地基基礎施工工序對其質量和安全的影響及對策

戴 勁

（福建省順安建筑工程有限公司，福建 莆田 351200）

0 引言

地基基礎施工工序的設計要從多個方面加以考量，例如：施工工期、季節、施工工藝、樁基結構、地基處理方法和外部地質水文條件等，綜合多種因素形成科學施工工序，切實符合質量與安全的需要。但在實際施工中，受到人員意識、素質和技術水平以及施工機械、場地環境條件等的限制，無法保證各項工作銜接順暢，難以滿足高質高效的施工要求。本文以璀璨悅璟6棟高層住宅地基基礎施工為例，主要研究樁基和地基處理施工以及土方開挖和回填施工的工序對地基質量和安全的影響，并提出相應的施工對策。

1 工程概況

璀璨悅璟由6 棟高層住宅(1#～3#樓、5#～7#樓)，1 棟2 層配套用房（S6#樓），2 棟1 層配電房（S2#樓和S3#樓），1 棟1 層大區門衛（S1#樓），1 棟 1 層垃圾收集間（S5#樓），1 個地下一層汽車庫組成。場地西側為王坑路（在建），南側為天山路（已通車），東側為王坑路（規劃中）及毗鄰沈海高速復線高架橋（寧連高速公路），北側為建發在建項目。場地已回填整平，較為空曠平坦，局部有較大起伏，勘察時，地面高程介于3.69～6.21m。地表水勘察時，發現場地內局部低洼處有明顯地表水，下雨后雨水會匯集在場地內，需集中疏排水，確保場地穩定。各巖土層中地下水在垂直方向上連通性較好；第一含水層與第二含水層中地下水的聯系較弱。該施工場地及周邊無水源、無污染，其工程總體施工順序設計見圖1。

圖1 璀璨悅璟6棟高層住宅總體施工順序圖

2 樁基和地基處理工序的影響及施工對策

該工程場地狹窄，對現場平面布置要求高。周邊交通條件、排水條件較差，因此在前期施工時需充分考慮整體部署。由于持力層為強風化巖（砂土狀），采用的樁類型為PHC800 AB130 和PHC500 AB125，為降低安全事故發生幾率應當就錘擊樁、水泥攪拌樁、木樁、拉森鋼板樁以及灌注樁后注漿和地基處理施工工序加以分析[1]并采取科學有效的對策。

2.1 樁基施工工序的影響及施工對策

2.1.1 錘擊樁施工

錘擊樁施工過程中，受到施工工序的影響，易帶來斷樁、地面隆起過多、樁體上涌、樁位偏移、建筑物破壞等問題，難以保證施工安全與質量。建議該工程錘擊樁施工順序為：樁機就位→起吊預制樁→穩樁→打樁→接樁→送樁→中間檢查驗收→移樁機至下一個樁位。施工過程中，各步驟間銜接問題較為突出，施工時需針對可能存在的問題理順施工工序，并嚴格按照施工工序開展施工。例如：穩樁前需檢查起吊預制樁的樁箍和樁帽，需在保證樁頂緊扣后才能將索具去除。

2.1.2 水泥攪拌樁施工

同錘擊樁施工情況類似，水泥攪拌樁施工流程設計不當也容易造成樁體上涌、樁位偏移、建筑物破壞等問題，需結合地理條件和建筑群特征優化施工工序。建議具體施工工序（見圖2）為：開挖溝槽→攪拌機就位，校正復核樁機水平和垂直度→拌制水泥漿液，開啟空壓機，送漿至樁機鉆頭→鉆頭噴漿、攪拌下沉至設計樁底標高→鉆頭噴漿、攪拌并提升至設計樁頂標高的順序進行施工，其中鉆頭噴漿、攪拌下沉至設計樁底標高→鉆頭噴漿、攪拌并提升至設計樁頂標高[2]。圖2 中陰影部分代表重復套鉆過程，利用此種方式能夠確保接頭和墻體施工質量，符合聯系性要求。該工程中地基N 值不超過50，建議施工過程中借助重復套鉆方式補正施工設備垂直度，優化搭接效果，提升止水性能。總體施工時采取單側切割搭接法，完成相關施工任務。

圖2 璀璨悅璟高層住宅單軸止水攪拌樁施工順序圖

2.1.3 木樁施工

木樁作用于厚石屑層，施工工序設計不當容易帶來地面沉降和樁基下沉的問題。因此，針對施工工序的選擇，建議首先對重要部位首先展開施工，按照自外向內的施工工序，以行車道外側作為施工起始點，而后逐漸向中間施打推擠，最終施打行車道中間的木樁。

