張懷生
(江蘇科泰巖土工程有限公司,江蘇 泰州 225300)
基坑是一種為提供作業空間而進行的臨時性工程。所謂基坑開挖,即工程上基礎地面與地面間的土石挖掘和移除并形成基坑的過程,是為了滿足工程承載力需要的必不可少的工程環節。如何科學制定技術方案,確定開挖方法,對工程的質量、成本、工期和安全等多方面都會造成直接影響。
每個工程項目都有完全不同于其他工程的自身實際情況,基坑開挖的方案也必須從工程實際出發,妥善做好方案設計,一般來說要制定多個技術方案備選,科學的基坑開挖方案要包括對放坡和支護的要求、開挖機械的選擇、開挖層次和層次深度、運土車交通道路規劃、排水規劃等諸多方面,是一個復雜的系統工程。
方案設計的第一步必須是做好現場的實地踏查,只有認真細致地掌握現場真實情況,獲取第一手資料,科學設計基坑開挖技術方案才會成為可能。現場踏查首先要關注工程現場的自然情況,如地質情況、地下水情況、地面荷載能力情況等;其次還要關注周邊建筑情況;最后還要注意,考察上述情況時必須要結合工程內容,綜合確定現場作業面的大小,基坑的面積、深度等。
基坑開挖要同時考慮是否采用人工開挖和是否存在土方放坡及是否支護等情況,如何在多種選擇之中,確定最適合施工現場情況的基坑開挖形式與方法,要依靠設計者以及施工者依據工程現場的實際情況作出科學判斷。
(1)人工開挖。人工開挖是最常見的開挖形式,常用于作業面小、空間狹窄、基坑較淺等不利于機械開挖的情況。人工開挖多運用鍬、鎬等簡單工具進行,效率相對較低,需要的人員多、費用高,開挖的過程中要注意避免浪費工時人力的情況,要對開挖過程做好科學規劃。
(2)機械開挖。機械開挖是效率最高、費用最省的開挖形式。因此,在基坑開挖過程中,一定要優先考慮機械開挖,只有在現場無法采取機械開挖形式的情況下,才應當采用人工開挖形式。采用機械開挖的方式要注意盡可能發揮機械開挖效率高、工時短的特點,根據基坑深度、面積、土質土層、地下水等情況科學選擇機械設備,制定開挖方案。
1.3.1 放坡開挖
放坡開挖即在基坑開挖到一定深度時,基坑邊沿放出一定角度的邊坡,以保持邊沿穩定,預防塌方事故發生。放坡開挖形式簡單,易于操作,利于保障工時和節約成本。適宜在基坑周邊有足夠空間、附近無其他建筑的情況下采用。
1.3.2 無支撐開挖
(1)擋墻圍護下挖。即采用擋墻作為圍護措施的基坑下挖方法,因為圍護措施簡單,所以工期短、環保要求低、開挖深度淺、地質情況佳的工程可以采用。
(2)重力式擋墻圍護下開挖。施工非常簡單,成本低,一般多用于地下室的基坑開挖。
(3)土錨支撐下開挖。分層進行,施工較為方便,工期相對較短,適合基坑內無障礙、土層地質條件良好的情況。土錨支撐開挖要考慮到土錨的拆卸和回收。
1.3.3 分層開挖
適合環保要求高或現場周邊環境復雜以及地質情況不佳的工程現場,一般采用鋼或鋼筋混凝土支撐。由于采用了支撐體系,對于機械設備進場開挖可能有一定影響,要充分考慮此因素。支撐體系的設計還要考慮到對工程主體施工的影響。
1.3.4 盆式開挖
即先中心后四周的開挖方法,坑內設支撐,適用于環境復雜、作業難度大的情況,在地質條件不佳的情況下,可能引起底層位移,因此需驗算地基變形程度。此方法土方不能直接外運,需充分考慮道路交通等情況。
1.3.5 島式開挖
即先四周后中心的開挖方法,一般用于大型基坑。島式開挖作業方便、土方外運方便,但對支護結構的要求較為嚴格,中心留土要盡可能低,形成的土坡傾角不應大于45°。
