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文/ 周朝捷 厦门市嘉颐建筑工程股份有限公司 福建厦门 361000
【摘 要】随着我国经济社会的高速发展,城市建设对于地下空间资源的开发和利用已成为城市现代化的一个必然趋势,高层建筑的深基坑支护工程对于工程造价、工期以及建筑周围环境都产生较大的影响.
【关键词】深基坑支护；安全施工；管理
近年来,随着大批的高层建筑的建设,开发商为提高建筑用地率,加之国家有关规范对基础埋置深度和人防工程的要求,多层、超高层建筑地下室的设计必不可少,有的地下建筑甚至有三四层,最深的达数十米,于是,地下建筑开挖时的深基坑支护成为一个必要的施工过程.深基坑支护的设计、施工、监测技术是近20 年来在我国逐渐涉及的技术难题.本文结合工程实例,对深基坑支护技术进行论述.
一、深基坑支护中存在的问题
深基坑支护设计可以说是一项复杂的系统工程,需要具备和掌握土力学、地质学和结构力学等多方面的学科知识,加上丰富的施工经验,才能因地制宜的设计支护的围护方案和管理办法.目前,我国民用工程、市政工程和工业建筑工程建设正处于大发展时期,存在的问题主要包括以下几个方面.
1.1 挡土墙的稳定性较差.在浅基坑6m 内的挡土墙主要采用重力式水泥搅拌桩,以此作为围护是较为成功的.所以,很多单位以此作为深基坑的围护结构.但是,在这种情况下即便是采用也必须考虑地质条件、施工质量和周围环境.如果上述的条件不允许,则有可能会发生挡土墙严重移位,使工程桩向中心发生移位,形成开裂或者倾斜.
1.2 现场管理不完善.深基坑支护设计必须在遵循设计原则和方案的基础上来进行,目前一些施工单位尽管有自己的设计方案,但为了省钱,就会设计的比较粗糙,或是降低工程造价,随意调整支护结构,对施工中的深基坑实行对外承包,自行管理,引起基底土隆起,造成了围护的塌陷,带来了重大损失.
1.3 在深基坑内不降水的情况下开挖土方深基坑一般在超过6m 的情况下,地层的基土一般是淤泥质粘土层,并有很多的薄层粉细砂层,这种情况下的地下水呈现较强的渗透现象,如果不进行降水,土体将发生滑动现象.
1.4 基坑周围的堆载过多造成塌方事故深基坑周围的堆载不能超过10 ～ 20kN/mm,但由于施工现场的狭窄,一些管材和钢筋堆积在基坑周围,这样就增加了挡墙背后的土压力,造成基坑的失稳现象.
二、深基坑施工技术与管理分析
2.1 深基坑施工技术由于深基坑施工过程中存在诸多的不确定因素,比如地质情况的变化造成之前设计的支护不能满足现实施工的需求,喷锚网支护如果遇到流沙或者软土层,这样稳定性也就较差,如果不及时采取新的措施,开挖就会造成塌陷事故.另外,施工未能达到支护设计要求,加上监测部门的反馈信息有误或者信息反馈不及时,施工过程中建筑工程管理论文没有定期观测深基坑内的沉降量和位移量,再有对所测的资料还没有进行及时的分析和研究,并制定相应的有效应急措施就继续进行深基坑的支护安装,施工单位依然按照之前的设计方案来进行.
深基坑内经常会遇见地下水,如果不及时排水,则会严重影响支护安装的安全,排水会对周围的环境带来不利,这也是地下水处理过程中的矛盾现象.如果这两者不能很好地处理和协调,则容易发生工程事故.
2.2 深基坑的施工管理分析.深基坑现场管理的环境存在较大的复杂性,如果管理人员缺乏足够的重视,或者是施工质量监控体系不完善,也会给施工工作带来不利,严重影响施工质量.比如：在注浆法施工中,由于注浆的压力没有达到设计的要求,就会严重影响锚杆的抗拔力.
三、深基坑安全施工管理建议
3.1 深基坑支护设计的管理.深基坑支护的设计方案直接影响到支护工程的成败.所以,支护设计方案要遵循安全可靠、技术可行、经济合理的原则.在这种情况下,深基坑支护的设计人员必须熟练掌握相关专业理论知识,熟悉本地水文地质状况,结合周围建筑和环境的基础上,进行合理有效的基坑支护设计.
3.2 施工组织设计的审定.深基坑的施工组织设计是有效指导施工的重要文件,如果盲目照搬其他施工单位的设计方案.没有按照具体工程施工来进行组织设计,或者设计的简单潦草,这样基本上没有任何指导意义.其中,监理部门审核的主要内容表现在以下几个方面：施工平面图、基坑开挖方式、监测布置、基坑的支护和降水措施等等.
