過程控制在深基坑施工管理中的應用

王海濤

近年來,隨著大批的高層和超高層建筑的建設,開發商為提高建筑用地率,加之國家有關規范對基礎埋置深度和人防工程的要求,多層、超高層建筑地下室的設計必不可少,有的地下建筑甚至有三四層,最深的達數十米,于是,地下建筑開挖時的深基坑支護成為一個必要的施工過程[1]。雖然我國基坑工程設計和施工有了很大的提高,但是在發展過程中還是存在著很多的問題的。這種情況不僅發生在施工水平較差的地區,在一些發達的地區也依然存在。因此,深基坑施工問題需要引起我們的足夠重視。

基坑工程事故除了設計方面的原因外,施工方面的施工不當問題也是一個非常主要的因素。要解決施工不當引發的基坑工程事故問題,提高施工單位素質、加強施工管理是關鍵。深基坑支護工程施工管理一般包括設計過程、施工過程、監測過程三個方面。

1 設計過程控制

基坑工程設計管理主要有建立和完善審查制度和招投標制度[2]。監理工程師應認真審核施工單位提交的施工組織設計,提出修改意見,要求其修改完善后按程序申報,總監審批后方能實施。審核內容主要有:基坑的支護體系、基坑開挖方式、施工平面圖、降水措施、監測布置的合理性等。在審核所有文件之后,組織各施工工種按計劃分批次進入場地,進行施工。

2 施工過程控制

2.1 基坑開挖

基坑開挖中為了確保基坑周邊建(構)筑物的安全和支護結構的穩定,要求盡量減小初始位移,應嚴格遵循“分層、分區、分塊、分段、留土護壁、先撐后挖、減少無支撐暴露時間”等原則。基坑開挖違反“先撐后挖,分層開挖”,局部出現超挖和未支撐就挖的現象,會造成基坑卸載較快,基底回彈,支護體系變形過大。可能會引起基坑失穩,對基坑及周邊造成各種安全隱患。

深基坑可以采用分段對稱開挖,開挖過程須由專人指揮。當挖至標高接近基礎底板標高時,邊抄平邊配合人工清槽,防止超挖,并按圍護結構要求及時修整邊坡及放坡,防止土方坍塌。人工清理防護樁體周圍土方,然后及時將土方運走。

在開挖土方時,為了確保位置正確和開挖土方時不得超挖,需要安排兩人用經緯儀和水準儀進行軸線、中心點和樁的標高測量。

雨期施工時,為了防止地面雨水流入基坑槽,基坑兩側應圍以土堤或挖排水溝,同時應經常檢查邊坡和支護情況,避免坑壁受雨水浸泡造成塌方。基坑開挖施工至基礎底板標高時,在24 h內必須完成素混凝土墊層,墊層延伸至圍護結構邊。

2.2 基坑支護

基坑支護常見的結構形式主要有:板樁系列擋土結構、重力式擋墻結構、逆作拱墻結構、地下連續墻做支護結構,施工時可以根據具體情況選擇其中的一種或多種支護結構形式。板樁系列擋土結構具有施工方便、施工工期短、見效快等優點,但其剛度較小,因此一般多用于基坑開挖深度較淺或周圍環境較好的情況。板樁按使用材料不同,可分為鋼筋混凝土板樁和鋼板樁(槽鋼鋼板樁、拉森鋼板樁)[4]。在鋼筋混凝土板樁施工過程中應注意的問題:1)施工前由項目負責人組織各有關人員認真研究施工圖的各項技術要求,并將學習的結果認真落實到各個施工單位,按照施工圖紙和相關規范進行施工。2)每組施工的時候,技術人員要嚴格監督,并將各組的施工情況進行認真記錄,保證施工過程記錄完整,每天施工結束后,由專人保管。3)鉆機組要保證鉆機鉆頭定位準確。施工過程中要保證鉆機的提升和旋轉速度達到設計要求。4)高壓泵組,按要求制備漿液,保證輸漿壓力達到預定指標。采用二次過濾法濾掉水泥漿中的顆粒,使漿液不得離析,保證輸漿系統的暢通。

重力式擋墻是依靠自身重力使邊坡保持穩定的構筑物。在深層攪拌水泥土重力式擋墻施工中應注意的問題是:1)定位,測量放樣,攪拌機到達指定樁位,鉆機對準樁位并對中,在機架上標定樁位的入土深度及停鉆位置。2)在攪拌機的冷卻水循環系統運作后預攪下沉。3)在攪拌機下沉到規定深度后,根據水灰比配備灰漿。4)待深層攪拌機下沉到設計深度后,用灰漿泵按照一定速度將水泥漿自動連續噴入地基,同時繼續攪拌。5)攪拌均勻后攪拌機均勻提升,然后進行清洗。

