜的項(xiàng)目。工程建設(shè)的特點(diǎn)是:一、基坑深度不斷增加,由于土地資源減少,地面利用率提高,導(dǎo)致市政用地面積增加。由于城市建設(shè)水平的不斷提高,導(dǎo)致地基承載力不斷提高,致使基坑開挖深度不斷增加,難以滿足工程施工的需要。第二,區(qū)域性強(qiáng)。由于水文地質(zhì)條件的不同,深基坑工程的施工也有所不同。同一區(qū)域、不同土質(zhì),土性也存在差異。在挖掘基坑工程中,必須根據(jù)工程現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行施工。第三,周邊環(huán)境效應(yīng)。對超高層、高層市政建筑而言,通常位于交通發(fā)達(dá)、人流密集、物流發(fā)達(dá)的區(qū)域,因此,深基坑工程的施工影響因素較多。第四,風(fēng)險(xiǎn)和隨機(jī)變化。因建設(shè)單位資金、技術(shù)投入不足,基坑工程屬于臨時(shí)性工程,不能充分保障施工安全,給工程建設(shè)帶來更大風(fēng)險(xiǎn)。此外,深基坑工程的施工周期越來越長,所面臨的事故也越來越多,因此工程建設(shè)具有很強(qiáng)的隨機(jī)性[1]。
在現(xiàn)階段的建設(shè)行業(yè)中,市政工程項(xiàng)目往往占用大量的土地資源。所以,相關(guān)市政企業(yè)和部門要確保自身的可持續(xù)發(fā)展,并獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益,則必須根據(jù)項(xiàng)目的具體情況,選擇最有效的方法,以提高土地資源的利用效益,同時(shí)也要提高我國目前全面倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展理念。同時(shí),在市政工程企業(yè)進(jìn)行各種施工作業(yè)的過程中,一般都會采用基坑支護(hù)施工技術(shù)。對于市政工程企業(yè)來說,要保證基坑支護(hù)技術(shù)的有效利用,就必須在應(yīng)用前對市政工程項(xiàng)目進(jìn)行全方位的環(huán)境調(diào)查與分析,并在施工過程中通過加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的手段,最大限度地降低施工作業(yè)對環(huán)境的破壞程度[2]。
深基坑施工中,基坑支護(hù)和土方開挖是其中重要的組成部分。基坑支護(hù)需根據(jù)地質(zhì)條件、周邊環(huán)境要求、造價(jià)等綜合因素進(jìn)行合理選擇,目前工程建設(shè)中常用的支護(hù)形式有鋼板樁支護(hù)、鉆孔灌注樁圍護(hù)墻、地下連續(xù)墻等。土方開挖是深基坑施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
在開工之前,仔細(xì)核對圖紙,根據(jù)管線探測查明的地下管線埋設(shè)情況,并以書面報(bào)告的形式提出具體的解決辦法,報(bào)請監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可開工。依據(jù)圖紙測放出基坑兩側(cè)邊線的具體開挖位置,并用白石灰線標(biāo)識,確定鋼板樁施打的位置線。打樁時(shí)先用打樁機(jī)夾鉗把鋼板樁夾住吊起就位,讓其憑自重入土,豎起穩(wěn)定后,再用振動錘將樁打到要求的深度。鋼板樁施工過程中,為保證鋼板樁的垂直度,需要經(jīng)常用全站儀在兩方向施測加以控制。施工時(shí)應(yīng)從兩側(cè)同時(shí)施工,每側(cè)從一個(gè)方向順序進(jìn)行打樁。在臨近堤岸、房屋等建(構(gòu))筑物的基坑,為確保打樁和拔樁不影響周邊建(構(gòu))筑物,務(wù)必使用液壓打樁機(jī)。如果打樁遇到巖石,需先采用沖孔破巖,再進(jìn)行打樁。為加強(qiáng)鋼板樁墻的整體剛度,沿鋼板樁墻全長設(shè)置圍檁,圍檁用槽鋼或角鋼組成,內(nèi)側(cè)設(shè)螺旋鋼管(也可為工字鋼等其它型式材料)為內(nèi)支撐,以增強(qiáng)鋼板樁支護(hù)的整體剛度。如在水中使用鋼板樁進(jìn)行支護(hù),需要做好鋼板樁圍堰的止水處理。
