任睿祺 陳世盛 路少山 張旭輝

山西冶金巖土工程勘察有限公司 山西 太原 030002

引言

地基工程是建筑工程項目重要的分項工程之一，將自然土體進行全面的處理后，才可確保其滿足性能要求，以此保障工程項目的質(zhì)量與安全。由于工程內(nèi)容的特殊性，也使得當下行業(yè)內(nèi)有相當一部分地基處理工作具有一系列通病問題，結(jié)合具體的工程項目分析常見問題，并提出相應(yīng)的解決方案，對工程管理優(yōu)化具有促進作用。

1 地基處理工作的重要性分析

建筑工程項目地基處理工作的重要性可從以下幾個方面進行分析：

從工程管理的角度來看，地基作為建筑的下部結(jié)構(gòu)其自身處理是否得當將直接影響著項目整體的質(zhì)量與安全。針對大型工程項目而言，地基若處理不當存在問題，則會使建筑整體出現(xiàn)不均勻沉降、建筑主體裂縫等質(zhì)量問題，嚴重的還有可能導(dǎo)致建筑整體坍塌[1]。

從工程投資經(jīng)濟效益與成本管控的角度來看，地基處理工作占整體成本較大，進行正確的處理與技術(shù)應(yīng)用能夠避免此部分出現(xiàn)額外的成本提升問題，同時也可確保工程經(jīng)濟效益得以實現(xiàn)。避免地基處理開展不善所造成的額外經(jīng)濟損失。

從社會影響及行業(yè)發(fā)展的角度進行分析，地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定將可保障建筑品質(zhì)，避免形成負面影響，當?shù)匾坏鼗A(chǔ)存在問題后所釀成的后果往往是十分嚴重的，會具有明顯的負面社會影響。對地基處理工作開展全面的管理優(yōu)化也是減少行業(yè)不良影響的途徑之一。

從上述角度來看，在工程項目開展過程中，針對地基處理工作進行相應(yīng)的優(yōu)化與管理是有必要的，而這也正是本文的行為背景和意義所在。

2 案例概況

本文中所引用的案例工程位于陜西省西安市，是一房屋建筑類工程。此工程項目整體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計高度120m，地上位置共計41層（含避難層），地下位置2層。地下位置的主要用途為停車場、儲物間、設(shè)備層，同時地下空間兼顧人防功能?？紤]到案例工程為超高層建筑，同時地下結(jié)構(gòu)要求較高，在進行地基設(shè)計的過程中也具有更為嚴苛的需求。由于該案例工程項目所處位置的特殊性，結(jié)合初期環(huán)境勘察方案，為了確保項目的整體質(zhì)量與安全，其地基處理同樣具有較多的特殊需求。

本文正是以此案例為背景所提出的研究工作，分析該案例工程針對地基處理需求所提出的一系列解決方案，以起到為同類工程提供參考的作用。

3 案例問題分析

3.1 環(huán)境影響因素明顯

地基處理工作會受到較為明顯的環(huán)境影響，以此案例工程為例，主要的環(huán)境影響是地理地質(zhì)因素。若自然土體情況較為復(fù)雜或承載力較差，則在地基處理的過程中就需要通過必要的工程措施予以加強以滿足工程需求。此外，溫度情況、自然降水情況、地下水情況等都將成為地基處理的影響因素[2]。

3.2 地基所處標高較大

此案例工程項目的地基部分所處標高較大，需要考慮到超高層建筑自身就具有較為嚴格的地基承載力需求，同時地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且為二層設(shè)計，為了滿足上述需求，在進行工程設(shè)計的過程中采取了深基坑的設(shè)計形式。該案例工程初步設(shè)計基坑底層標高為-11.8m，也正因這一需求的存在，使得其在施工過程中需要考慮到基坑開挖及基坑支護的一系列問題，同時由于開挖深度較大，所進行地基處理也需考慮到機械設(shè)備自身影響及工程材料性能影響。這一系列內(nèi)容都將成為工程項目地基處理過程中的影響因素，從工程管理的角度來看，深基坑的施工形式自身對于質(zhì)量管理及安全管理就是較為復(fù)雜的。

