深基坑坑底地基承載特性檢測方案的優化

尹劍

摘?要：深基坑屬于危險性較大的分部分項工程。在深基坑施工過程中，一般深度超過5米或地下室三層以上，采用的支護結構是臨時的。因此施工存在很大的風險，必須采取有效的方案對地基的承載特性進行檢測，并采取相應的措施來防范施工風險，確保施工工程在較為安全的環境下進行。本文針對深基坑相關工程案例進行分析，提出了深基坑坑底地基承載特性檢測方案的優化措施。

關鍵詞：深基坑;地基承載特性;檢測方案

隨著我國城市中高層、超高層建筑項目越來越多，一些施工項目因地基地質條件較好，采用人工或天然地基作為基礎持力層設計成獨立基礎或筏板基礎，不僅有效的節約了工程的造價，還可以有效的縮短建設工程的地基施工工期。但很多項目的天然地基承載特性由于沒有有效的檢測和驗證手段進行驗槽和驗收，導致很多建筑項目竣工后出現嚴重的質量問題，如不均勻沉降、沉降量過大、開裂、傾斜等現象。使工程項目的整體質量難以得到有效的保障。因此，地基承載特性檢測對于建筑工程項目的質量控制有著非常重要的作用。深基坑工程一般底面積在27m2以內，開挖深度超過5m或地下室3層以上，或深度未超5m，但地質條件和周圍環境及管線復雜的工程。下面本文以某建筑項目的深基坑工程施工為例，探討深基坑坑底地基承載力特性的檢測方案的優化設計。

一、工程概況

該工程為住宅建筑項目。主樓建筑層數為地上13層，地下2層。該建設項目的深基坑開挖深度約為9米，地下一層5m，地下二層近4m。裙房地下一層3.6m，地下二層3.8m。建筑基礎形式為樁基加閥板的形式，結構形式為框架-剪力墻結構。工程建設參與方包括酒店、設計研究院、地質工程勘察院、工程建設監理公司、建設施工單位等。工程總體占地面積達6899m2。主樓改造面積2448m2。本工程為地下二層框架-剪力墻結構，安全等級二級。主樓抗震等級為一級。主樓基礎底板結構標高-9.9m，板厚1.45m，板底相對標高-11m。工程維護結構為鉆孔灌注樁結構，支撐為豎向二道鋼筋混凝土水平支撐。該工程基坑東側和北側為住宅區，距給水管15m。南側和西側為主干道，周圍有高壓電纜、污水管、雨水管等地下設施。基坑場地較為平整，根據實地勘測，基坑地質主要為粘性土和粉性土構成，地基土屬于第四世紀全新及晚更新世沉積物。地下水主要為大氣降水形成的潛水，水位隨季節變化而變化?；哟嬖诔袎核畬?，開挖后有承壓水突涌的可能性。應采取相應的降水措施。

二、綜合檢測試驗方案的優化

（一）選定試驗方法、試驗數量及試驗承壓板

根據該工程的特點，地基承載特性檢測可采用載荷試驗的方法。這種方法不受土層和巖層的類別的限制，雖然比較耗費時間，但卻是最為直接、可靠的地基承載力特性的檢測方法。地基載荷試驗可分為巖基、淺層平板和深層平板等幾種載荷試驗方法。巖基載荷試驗適用于確定完整或者破碎巖石地基的承載力和變形參數;淺層地基載荷試驗適用于淺層地基土、破碎巖石地基的承載力和變形參數的檢測;深層地基土和大直徑樁端土的承載力和變形參數用深層平板載荷試驗檢測。相關建筑地基檢測標準規定，每500m2不應少于一點，總試驗點應不少于三點。所以本工程地基檢測數量選取三點進行檢測。檢測試驗的承壓板的尺寸對深度的影響也不同。一般承壓板的尺寸越大，影響的范圍就越深。所以承壓板盡量選取尺寸和面積較大的，但要根據現場的實際條件和設備對承壓板的尺寸進行確定，把試驗荷載控制在可控范圍之內。承壓板的面積不能小于0.25m2，而且要滿足試驗中對剛度和強度等方面的需求。