逆作拱墻支護技術是自上而下分多道分段逆作施工的水平閉合拱圈及非閉合拱圈擋土結構;當基坑的一邊或多邊不能夠起拱時,可采用能夠水平傳力的鋼筋混凝土直墻(水平向配置連通的主鋼筋)加型鋼內撐的混合支護體系。拱形結構主要以承受壓應力為主,拱內彎矩較小,該項技術是利用高層建筑地下室基坑平面形狀通常是閉合的多邊形的特點,而土壓力是隨深度而線性變化的分布荷載,沒有集中力,因而可以采用圓形、橢圓形、蛋形或由幾條二次外凸曲線圍成的閉合拱圈來支護基坑,當基坑周邊并非均有條件起拱的情況下,可在有條件起拱的坑邊采用拱圈支護,在沒有起拱的坑邊處采用鋼筋混凝土直墻加型鋼內支撐支護結構。

2.3 地下水處理

在地下水位較高的地區,地下水對深基坑工程施工帶來的危險程度是相當高的,地下水的來源一般為上層滯水、潛水、承壓水、雨水及基坑周圍的滲漏管道水。由于水的來源復雜,在制定止水方案時應從深基坑工程的防水、降水和排水三個方面考慮[5]。在這三方面中,操作最難的就是降水。在深基坑工程開挖施工中,用井點降水來降低地下潛水位或承壓水位,已成為一種必要的工程措施[6]。人工井點降水是在基坑的周圍埋下深于基坑底的井點或管井。以總管連接抽水(或每個井單獨抽水),使地下水位下降形成一個降落漏斗,并降低到坑底以下0.5 m～1.0 m,從而保證可在干燥無水的狀態下施工。

3 監測過程控制

3.1 監測作用

基坑施工監測既是檢驗設計正確性和發展理論的重要手段,又是及時指導正確施工、避免事故發生的必要措施。監測內容主要包括水平位移、支撐軸力、地下水位以及地表沉降的監測[7]。而在工程實際過程中,深基坑的開挖必然會對周圍的建筑物、地下管網、地面設施等造成影響,雖然在開挖前后都會對基坑進行支護,但仍然存在一定的危險,因此,對支護結構進行位移監測是確保周圍建筑物及施工安全的必要手段。

3.2 監測管理

深基坑支護結構的位移監測,常規的測量方法垂直位移容易測量,而水平位移測量難度大,并且外業觀測時間長,現場實施也比較復雜。目前國內外較為先進的監測手段為虛擬像片法,就是只采用經緯儀自由設站測量基坑支護結構的關鍵點的水平角和豎直角,用程序將其轉化為虛擬像坐標和物方空間坐標,再用后期的坐標與前期的比較,分析得出支護結構的位移量。

這種監測方法非常適用于施工條件相對較差、傳統方法操作困難的地方,同時在監測管理中也有一些問題需要注意。支護結構上的標志點應為整個支護中的特征點,能夠分別反映不同應力狀態下的支護結構受力特征,標志點的數量應為能詳盡反映變形的基礎上精簡。然后在兩個適當的位置自由設站安置經緯儀觀測兩測回,大約每5 d觀測一次,第一次始于基坑挖成后,直到該段坑壁穩定為止,共觀測7次[8]。同時加以水準儀測量的沉降,總結表格。這種方法的關鍵在于測量的準確性,這就需要在測量過程中,對測量人員嚴格要求,按照規定的觀測順序分點按步進行。

4 結語

深基坑工程施工是一個復雜的系統過程,基坑施工過程控制是一項十分重要的工作,也是確保工程安全的重要保證。結合深基坑工程實際,對各個建設環節進行了認真研究,得到了如下結論:

1)加強施工前的設計控制,確保施工方案合理可行;2)在施工過程中,基坑開挖要嚴格按照施工設計進行,選擇適合的支護形式,并在地下水位較高的地方選擇合理的降水方式,確保施工安全;3)加強施工過程中的變形監測,密切注意監測結果,根據實時監測結果對下一步施工方案進行調整,使變形控制在規范允許的范圍內。

[1] 朱鏘鳴.對深基坑支護工程的施工管理探討[J].科技資訊,2008(28):145-146.

[2] 龔曉南.基坑工程發展中應重視的幾個問題[J].巖土工程學報,2006(sup):1321-1324.

[3] 林偉恒.探究建筑工程中深基坑施工管理[J].工程管理,2009(18):214-215.

[4] 喬興波.深基礎工程施工管理[J].工程技術,2009(22):50-51.

[5] 劉建生.深基坑支護工程的施工管理[J].廣東建材,2009(6):295-296.

[6] 王 珊.巖土工程新技術實用全書[M].長春:銀聲音像出版社,2004:3995-4003.

[7] 朱堅敏.信息化監測技術在基坑施工管理中的應用[J].今日科技,2006(10):37-39.

[8] 馬 莉.虛擬像片法檢測深基坑支護結構位移的新方法[J].中外公路,2006(26):207-209.