3.3 資源應(yīng)用種類繁多

案例工程項目在地基處理施工過程中所應(yīng)用的工程資源種類較多。從所需要的工程材料來看，主要需求鋼筋、混凝土等工程材料，而應(yīng)用至不同位置的材料其性能差異可能較為明顯。同時需要考慮到工程材料在現(xiàn)場的存放問題和正確應(yīng)用問題；針對工程項目的機械設(shè)備，為了滿足復(fù)雜的地基處理需求，所需要的大型機械設(shè)備同樣是工程施工管理過程中需要考慮的問題，例如機械設(shè)備的自身性能可否滿足要求，機械設(shè)備與安全管理之間的影響關(guān)系等；此外勞務(wù)施工人員也被劃分到工程資源的范疇當中，相比于其他工程形式而言，此案例工程項目在地基處理過程中所需求的勞務(wù)施工人員對其專業(yè)素質(zhì)和技術(shù)能力的要求更高。

3.4 工程技術(shù)體系復(fù)雜

技術(shù)管理是開展各項管理工作的基礎(chǔ)，結(jié)合此案例工程，地基處理工作所具有的技術(shù)體系更為復(fù)雜，主要可從以下幾個方面剖析：一是針對不同的環(huán)境情況，地基處理所實施的具體方案也會具有明顯的差異性，而不同的處理方法之間施工管理和影響因素差異尤為明顯。二是不同的地下結(jié)構(gòu)形式以及建筑結(jié)構(gòu)形式，其所具有的技術(shù)體系同樣差異明顯。

4 地基處理工作解決方案

4.1 全面的環(huán)境勘察與管理

地基處理工程工作開展復(fù)雜，環(huán)境影響較為明顯，因此在施工開始之前進行全面的環(huán)境勘察與管理是有必要的。案例工程所進行前期勘察工作如下表所示：

表1 環(huán)境勘察內(nèi)容

案例工程地基處理工作的施工時間為3～4月之間，此時所在地的自然降水較少，無大規(guī)模自然降水所造成的風(fēng)險問題；此施工位置地下水分布廣袤，水位較為穩(wěn)定，在進行施工的過程中需做好地下水位的變化監(jiān)控；施工位置土質(zhì)情況極為復(fù)雜，大部分為人工回填土，承載力差且分布不均勻，個別位置具有較大體積的固體垃圾，因此在后續(xù)施工的過程中也需針對此特點做好加強技術(shù)的選擇。

4.2 材料設(shè)備等資源的精細控制

為了確保地基處理工作的全面推進，保障項目施工質(zhì)量和安全，優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用正確性，案例工程在開展過程中針對工程資源控制進行全面優(yōu)化：

4.2.1 工程材料部分：地基處理過程中所應(yīng)用的主要工程材料有混凝土、鋼筋、成品預(yù)制樁，在項目開始之前就確定材料的性能要求，并在后續(xù)采購和驗收過程中嚴格按照技術(shù)標準控制材料質(zhì)量；結(jié)合工程項目的實際情況，對材料進行存放規(guī)劃，避免因環(huán)境潮濕、場地復(fù)雜等因素造成材料性能的降低；各個材料合理應(yīng)用，明確材料的應(yīng)用場景和應(yīng)用范圍，避免不同性能材料混用的問題。

4.2.2 機械設(shè)備部分：案例工程項目在實施過程中會應(yīng)用多種大型機械設(shè)備，如開挖設(shè)備、吊裝設(shè)備、鉆孔設(shè)備等，為了全面把控設(shè)備性能，通過如下形式進行管理：設(shè)備應(yīng)用前進行調(diào)試，確保性能符合工程要求；設(shè)備應(yīng)用過程中密切關(guān)注使用狀態(tài)，觀察所存在的早期問題；設(shè)備使用完成后及時進行清潔和保養(yǎng)維護，避免出現(xiàn)腐蝕、老化等問題[3]。

4.3 放坡開挖與同步支護技術(shù)應(yīng)用

案例工程項目地基部分的施工需求尤為復(fù)雜，其需要考慮到自然環(huán)境、地下水、土力學(xué)性能等諸多因素的共同影響，經(jīng)綜合考慮采取了放坡開挖和同步支護的應(yīng)用方案。