2.1.4 拉森鋼板樁施工

拉森鋼板裝施工序不合理，容易造成樁的偏移或變位，施工環節要注意沉樁的順序。該工程中樁群較為密集，施工過程中建議采取自中間向四周對稱施打的施工方式，按照設計標高要求，按照先深后淺的順序；同時結合樁規格，遵循先長后短、先大后小的原則，使用重錘低擊。

2.2 灌注樁后注漿工序的影響及施工對策

注漿介入時間和基本流程將對灌注樁的穩定性和可靠性產生影響，為貼合安全與高質量作業要求，建議施工時采用以下工序完成注漿工作：（1）非飽和土：樁端→樁側，多斷面樁采用自上而下的工序施工；（2）飽和土：樁側→樁端的施工工序；（3）樁群：外圍→內部的施工工序。

2.3 地基處理施工工序的影響及施工對策

地基處理工序不當，可能造成地基承載力不足、地基不均勻沉降以及地基變形等問題。由于工程所在位置地理條件符合多樁型復合地基特點，因此建議：（1）淺部：地質條件滿足欠固結土的特點，在處理淺層地基中，首先運用預壓、壓實、夯實、擠密方法或柔性樁等完成基礎施工任務，隨后運用剛性或柔性長樁達到施工要求；（2）長短樁：此種情況下，要將短樁施工作用于長樁施工后，維持施工流暢性。

該工程中建議采取灌注水泥漿的方法，制備水泥漿液后，注入相應位置。水泥漿配制好后，停滯時間小于2h，搭接施工的相鄰攪拌樁施工間隔小于24h。采用在H 口混合注入2 條管路同Y 型接頭混合漿液的方式，保證注漿壓力和注漿流量基礎上，進入到鉆機攪拌和重復攪拌注漿環節[4]。

3 土方開挖和回填工序的影響及施工對策

樁質量和基坑安全受到土方開挖和回填施工工序的影響，其中支護結構受力變化對樁與基坑穩定性和可靠性起到制約作用，因此在設計施工工序環節應重點考慮工況，依據工況完善施工各環節施工方案。

3.1 開挖工序的影響及施工對策

3.1.1 開挖工序的影響

施工前就土方開挖工序對地基基礎質量與安全影響展開討論，結合大量施工事故案例來看，部分單位并未遵從分層開挖和先撐后挖的原則，為縮短工期，尚未保證支撐設置滿足穩定性要求即進入下層土體開挖環節，帶來基坑坍塌事故。例如，某些建筑開挖未嚴格遵從施工規范性指導意見，造成嚴重超挖問題。在水平方向設置鋼支撐數量不滿足承力要求，并未在基底處澆筑混凝土墊層，帶來支撐軸力增大、墻身彎矩增大和地下連續墻側向變形問題，嚴重影響地基質量。同時，在澆筑墊層和底板中并未采用分段分塊作業形式，鋼支撐安裝不及時，難以維持整體結構的穩定特性。

3.1.2 時空效應的影響

建筑基坑工程具時空效應強的特點，受環境影響較為顯著，支撐速度、挖土速度和挖土順序均會制約地基穩定性和安全性，與基坑維護體系受力關系密切。現階段，建筑工程規模逐漸擴大，時間效應和空間效應的影響更為明顯，但部分施工單位并未意識到施工工序科學合理的必要性，例如軟土地區采用的底板澆筑方法不符合基坑土體蠕動控制要求，進而導致坍塌。結合對某些工程坍塌事故分析結果來看，其施工工期較長，臨時支護結構作用于基坑中時間過長，使得錨索預應力逐漸損失，施工構件發生銹蝕，軟化滲水現象嚴重。出現此種不良情況的原因是施工段嚴重超載，其頂坑處無法支撐其他結構。為此，應當理順施工工序，針對基坑開挖作業采取分塊分層開挖方式，在開挖某一板塊土方后，立即放置墊層結構，采用及時封底的辦法，縮短施工時間，避免基坑長期處于暴露狀態而降低整體結構性能。對于軟土地區，要關注土體蠕變情況，縮短澆筑底板與土方開挖間隔時間[6]。

3.1.3 坑中坑土方開挖順序的影響

坑中坑在開挖電梯井坑部位、集水坑、承臺基礎中形成，其施工工序對整體結構穩定性影響較為明顯，應當理順施工工序。本高層住宅坑中坑基本施工工序是：設置降排水井和小型集水井→土方開挖→拉森鋼板樁支護。