3.3 质安方面的管理.施工质安方面的管理是指在施工过程中做好施工材料的检验工作.
3.4 实现信息化施工过程管理.深基坑的支护设计是在考虑诸多影响因素的前提下进行的理论工作,但是,具体的可行性与否还是需要经过实践的检验,如地质条件的相符性；施工中支护的变形情况还需要通过监测和管理来进行.
四、结合工程实例,对深基坑支护技术进行论述
4.1 工程概况
本工程位于福建省厦门市集美区杏东生活区是集地下车库、商业、住宅等功能于一体的高层建筑.工程名称：杏林文滨花园三期1–3 号楼,建筑面积：地下（二层）25000 ㎡,地上43526 ㎡,层数：33 层,工程质式：框剪结构.由于工程项目又紧邻海边,因而土质情况复杂.工程采用静压桩加筏板形式,基坑大面设计开挖深度-9.2m,基坑内四个电梯井部位最大开挖深度达到-10.5m,开挖土方量超过120000m3.
4.2 工程地质条件
根据地质报告,场地不良土质的素填土带厚度为-0.5 ～ -5.3m,分布范围广泛.素填土带下大量分布全风化泥岩、全风化泥质粉砂岩,厚度为-0.6 ～ -3.0m,该土层虽土质稍好,但泡水易软、易崩解；地质报告还显示,地下水位较高,平均水位-2.3m,对土层稳定性威胁很大,必须进行支护.深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定,而且要满足变形控制要求,以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全.如今支护结构日臻完善,出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法.
4.3 支护方案的选择
本工程设计采用土钉墙支护结构,它是通过对原位土体加固、充分利用原位土体的自稳能力来到支护作用,因而能大幅降低支护造价,一般比桩墙式支护结构节约论文范文30% ～ 60%,而且施工工期短,支护方式具有稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好的优点,具有显著的经济效益,适合现场实际情况.
综上所述,考虑到施工场地的条件限制,经过采用同济大学“深基坑支挡结构分析计算软件FRWSv4.0”进行计算后证实,用土钉墙对该基坑进行支护是完全可行的,且根据基坑四周环境及开挖深度,需采用不同的剖面形式.放坡角度取10 度,普通水泥砂浆土钉,直径Φ 为l00mm,土钉倾角为15°,内配一根Φ18 Ⅱ级钢筋,水平间距1200mm,面层混凝土板墙厚度为l00mm,强度等级为C20,内配Φ6@200钢筋网,有土钉处沿纵横向配置2Φ14 同长加强筋（纵向配置2Φ16,L=200mm）：
4.4 施工工艺
4.4.1 施工工艺流程来源：
土方开挖→基坑边坡修整→放点→成孔（钻孔）→放人锚筋及注浆管→注浆→设置泄水孔→墙面布筋→喷射混凝土→养护.
4.4.2 钻机定位成孔
成孔设备采用两套地质矿产部重庆探矿机械厂生产的MGJ-50 型回转式钻孔机,为了满足土钉施工倾角的需要,进行了钻机的改造配套工作.基坑采用分层开挖的方式,挖完第一层后设备立即进场进行土钉施工,避免土坡暴露时间过长.
4.4.3 土钉锚钉的安装与孔内注浆大部分土钉为1Φ22 钢筋, 长度L=7000 ～ 9000mm.
孔内注浆采用水泥浆灌注,胶结材料选用425 号普通硅酸盐水泥,水灰比为0.45 ～ 0.5:1,用气压式注浆方式,将注浆导管底端插入孔底后才开始注浆,待空口溢出水泥时再将导管以匀速缓慢撤出,以保证孔中气体能全部逸出,直至全孔灌注浆注满浆液为止：
4.5 锚固端处理与喷射混凝土板墙布置完面层钢筋网后, 先在距锚钉端头200mm 处采用穿孔塞焊一块150mm×150mm×8mm 的钢板, 然后在钢板外侧锚钉端部两侧沿锚钉长度方向焊上三根Φ12、长度为150mm 的通长加强钢筋互相焊接,使所有土钉相互连接成一个整体.喷射混凝土配合比为水泥∶瓜米石∶中砂=1 ∶ 2 ∶ 2,内掺速凝剂及早强剂,要求混凝土强度达C20 以上.
4.6 排水系统的设置来源
因工程处在海边故采用管井井点方式进行降水并在基坑上边构筑排水沟,流至西南面的沉沙井后排入市政管网.并将施工场地做硬化处理.