鉆孔灌注樁圍護(hù)墻是排樁式中應(yīng)用最多的一種。支護(hù)樁采用旋轉(zhuǎn)鉆正循環(huán)鉆孔工藝成孔,鋼筋籠在加工場綁扎成型,平板車?yán)连F(xiàn)場,吊車吊放鋼筋籠入孔,混凝土罐車運(yùn)送商品混凝土,導(dǎo)管灌注水下混凝土。為防止鉆孔樁施工時(shí)由于相鄰兩樁施工距離太近或間隔時(shí)間太短,造成塌孔,采取分批跳孔施作,鉆孔樁施工時(shí)按隔孔施作。鉆孔過程中要勤量測孔深,并結(jié)合鉆桿長度確定鉆孔深度,堅(jiān)持自檢、互檢與監(jiān)理檢查項(xiàng)結(jié)合,既要保證孔深符合要求,又要避免鉆孔過深。水下混凝土在運(yùn)輸過程中必須堅(jiān)持慢速攪拌,運(yùn)至現(xiàn)場后必須堅(jiān)持每樁必檢制度,防止不合格的混凝土灌至導(dǎo)管內(nèi),發(fā)生堵管、斷樁等事故。
鉆孔樁之間采用旋噴樁止水,噴漿劑以水泥為主,水泥用42.5R普通硅酸鹽水泥,水泥摻量、高壓泥漿壓力、氣壓、水灰比、提升速度均應(yīng)嚴(yán)格控制,以達(dá)到止水效果。旋噴施工中,鉆孔樁芯混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后,才能進(jìn)行冠梁施工。
樁孔灌注樁頂采用冠梁把相鄰樁連成整體,其它圍檁設(shè)置及內(nèi)支撐設(shè)置與鋼板樁大致相同。
首先要根據(jù)業(yè)主提供的交樁記錄進(jìn)行復(fù)核測量,復(fù)核無誤后,引測導(dǎo)線點(diǎn)至使用現(xiàn)場做成永久控制點(diǎn),然后以控制點(diǎn)為基準(zhǔn),根據(jù)地連墻坐標(biāo)數(shù)據(jù),按照單元槽段劃分原則定位到即將施工的導(dǎo)墻處,以此作為導(dǎo)墻施工和位置檢測的基準(zhǔn)。導(dǎo)墻通常采用鋼筋混凝土,采用常規(guī)施工方法即可[3]。地連墻成槽施工采用成槽機(jī)液壓抓斗成槽,挖槽及接頭處應(yīng)保持豎直,不得超過容許偏差,槽底高度不能超過墻底設(shè)計(jì)高度。本實(shí)用新型包括:一期槽鋼籠端面焊接工字鋼,隨鋼筋籠一起下入槽內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑;第二期槽鋼籠端面焊接工字鋼,并在第二期槽鋼籠端面澆筑混凝土。連續(xù)墻澆筑混凝土后破除導(dǎo)墻,進(jìn)行墻頂冠梁施工,設(shè)置內(nèi)支撐,保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性,以利土方開挖的順利進(jìn)行[4]。
對于施工工程深基坑來說,土方開挖是最基礎(chǔ),也是最關(guān)鍵的工藝技術(shù),在具體施工過程中要關(guān)注土方開挖的順序。在土方開挖的過程中,必定會對周圍的土地造成影響,破壞土地原本結(jié)構(gòu)應(yīng)力,甚至還會出現(xiàn)空載情況,上部分的土地在失去下部分土地支撐之后,會出現(xiàn)坍塌情況,假如這種坍塌范圍比較大,就會在施工過程中出現(xiàn)土體塌陷問題,會對施工人員以及周圍人員的安全造成威脅。因此,在進(jìn)行土方開挖的過程中,應(yīng)該先熟悉勘察資料,對施工區(qū)域土體的實(shí)際應(yīng)力進(jìn)行勘察和分析,然后明確支護(hù)方式,開挖土體應(yīng)力良好的區(qū)域,進(jìn)而確認(rèn)開挖順序。在進(jìn)行基坑槽、管溝開挖的過程中,相關(guān)技術(shù)人員需要確定開挖的順序、路線和深度,結(jié)合地質(zhì)水文特征,科學(xué)合理的降低地下水位[5]。
土釘墻支護(hù)技術(shù)作為深基坑工程的一種常用支護(hù)方法,具有施工操作簡單、作業(yè)空間小、施工費(fèi)用低等特點(diǎn),而土釘墻支護(hù)施工則主要集中于以下幾個(gè)方面。第一,土釘制作,土釘墻制作需要根據(jù)一定的間隔要求進(jìn)行支護(hù)焊接,這種方法可以有效地減少土釘在安裝過程中所產(chǎn)生的阻滯現(xiàn)象,并且施工人員可以保證土釘位置的合理性,避免由于土釘位置偏差而造成的阻滯過大。第二,土釘成孔,土釘成孔時(shí),要注意控制好孔徑和成孔角度,保證其孔徑能夠保持在合理的范圍內(nèi),根據(jù)施工條件,合理確定其成孔位置,并根據(jù)設(shè)計(jì)要求,對其參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。與此同時(shí),土釘成孔施工完成后進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收,對工作人員自檢合格后進(jìn)行旁站監(jiān)理,做好隱蔽工程驗(yàn)收記錄,并進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量檢查。第三,土釘入土后,需要根據(jù)土釘入土的深度要求,對焊接作業(yè)后的土釘支護(hù)進(jìn)行審核,并對支護(hù)的數(shù)量和角度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[6]。