在開展全面的地質(zhì)勘察和場地劃分之后， 通過測量放線的形式明確開挖范圍，在開挖的過程中按照1∶0.5的放坡比例進行開挖工作，分段進行開挖，單次開挖深度控制在2～3m之間，同時完成每一階段的開挖后均進行支護和排水后再進行后續(xù)工程施工作業(yè)。在開挖過程中為了防止地下土質(zhì)可能存在的突變問題，也通過過程中多種土質(zhì)勘察的形式明確后續(xù)施工方案。以此類推直至基坑開挖到指定深度[4]。

案例工程采取的支護技術(shù)為噴錨技術(shù)，垂直于基坑側(cè)壁方向插入土層錨桿，表面敷設(shè)金屬鋼絲網(wǎng)，而后使用細石混凝土進行噴涂施工[5]。此支護技術(shù)形式整體作業(yè)效率較高，同時支護起效明顯，在支護完成后也不會受到外部環(huán)境因素的侵擾，具有較高的可靠性。在進行開挖的過程中同步開展支護作業(yè)，整體作業(yè)流程較短，也符合工程項目的質(zhì)量安全需求和進度需求。

4.4 預(yù)制樁技術(shù)施工

此案例工程采取樁基礎(chǔ)的進行地基基礎(chǔ)部分的施工工作。主要是考慮到地下情況復(fù)雜以及土體不明的特點，通過樁基礎(chǔ)的形式一方面能夠?qū)Σ涣嫉淖匀煌馏w地基通過擠壓作用使其得到有效的加強處理，另一方面樁基礎(chǔ)具有一定結(jié)構(gòu)性能，可承擔來自建筑上部的荷載。由于現(xiàn)場條件復(fù)雜，且考慮工程質(zhì)量和工程進度的影響，因此采用了預(yù)制樁的技術(shù)形式。將樁基礎(chǔ)材料在預(yù)制廠內(nèi)生產(chǎn)完成后運送到現(xiàn)場，經(jīng)全面的檢查按照深化設(shè)計方案完成施工安裝作業(yè)。

在施工開始前結(jié)合既有工程資料明確地下管道管線情況，通過對建筑荷載需求進行分析，明確預(yù)制樁的尺寸和密度，利用有限元模擬仿真失效，分析技術(shù)形式對施工的系統(tǒng)其穩(wěn)定性進行分析，確定最終深化方案。該方案指導(dǎo)了預(yù)制樁的各個參數(shù)指標與施工位置；施工過程中對環(huán)境情況進行密切監(jiān)控，通過位移傳感器和應(yīng)力傳感器分析整體工程質(zhì)量，并對早期問題進行預(yù)警，實現(xiàn)工程質(zhì)量和安全的全面控制[6]。

5 案例評價

本案例工程項目地基處理具有較為復(fù)雜的影響因素，在實施過程中也充分考慮到諸多管理需求。通過全面的前期勘察，了解當下工程項目的實際情況，并在此基礎(chǔ)上做出相應(yīng)的解決方案和技術(shù)措施，確保所提出的一系列技術(shù)應(yīng)用是滿足當下環(huán)境需求的；在項目實施階段，充分意識到工程資源對于工程管理的重要性，針對工程資源做出全過程控制的應(yīng)用策略；所應(yīng)用的放坡開挖、噴錨支護、預(yù)制樁技術(shù)形式軍事考慮到工程項目的實際情況，結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境所確定的工藝方法。

在多角度的全面管控之下，最終該工程項目完成地基處理部分的施工工作，關(guān)鍵工序一次驗收合格率百分之百，工程周期內(nèi)未發(fā)生任何安全事故。

6 結(jié)束語

本文主要針對建筑工程項目地基處理所存在的問題及其優(yōu)化解決展開研究工作，并結(jié)合具體的工程案例明確在地基處理過程中必要的工藝形式及其技術(shù)要點。實際上不同的工程項目在開展過程中均會有差異性的需求，在不同施工需求和環(huán)境影響下，地基處理所應(yīng)用的具體工藝也會存在不同之處?？茖W(xué)把控各個管理指標，并以此為基準提出管理優(yōu)化體系，可減少外部影響因素及工程自身技術(shù)因素對于地級處理所造成的負面影響問題。在行業(yè)不斷的發(fā)展與優(yōu)化探索下，未來也會有更為完善成熟的地基處理技術(shù)體系被提出，促進行業(yè)健康發(fā)展。