然后于土钉注浆完成后,在基坑侧面插入长度为500mm,直径为60mm 的UPVC 排水管,使其外端伸出支护混凝土板墙外50 ～ 60mm,管内填碎石做滤水层以利混凝土板墙后的积水排出.
4.7 质量控制
认真讨论支护技术方案,做好向施工人员技术交底工作,使其明确施工工艺、技术要领和质量标准.实行全面质量管理,对每一道工序严把质量关,符合以下质量标准：
4.7.1 基坑必须分层分段开挖,考虑可能的连续雨天,每层开挖深度限制在锚杆排距加30cm,逐层开挖逐层支护,开挖深度要根据图纸设计要求进行复核.
4.7.2 凿孔：钻孔前采用经纬仪、水准仪、钢卷尺等进行土钉放线确定钻孔位置,土钉布孔距允许偏差为±50mm, 成孔采用锚杆钻机,成孔中严格按操作规程钻进,孔径允许误差±10mm,钻孔偏斜度不大于30％,孔深允许偏差为±50mm.终孔后,应及时安设土钉,以防止塌孔.
4.7.3 挂钢筋网：网格允许误差±20mm,经、纬筋搭接点用扎丝扎牢.
4.7.4 土钉制作：严格按设计选准材径、长度下料,误差允许值为±20mm,稳中架每个间距1.5m,焊牢,整个过程必须严格依照图纸施工.
4.7.5 土钉安装：安装之前进行锚杆长度复核、验收,安放时,应避免杆体扭压、弯曲,注浆管与土钉锚杆杆一起放入孔内,注浆管应插至距孔底250 ～ 500mm,为保证注浆饱满,在孔口部位设置浆塞及排气管,D48 钢花管土钉直接注浆.来源：
4.7.6 搅拌浆液： 严格按设计要求
0.45 ～ 0.55 的水灰比配料,搅拌均匀.
4.7.7 注浆作业：按照设计要求,注浆采水灰比为0.45 ～ 0.55 的纯水泥浆,水泥采用425普通硅酸盐水泥.压浆控制在0.3 ～ 0.8MPa 之间,并根据试验锚杆由设计单位确定注浆技术质量要求.注浆前,将孔内残留及松动的废土清理干净,注浆开始或中途停止不能超过30 分钟,达到孔口稍有溢流现象时,即行堵口封死.
4.7.8 喷砼：严格按设计要求比例配料搅拌均匀,喷砼时喷浆手要垂直层面喷,喷射作业应按分段分片依次进行,同一分段喷射顺序应自下而上,注意观察料的水量（不得有干料现象）和回弹情况,及时调整喷浆水量和距离,抽取砼试块.严格掌握喷层厚度,表面平整度要求±30mm.喷砼前,埋设好喷射砼厚度的标志,由专人负责检查土钉制作、注浆、挂网等质量是否符合设计要求,下达喷砼指令后才能开始喷砼.
4.7.9 降雨量过大引起基坑坍塌的预防措施：基坑的周边砌筑20cm 高的止水台,作为通常情况下的挡水设施；配备足够数量的草包,紧急时对基坑周围施做围堰,防止地面水大量流入坑内.施工现场仓库配备足够数量的潜水泵、泥浆泵.
及时获取天气信息,预先做好准备工作.加排水系统的能力,并加强管理保持其畅通.
4.7.10 基坑开挖过程中的监测及监控要求：为了保证本工程能安全顺利完成,必须对边坡支护结构进行系统监测,采用信息化施工,并及时掌握其变化和稳定状况.监测前编制系统的监测实施方案并在施工中严格按监测方案进行监测.
4.8 支护结构的监测
为保护基坑支护结构在开挖及基础施工期间的安全与稳定,施工14 天后进行拔出破坏试验.另外,在基坑开挖前,就做出了详细的施工监测方案,对基坑进行支护位移的量测（地表开裂状态、位置、缝宽）的观察,做好施工记录,以备参考利用.
建筑基坑支护技术规程:基坑支护喷浆施工
结论：
深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否,直接影响到工程本身的质量与进度,并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用.本深基础基坑支护工程自2008 年8 月初开始施工,9 月底完成.10 月中旬经业主、监理、质监站等多方共同抽样检测,各项质量符合设计要求,工程被评为优良.深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学,它还有待于理论上的完善,如何选取一种在经济、技术上都合理的支护类型,还必须充分考虑施工现场的环境、工程地质条件以及具体的工程要求.
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[3] 潘克辉. 深基坑开挖与支护施工方案案例[J]. 山西建筑.2010(33).
[4] 倪忠伟. 某软土地区深基坑支护设计与施工及管理[J]. 山西建筑.2010(30)
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建筑基坑支护技术规程引用文献:
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