3.1.4 開挖工序的施工對策

結合對璀璨悅璟高層住宅施工環境的分析，土方開挖的基本工序設計如下：第一次土方開挖，分層分段開挖至樁頂超灌標高上50cm 處→第二次土方開挖至筏板墊層底標高上20cm處→人工清底。

（1）測量放線

從測量放線開始，基準點精度復核引測完畢后，利用BIM 技術構建放線平面控制測量模型。而后引入全站儀設備，針對基坑內邊線予以確定。位置確定完畢后，就坡底線、坡頂線的位置和所在區域展開分析，明確樁點位置，保證土方開挖區域符合精準度要求[5]。最后記錄平均標高、每層開挖深度及分層開挖高度。

（2）第一次土方開挖

完成預應力錨索施工和SMW 工法樁施工后，詳細規劃開挖區外延范圍，按照錨索抗拔強度與樁檢強度標準，將地下室筏板底標高作為限制基坑內水位高度的基準，只有在滿足小于500mm 的條件下才能進入分段分層開挖作業。設置每層開挖深度和水平分段長度，控制在20m 的范圍內。此工程采用邊挖邊撤的方式，在施工便道方向開挖完畢后，使用挖掘機和自卸汽車及時運土，并觀察在開挖至樁頂超灌標高上50cm 處時，進入到出土環節。

（3）第二次土方開挖

此施工工序于第一次土方開挖順序與質量控制目標達成后開始。施工人員使用多種機械設備，例如：挖機、反鏟、長臂挖機等，確保第一次土方開挖產生施工廢料直接運輸至場外。而后進行基坑內臨時邊坡設置環節，采取一級和二級放坡順次設置的施工工序，在開挖至筏板墊層底標高上20cm 處時，進入人工清底作業，提升各流程銜接緊密性。

（4）人工清底

此過程中需注意清底前應當預先設置臨時馬道，預留20cm，使用自卸汽車和塔吊裝運出土。最后砌筑集水井及排水溝，提升基坑排水性能。

3.2 回填工序的影響及施工對策

3.2.1 肥槽回填工序的影響及施工對策

在地基中存在遇水軟化和粘性土基巖結構時，地基強度系數會有所降低，無法維持原本地基支撐力，出現沉降程度加大的情況，從含水量與土體抗剪強度關系的分析結果來看，當含水量增加時，內摩擦角、抗剪強度和粘聚力均隨之降低，無法維持原本結構形態。同時，就肥槽回填中出現含水量增加的情況細致分析后看出，因施工流程不科學，基坑中含有大量地表水，造成建筑物傾斜問題[7]。除此以外，地下結構上浮問題頻發，與施工流程不滿足建筑環境密切相關，在回填環節基槽上浮，施工人員沒能設置灰土回填作業，使得施工場地中的水難以及時排出。因此，為保證結構穩定性和安全性，按照GB 50007—2011《建筑地基基礎設計規范》中針對肥槽回填作業施工流程規范內容科學設計施工工序，對策采取將回填工作置于筏形基礎地下室外墻施工后，可提升施工質量。

3.2.2 場地土回填工序的影響及施工對策

場地土回填工作與基礎結構施工先后順序判斷是目前形成科學施工工序的重點研究對象。對于該工程而言，因建筑體周圍缺少寬闊空間，當回填土大量堆積于建筑體周圍將引起沉降增大問題，導致出現差異沉降現象。就沉降觀測結果來看，當最大回填土厚度＞2m 時，沉降速度逐漸加快，并以伸縮縫處沉降最為明顯。因此，在《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2011）中就回填土作用于地基基礎施工的節點給出明確規定，要求在基礎施工3 個月內完成場地土回填作業，不得出現基礎堆載過重的情況。

4 結束語

綜上所述，地基基礎質量的提升是建筑體其他性能得到保證的必要條件，為保證地基基礎具備穩固性和安全性，應當從樁基與地基處理施工以及土方開挖和回填施工等多個方面考量施工工序對地基安全性和穩定性的影響，并采取科學合理的施工對策加以控制。在璀璨悅璟6棟高層住宅地基基礎施工中，就涉及樁基和地基處理施工、土方開挖和回填施工，在設計工序時，我們依據外部環境和水文條件等，從質量和安全角度出發采取了科學合理的施工對策，收到預期的建設效果。