在深基坑工程正式開展前,負(fù)責(zé)人、施工技術(shù)人員要做好地下管線和現(xiàn)場周圍勘察,市政部門要聘請專業(yè)勘察團(tuán)隊(duì)做好勘察工作?;颖O(jiān)測單位根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況對環(huán)境、地質(zhì)、水文綜合考量,針對現(xiàn)場勘測、監(jiān)測數(shù)據(jù)設(shè)定安全預(yù)警值。施工材料、機(jī)械設(shè)備提前做好準(zhǔn)備工作,構(gòu)建完善責(zé)任制度,將各項(xiàng)管理責(zé)任落實(shí)到個(gè)人身上,施工質(zhì)量管理組織體系中最重要的是質(zhì)量管理職責(zé)的明確,是落實(shí)責(zé)任到位、有效管理的首要條件,特別是技術(shù)人員、施工責(zé)任人、質(zhì)檢人員等,必須明確個(gè)人權(quán)責(zé)。技術(shù)人員做好圖紙研究和分析,提前發(fā)現(xiàn)圖紙中可能存在的問題,并與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系改正。核實(shí)施工現(xiàn)場結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、標(biāo)高數(shù)據(jù),做好實(shí)地考察工作,清晰把握施工現(xiàn)場實(shí)際情況。在材料、設(shè)備管理層面,結(jié)合工程實(shí)際情況設(shè)定科學(xué)、合理制度,在指定區(qū)域存儲[7]。
深基坑支護(hù)作業(yè)具有一定的復(fù)雜性,現(xiàn)場施工管理人員需要做好監(jiān)督管理工作,以確保深基坑施工技術(shù)能夠按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的作業(yè)流程和技術(shù)要求進(jìn)行現(xiàn)場施工。通常情況下,深基坑施工技術(shù)需要滿足基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)體穩(wěn)定性的要求,在進(jìn)行基坑開挖時(shí)較多的選取分段分層的形式,現(xiàn)場巡邏人員需要對開挖情況進(jìn)行全面了解,保證施工人員能夠按照施工圖紙與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè),明確不同階段施工單位技術(shù)要求,為保證現(xiàn)場施工作業(yè)的合理性,管理人員還應(yīng)該對水文地質(zhì)條件與施工圖紙鋪設(shè)線路進(jìn)行核對,必要時(shí)加強(qiáng)自然環(huán)境觀測,減少惡劣天氣對深基坑支護(hù)作業(yè)產(chǎn)生的影響。
在市政工程領(lǐng)域中,信息化施工主要有著施工效果好、施工成本低、施工方案可行性高等優(yōu)勢。市政工程深基坑施工的信息化發(fā)展也是未來的必然趨勢。所謂信息化施工,指的是利用先進(jìn)的信息化技術(shù)對各種施工信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的采集與整理,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案和施工方案的優(yōu)化。所以,信息化施工可以對施工過程中存在的安全隱患進(jìn)行有效的排除。提升市政工程深基坑施工的信息化水平,實(shí)現(xiàn)施工設(shè)計(jì)變化過程的動態(tài)性,才能夠提升深基坑施工的經(jīng)濟(jì)合理性與安全性。
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,逐漸將一些信息技術(shù)應(yīng)用于深基坑施工各個(gè)環(huán)節(jié)中,實(shí)現(xiàn)施工監(jiān)督,而且還能及時(shí)進(jìn)行信息反饋,避免意外事件的發(fā)生。比如,施工過程中深基坑出現(xiàn)變形或沉降情況,信息管理系統(tǒng)會對此進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)控,并最短時(shí)間內(nèi)提出解決方案,將問題反饋給相關(guān)管理人員,及時(shí)解決問題,這樣一來,不僅實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量控制,而且還能有效節(jié)約管理成本。借助信息化施工管理對深基坑施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行管理優(yōu)化,大大提升深基坑施工開挖的可靠性。
