礦山巖土工程基礎(chǔ)施工中深基坑支護(hù)技術(shù)研究

車(chē)朵花

（江西省地質(zhì)工程（集團(tuán)）公司，江西 南昌 330001）

保證深基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是提高巖體工程質(zhì)量的關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)。一旦在施工中基坑出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，便會(huì)在一定程度上誘發(fā)工程出現(xiàn)質(zhì)量安全事故，例如，巖體坍塌、土層滑坡等。盡管目前施工方已針對(duì)施工中現(xiàn)存問(wèn)題，設(shè)計(jì)完善的基坑支護(hù)施工方案，但在實(shí)際施工作業(yè)時(shí)，由于工程影響因素較多，導(dǎo)致支護(hù)技術(shù)在應(yīng)用中仍存在較多不足[1]。相比常規(guī)的建筑工程，巖土工程的空間結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，倘若沒(méi)有做好基坑空間的規(guī)劃設(shè)計(jì)，會(huì)增加連鎖反應(yīng)的發(fā)生概率。即基坑內(nèi)部與邊緣出現(xiàn)裂紋，裂紋會(huì)持續(xù)擴(kuò)大，進(jìn)而造成基坑邊緣失穩(wěn)，此時(shí)一旦出現(xiàn)基坑上層結(jié)構(gòu)受力不均勻的問(wèn)題，便會(huì)造成結(jié)構(gòu)塌陷，此種由于細(xì)小問(wèn)題造成的基坑安全事故，便屬于結(jié)構(gòu)連鎖效應(yīng)。除此之外，在進(jìn)行基坑支護(hù)作業(yè)時(shí)，施工方會(huì)先使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，再用人工的方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整平，但由于機(jī)械設(shè)備管理不到位或人工作業(yè)流程不規(guī)范，容易導(dǎo)致邊坡表面出現(xiàn)不平整現(xiàn)象。

1 礦山巖土工程基礎(chǔ)施工中深基坑支護(hù)技術(shù)研究

1.1 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選擇與支護(hù)工藝流程設(shè)計(jì)

為確保設(shè)計(jì)的支護(hù)施工方案符合工程設(shè)計(jì)需求，在相關(guān)工作前先選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)對(duì)應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)工藝流程設(shè)計(jì)。

在進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇后，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)、地質(zhì)環(huán)境、工期需求等內(nèi)容對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在確定時(shí)，應(yīng)通過(guò)結(jié)構(gòu)承載或受力具有傳遞性的方式，實(shí)現(xiàn)將上層結(jié)構(gòu)傳遞的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)槭軓澙Γ源朔N方式達(dá)到降低土層位移、提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。

根據(jù)我國(guó)市政工程施工單位最新發(fā)布的支護(hù)施工標(biāo)準(zhǔn)，采用加權(quán)計(jì)算的方式進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，設(shè)定支護(hù)體系與基坑的內(nèi)部摩擦角度為4.0°，土壓力根據(jù)支撐樁結(jié)構(gòu)的插入深度計(jì)算[2]。掌握工程施工相關(guān)參數(shù)后，進(jìn)行施工流程設(shè)計(jì)，具體步驟為：確定基坑支護(hù)樁→實(shí)施土方開(kāi)挖→環(huán)梁施工作業(yè)→養(yǎng)護(hù)→對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖，繼續(xù)下深→安裝下層支撐體系→墊層施工→底層養(yǎng)護(hù)→回填澆筑→超出結(jié)構(gòu)模板。按照上述步驟，完成深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝流程的設(shè)計(jì)。

1.2 深基坑支護(hù)布置

完成上述設(shè)計(jì)后，布置深基坑支護(hù)體系。其中豎向支護(hù)以單排φ800mm@1.0×103mm灌注樁作為支撐，長(zhǎng)度控制在21.0m～23.0m范圍內(nèi)，主筋使用17φ21的方式進(jìn)行均勻配筋，對(duì)應(yīng)的箍筋使用φ8.0@350，樁身結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度為C20。

下層支撐采用雙層支撐方案，上層支護(hù)體系以鋼筋、混凝土環(huán)梁作為支撐，下層支護(hù)體系選擇大斜角度鋼結(jié)構(gòu)桁架為內(nèi)支撐、混凝土排樁為外支撐，以此種聯(lián)合支撐方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)支撐體系設(shè)計(jì)[3]。除此之外，可在支護(hù)結(jié)構(gòu)中預(yù)留一個(gè)500.0mm的替代支撐層，確保后續(xù)拆除支撐結(jié)構(gòu)后，基坑仍保留較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

1.3 混凝土澆筑與支撐拆除

在完成基坑支護(hù)布置后，需要對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的澆筑處理，澆筑時(shí)選擇高性能混凝土材料作為支撐。

在對(duì)混凝土材料澆筑時(shí)，首先需要對(duì)其供應(yīng)運(yùn)輸提出嚴(yán)格要求，對(duì)于水泥、砂、石、外加劑等材料嚴(yán)格選擇，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖土工程施工工況采取措施，防止混凝土堿集料反應(yīng)，在攪拌過(guò)程中使用生活飲用水。將混凝土材料運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)后，澆筑時(shí)應(yīng)當(dāng)保證澆筑高度小于1.5m，若在特殊情況下澆筑高度無(wú)法滿(mǎn)足上述要求時(shí)，則可選擇采用溜管深入的方式控制澆筑高度[4]。在澆筑的同時(shí)，采用插入式振搗棒對(duì)混凝土振搗，并按照?qǐng)D1順序移動(dòng)，防止出現(xiàn)澆筑遺漏的問(wèn)題出現(xiàn)，確保澆筑的均勻性和密實(shí)性。