（二）設計反力裝置

在載荷試驗中，一般由反力裝置提供樁基或復合地基上的荷載。反力裝置的設計是否合理，直接影響試驗的成本、整個過程成功與否以及結果的準確性。載荷試驗的反力裝置主要有錨樁橫梁反力裝置、地錨反力裝置、壓重平臺反力裝置和錨樁壓重平臺聯合反力裝置。錨樁橫梁反力裝置是將對稱的錨樁用錨筋與主梁或次梁連接，由錨樁提供反力。在試驗過程中錨樁容易拔斷造成經濟損失;壓重平臺反力裝置需要堆載鋼錠、鋼筋、混凝土預制塊、水箱等重物;錨樁壓重平臺聯合反力裝置在試驗過程中安全性難以保證，容易引起錨樁的震動和反彈。本工程主要選取地錨反力裝置，因為該裝置安裝簡單、設備小巧，且成本較低。設計的地錨反力裝置采用四根錨桿對稱布設于試點中心的兩邊。為了降低沉降或隆起對試驗結果的影響，將錨桿與承壓板的距離設置為大于2m。試驗前應提前仔細選擇地錨的施打地點，地錨地點的選取對試驗結果有著重要的影響。要確保選取的地點安全可靠，并能保證試驗結果的準確性。在試驗工作開展前要注意試驗人員應做好相應的防護措施，保證試驗的安全進行。

（三）優化后的綜合檢測試驗方案

載荷試驗的地錨施打地點要進行測量放樣，并進行清晰明確的標注。根據試驗要求將試驗點的基坑開挖到指定的高度后，保持基坑濕度和結構等各項數據不變。為了保持基坑的濕度可以鋪一層薄薄的水泥漿。并按照相關的施工要求和施工工藝在試驗點中心周圍對稱排列并施打地錨。地錨要高出地面1.5m并應用螺栓或者其他方式將錨頭與實驗設備相連接和固定。等到漿液強度達到設計標準后，才可以進行相關的試驗。為了確保試驗的準確性和可靠性，試驗所用的設備使用前要進行調試，保證其精度和測量誤差滿足試驗的標準要求。同時量程也要大于最大加載量的3倍。常規油壓千斤頂即可滿足相關的設計要求。為了避免使用混凝土塊后增加鋼梁的整體重量，可選用重量較輕的反力鋼梁，這樣既能夠滿足試驗受力需要的強度和剛度，也便于鋼材的運輸和現場吊裝施工。深基坑由于地處主干道周圍，所以試驗和施工要避開早晚高峰期，并安排吊車?？吭谏罨舆吷系某鞘兄鞲傻肋?。先用粗砂將深基坑坑底墊平，再應用吊車將試驗所需的各種重型設備、鋼梁、支撐結構等吊設在坑底。然后應用相關施工設備將試驗設備架設就位。用鉆孔設備在試驗點打四個樁孔，將基準樁放入樁孔中并與承壓板進行固定。將基準梁架設在基準樁上。試驗應用相關的儀器自動加載和采集試驗數據。試驗人員根據相應的數據進行荷載換算。試點的沉降量由位移傳感器自動測量得出。在檢測儀器投入試驗前要對儀器進行仔細的檢測，確保儀器的精度滿足相關規定的檢測要求。試驗的相關標準和結果的評定均根據《建筑地基檢測技術規范》中的內容來進行分析確定。試驗人員要嚴格按照相關的試驗規程進行操作，嚴禁私自改動試驗流程和操作步驟。當承壓板周圍明顯從側向擠出、沉降量明顯增大時，即可終止加載試驗。

（四）試驗結果分析

采用優化后的綜合檢測試驗方案進行試驗，大大提高了試驗結果的準確性和試驗的成功率。沒有出現試驗未完成地錨就被拔出的現象。由于試驗點不少于三點，所以要對所有試驗點的檢測結果進行綜合匯總分析。各個試驗測值的極差不能超過平均值的30%。并取此平均值為該土層或巖層的地基承載力特征值。根據試驗結果分析，各個試驗點得出的數據在最大沉降量、殘余變形、最大試驗荷載、設計地基承載力特征值等方面都存在明顯的差異。但平均值均符合相關試驗標準的要求。綜合分析試驗結果，該工程項目的地基承載力特征值符合地質勘探報告提供的相關數據，滿足該工程的質量設計要求。

綜上所述，技術人員應根據基坑的實際情況，利用施工企業現有的相關設備，對深基坑坑底承載力特性檢測方案進行優化設計，使檢測結果更為精準，實現深基坑檢測的各種需求。同時，采用地錨反力裝置進行檢測，能夠節省檢測的時間和費用，并適用于多種地形的檢測試驗，值得在深基坑坑底承載力檢測試驗項目中大力的進行推廣。