為了保證深基坑支護(hù)功能的最佳效益,需要對工程現(xiàn)場的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行精確計(jì)算,從而使支護(hù)體系具有一定的穩(wěn)定性,明確施工的具體內(nèi)容。長期以來工程實(shí)踐中,由于地基基礎(chǔ)施工需要做大量的工作,地基工程深基坑支護(hù)體系也將隨之發(fā)生一些變化,為了保證基坑支護(hù)體系的合理性和穩(wěn)定性,有必要采用多種方法相結(jié)合的方法來減小基坑支護(hù)體系中的不安全因素。深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際,結(jié)合工程實(shí)際情況,做好深基坑土壤取樣工作,準(zhǔn)確計(jì)算土體力學(xué)參數(shù),選擇符合工程要求的深基坑支護(hù)技術(shù)及處理措施,確保工程順利實(shí)施。
通過深基坑支護(hù)工程施工,選擇合適的施工工藝,可以有效地提高工程施工效率,減少工程建設(shè)數(shù)量,保證工程順利通過施工驗(yàn)收,并為簡化施工程序、減少工程事故、提高工程建設(shè)效率選擇合適的施工工藝提供了可能。
在深基坑施工中,支護(hù)系統(tǒng)起著重要作用,是不可缺少的重要施工內(nèi)容。然而,支撐系統(tǒng)往往比較復(fù)雜,盡管在設(shè)計(jì)過程中考慮了結(jié)構(gòu)主體、支撐系統(tǒng)之間的空間位置關(guān)系,但有些部位仍然會與結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞,特別是在多道內(nèi)支撐體系中,碰撞問題更常見。在市政工程設(shè)計(jì)過程中,容易確定剪力墻與支撐立柱、框架柱與支撐立柱以及樓板與支承梁的關(guān)系,因而很少發(fā)生碰撞。然而,結(jié)構(gòu)與支撐系統(tǒng)的位置關(guān)系不易確定,且易發(fā)生碰撞,主要包括結(jié)構(gòu)梁與支撐柱、框架柱、結(jié)構(gòu)梁與支承梁的碰撞、基礎(chǔ)底板坑與支撐立柱之間的位置關(guān)系、降板與支撐柱之間的位置關(guān)系。針對以上問題,可采用BIM技術(shù)對結(jié)構(gòu)與支撐系統(tǒng)進(jìn)行碰撞仿真。將BIM技術(shù)有效地應(yīng)用于深基坑施工,可實(shí)現(xiàn)預(yù)控制,從而有效降低BIM技術(shù)在實(shí)際施工中的風(fēng)險(xiǎn)。如某市政工程項(xiàng)目在深基坑施工中,針對主體結(jié)構(gòu)、深基坑支護(hù)體系,利用AutodeskRevit軟件進(jìn)行了碰撞檢測仿真,同時(shí)聯(lián)合設(shè)計(jì)方實(shí)施優(yōu)化調(diào)整,結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際,制定最佳施工技術(shù)方案,準(zhǔn)確計(jì)算施工費(fèi)用,實(shí)現(xiàn)對施工風(fēng)險(xiǎn)的有效控制。首先,借助AutodeskRevit軟件,建立了深基坑支護(hù)BIM模型;然后根據(jù)垂直、水平兩個(gè)方向分別對模型進(jìn)行分解,分別檢驗(yàn)各主梁與垂直支撐間的碰撞關(guān)系,以及主梁與水平支撐的碰撞關(guān)系。
總之,深基坑工程施工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于市政工程的建設(shè),并隨著施工工藝和材料的不斷創(chuàng)新不斷發(fā)展。安全施工是深基坑工程建設(shè)的第一要務(wù),施工前必須全面做好環(huán)境保護(hù)工作,科學(xué)制定施工方案,施工中認(rèn)真落實(shí)安全第一的施工理念,嚴(yán)格按施工方案進(jìn)行深基坑支護(hù)、土方開挖和防排水。強(qiáng)化安全管理,使其達(dá)到安全運(yùn)行的要求,最大限度地保障施工安全,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。