完成對(duì)相關(guān)澆筑處理后，進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的拆除處理，支撐拆除工作是巖土工程施工中最重要的一項(xiàng)施工任務(wù)，在完成對(duì)混凝土的振搗澆筑后的8.0d～12.0d內(nèi)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，若強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到要求，則可對(duì)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除；若強(qiáng)度仍未達(dá)到要求，則需要在一段時(shí)間后重新進(jìn)行混凝土強(qiáng)度測(cè)試，直到強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，對(duì)支撐進(jìn)行拆除。在拆除的過(guò)程中還需要嚴(yán)格控制拆模力度，完成拆模任務(wù)后，要對(duì)拆下的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，若存在漏口則需要及時(shí)進(jìn)行修理。

選擇對(duì)稱(chēng)拆除法作為支撐，在進(jìn)行內(nèi)撐結(jié)構(gòu)拆除時(shí)，應(yīng)先在填土方位置設(shè)定一個(gè)厚度在450.0mm～550.0mm范圍內(nèi)的混凝土層，以此層替代支撐原始支撐結(jié)構(gòu)。支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)選C10混凝土，通過(guò)此種方式，確保相關(guān)施工材料符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，完成預(yù)設(shè)工作后，即可進(jìn)行內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的拆除[5]。以此種方式，完成對(duì)深基坑結(jié)構(gòu)的支護(hù)施工處理。

2 實(shí)例應(yīng)用分析

上文基于理論層面，對(duì)基坑支護(hù)技術(shù)展開(kāi)設(shè)計(jì)研究，考慮此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)用性與有效性直接關(guān)系到巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此，需要將方法投入使用前，對(duì)施工方案進(jìn)行實(shí)用性檢驗(yàn)。

此次實(shí)例應(yīng)用分析的試點(diǎn)場(chǎng)所為濟(jì)南地區(qū)，此地區(qū)中大部分礦山巖土工程屬于低山丘陵環(huán)境。施工區(qū)域的地理位置為：東經(jīng)106°42′01″～106°44′45″，北緯22°54′30″～22°55′45″，礦區(qū)占地面積約為3.53km2。勘查區(qū)中心坐標(biāo)：東經(jīng)106°43′05″，北緯22°55′02″，交通比較方便。施工區(qū)域的基坑挖深為雜填土，頂部埋深在3.0m～6.0m之間，厚度在5.0m～10.0m之間，由于土層沉積年代較長(zhǎng)，因此土層結(jié)構(gòu)整體的可塑性較差，土層松軟。為確保后續(xù)施工作業(yè)的有序?qū)嵤陂_(kāi)展施工作業(yè)前，調(diào)派技術(shù)人員，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，勘查后得到深基坑區(qū)域的土層參數(shù)與對(duì)應(yīng)土層的狀態(tài)。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表1所示。

在掌握支護(hù)施工區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境后，根據(jù)地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)工藝流程，并選擇對(duì)應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，布設(shè)施工區(qū)域作業(yè)條件，完成施工后，進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的拆除。

施工前，采用地質(zhì)勘查的方式，記錄對(duì)應(yīng)的基坑深度、施工區(qū)域土層厚度，完成施工后，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員使用專(zhuān)業(yè)的地質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備，進(jìn)行基坑是水平位移與相對(duì)水平位移的檢測(cè)。前者可直接使用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄，后者則需要在確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)后，通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)地位移與支護(hù)基坑整體結(jié)構(gòu)的對(duì)地位移之比進(jìn)行計(jì)算。相對(duì)水平位移是用于評(píng)估整體結(jié)構(gòu)位移量最有效指標(biāo)，因此，需要在完成現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)后，進(jìn)行對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的輸出，通過(guò)此種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)本文支護(hù)技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)。

按照上文所述的方式進(jìn)行深基坑現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)，完成后，選擇基坑內(nèi)6個(gè)不同土層的支護(hù)點(diǎn)作為位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。完成對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與整理后，導(dǎo)出數(shù)據(jù)，將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)整理成表格，如下表2所示。

從上述表2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)均存在一定程度的水平位移，但基于整體層面分析，水平位移量較低，相對(duì)水平位移<1.0%。即深基坑現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)作業(yè)是一項(xiàng)綜合型工程，施工行為與作業(yè)項(xiàng)目無(wú)法在真正意義上實(shí)現(xiàn)對(duì)所有外界干擾因素的排出，但顯而易見(jiàn)的是，本文設(shè)計(jì)的施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可將不同支護(hù)點(diǎn)的水平位移控制在10.0mm范圍內(nèi)，將相對(duì)水平位移控制在1.0%以?xún)?nèi)。以此種方式降低位移量，從而提高基坑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行基坑支護(hù)工程質(zhì)量驗(yàn)收工作時(shí)，第三方機(jī)構(gòu)對(duì)于此方面工作沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致工程安全事故發(fā)生的頻率較高。為解決基坑施工作業(yè)中存在的問(wèn)題，本文進(jìn)行了支護(hù)技術(shù)的深入設(shè)計(jì)。完成設(shè)計(jì)后，選擇的試點(diǎn)場(chǎng)所為濟(jì)南地區(qū)，以實(shí)例應(yīng)用的方式證明，設(shè)計(jì)的施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可將不同支護(hù)點(diǎn)的水平位移控制在10.0mm范圍內(nèi)，將相對(duì)水平位移控制在1.0%以?xún)?nèi)。