1.3.6 逆筑法開挖
即從下往上開挖的方法,一般在地質條件差又對環保要求高的市區工程基坑上使用,可以地上地下同時施工,節約工期。此外,還有半逆筑法開挖。
(1)對基坑設計圖紙會審,方案需經審圖機構審核;(2)深基坑施工前,方案需經過專家評審通過,監理單位審批同意。(3)有支護的基坑,基坑開挖過程需有具備相關資質的第三方機構對支護體系進行監測。
建筑史上多少慘痛的教訓告訴我們,為了節省工時、節約資金等目的而違反方案要求進行施工,不但會欲速則不達,還會造成重大事故隱患,釀成慘劇。如確有必要對方案加以修改完善的,也必須按照相關規定和流程執行。
交底規范清楚,使用標準化用語,采用統一的計量單位,提出具體的操作要求,詳細說明施工關鍵點及難點,明確施工安全保障措施,明確人員分工,形成技術交底記錄和安全交底記錄。
作業開始之前,要對施工人員開展安全教育,安全教育要針對本次施工特點,有針對性。
一是明確地下管道和纜線情況,必要情況下,要對管道和纜線采取保護措施;二是明確基坑現場的土質土層和地形地貌等地質條件。基于實地踏查結果制定支護方案,后期按照“避重就輕”原則開展支護施工;三是支護方案作為基坑開挖方案的重要組成部分,必須經過專業人員論證審核。
一是嚴格按照施工方案開挖,避免超挖現象出現;二是基坑開挖后要進行土體回彈變形測試,避免基坑暴露;三是施工中注意觀察現場情況,防止底樁基位移和邊坡失穩發生。
一是鉆孔灌注樁直徑應當在8cm左右,樁間距在1.2m~1.5m之間;二是支護樁在多數情況下要分兩次施工,“挖一跳一”,使用C30級混凝土澆筑,澆筑后的開孔間隔時間不能超過24h;三是樁頂標高和樁底標高要符合方案要求,孔底沉渣不超過10cm。四是護樁基坑底要設置鋼絲網,同時澆筑一定厚度的細石混凝土。
測量放樣時要以基坑開挖現場的實際情況為準繩,準確測定基坑輪廓線,使用全站儀確定基坑現場上下口的全部八個角點,核對基礎軸線和開挖線,打設木樁并用灰線標示。測定所有角點的標高,計算開挖深度。
坑頂部開挖輪廓線外要設置臨時截水溝,如存在地勢低洼的情況,還要設置臨時擋水臺,擋水臺高度要大于50cm,可以有效防止地表積水流入基坑,通過截水溝將地表積水導入市政下水系統,避免對施工現場的環境及附近道路交通等情況造成不良影響。
為了保障基坑開挖的穩定性,基坑四周可以設置防護欄,欄桿基礎以混凝土為宜,混凝土欄桿的結構、尺寸、間距等均需要符合施工現場實際和施工標準,可以預埋鋼管。
(1)若松土較少,需及時挖出軟弱虛土,待坑底露出后選用與坑底天然土塑性基本一致的土料進行回填。(2)若松土較多且超過基坑槽的邊緣時,需要將基槽加寬。
可以采取一些優化措施來加快基坑開挖的工程進度,提高施工效率、節省工時、降低造價。(1)基坑上部邊緣設置截水溝,截面正方形,截面邊長設置在300mm,每隔50m置集水井一個,內側涂水泥漿。(2)對于基坑內有大量淤泥的情況,基坑開挖前先行設置降水井,以利于淤泥固結,保障基坑開挖。(3)挖掘橫向盲溝時,要按照主盲溝和次盲溝縱橫交錯的原則排布,可以大幅改善基坑排水情況。
綜上所述,基坑開挖是建筑工程的重要基礎,同時又是一項情況復雜、影響因素眾多的系統工程,所以加強對于基坑開挖施工技術的要點分析,具有十分重要的意義。我們要從實際情況出發,科學設計基坑開挖方案和施工方案,對于提高工程質量,縮短工期和降低工程造價,保障施工安全影響深遠。