試論建筑工程基坑支護型式與施工質量控制

陳增松

在現代社會中,城市的高層建筑發展的速度越來越快,而高層建筑埋深、地下的停車場以及人防等都需要在高層建筑中建立地下室。不過,在城市中,諸如管線、已建建筑或者是各種交通要道等構筑物經常把開挖的基坑包圍了起來。所以,設計基坑的前提條件是保證周圍其他構筑物不受損害。大多數情況下,基坑支護都不是長久存在的,所以過多的投入建設會導致不必要的浪費,但是如果投入過少,其安全性能得不到保證。因此,要完成一個合理的基坑設計就要在保證基坑的安全的基礎之上,盡量投入少,取得性價比最高的基坑設計方案。

1基坑支護型式及其適用范圍

目前基坑支護型式主要有以下幾種。

(1)放坡開挖。

基坑周邊比較開闊、能夠對比較大范圍的移動周邊的土體、放坡條件得到滿足、沒有地下水存在開外面以上,或者即使有也作了降水處理;這幾種情況的基坑就可以采取放坡開挖。但是如果有水卻沒進行降水或者是開外面比低于地下水或有流塑土層或淤泥的基坑不適合于是用這種型式。

(2)土釘墻。

在以下環境中適用:①能在較大范圍內移動基坑周邊的土體;②小于12m的開挖深度;有較好的巖土條件;③巖土進行了止水或降水處理;④沙土、粉土、粉質粘土或粘土處于地下水位之上。在以下環境中不適用:①有地下管線、建筑物和構筑物等位移控制很嚴格的包圍在基坑旁邊;②特殊土層:比如說膨脹土;③均沒有做降水處理的含水沙土層以及地下水豐富的巖土層。

(3)水泥土墻。

適用范圍:小于等于7m的基坑開挖深度;小于等于20kPa的坡頂;包含有可塑流塑粘性土、粉細砂、填土、松散中的粗砂以及粉土等的土層;不適用范圍:位移控制受到非常嚴的限制的地下管線、建筑物和構筑物等存在于基坑的周邊;施工的地方不夠寬;含有豐富的有機質的淤泥存在墻深度范圍內。

(4)排樁支護。

懸臂式常用于8m以內的基坑深度。樁錨有必須要滿足以下條件:①必須要在基坑的邊壁流出地下空間用于設置錨桿;②位移的控制相當嚴的地下管線、構筑物和建筑物存在于基坑的周邊;③需要深度開挖的小場地。滿足內撐的條件是:在基坑周邊、周邊環境以及場地都不能進行施工錨桿。人工挖孔樁和鉆孔樁是排樁的兩大樁型。

(5)地下連續墻。

適用范圍:①基坑支護工程的周邊環境相當的復雜;②支護工程的土層非常復雜或者是止水要求相當嚴格。不適用范圍:位移控制相當嚴的地下管線、構筑物和建筑物存在于基坑周邊的情況。尤其注意的是,在聯合使用錨桿和地下連續墻的時候不能在基坑周邊進行施工錨桿,只能在土質較差的軟土層或者是淤泥中對錨固段進行錨固。

(6)半逆作法或逆作法。

這種方法一般用于有嚴格要求的周邊變形。該方法的特點是:不用單獨做支撐,支撐體系是樓板并且剛度大,一般支護結構有很小的水平位移,擋土結構是連續墻。牛做法是指,在施工中,下部土方和上部結構同時進行。而在上部結構的可懸臂范圍之內,可以先懸臂對一層或一部分進行明挖,接下來再逆作,這就是半逆作法。

(7)復合型:為節省造價,垂直支護的頂部可放坡1m～2m,當基坑周邊地質條件不同時,周邊不同的地段也可采用不同的支護型式。

(8)拱圈墻和逆作墻:逆作墻為現澆連續墻,采用分層分塊垂直開挖,利用垂直開挖的土坡作內模,外側作模板,中間現澆連續墻,對澆好的連續墻設置支撐,然后做下一層的施工。當連續墻為一拱形結構時,可利用其拱的空間效應,減少支撐。這種支護方式一般在土質較好,能直立開挖的場地。對于軟土和砂土的場地一般不宜直接開挖,要預先設置臨時支護才能進行垂直開挖。

(9)鋼板樁:鋼板樁一般其抗彎剛度小,變形大,施工快,一般需要加支撐。鋼板樁一般較適用于小規模、對變形要求不高或土質較松軟的基坑工程,如市政的管溝等。

(10)支撐體系:支撐的選擇根據地質條件而定,如上海軟土較多,缺乏錨固的巖土體,主要以撐為主。而廣州一些土質較好或巖層埋深較淺的場地則采用錨桿。撐和錨各有優點,撐一般影響施工空間,而錨桿則方便土方的大開挖,但錨桿通常入侵紅線以外的場地。支撐體系一般有型鋼或鋼管、混凝土梁支撐、錨桿支撐,或支撐與錨桿結合,如在基坑邊中部用錨桿,角部用角撐。

2施工質量控制

要想設計出因地制宜的實施辦法和支護結構方案,只能讓基坑支護工程把周圍環境情況與擬建場地的土質相結合才能實現。管理并改善一下幾個方面可以避免發生事故。

(1)施工質量問題。

在施工的時候,在搞清楚設計意圖的情況下,對施工方案進行嚴格審查。要清楚環境因素和地質情況。要嚴格控制鋼筋籠制作、成孔質量和圍護樁樁位。為便于讓樁體長度滿足設計要求,不予在樁架上做好旋噴樁機和水泥攪拌樁機的高度標志。對各個處于旋噴樁和攪拌樁之上的計量儀表上壓力值進行查看,對每米進深水泥摻量、總用量和單樁用量進行控制,讓樁的質量得到保證。

(2)超挖問題。

在基坑施工過程中,一定要避免超挖。在工程施工時要做到:不支護不開挖,開槽支撐、分層開挖、先撐后挖以及嚴禁超挖。否則就會引起事故或險情發生。把“限時、分塊分層、對稱和平衡”作為基坑開挖的原則。開挖時禁止出現一下情況:挖土機械在樁頂碾壓,碰撞機身、行走在支撐中。應該做到:完成樁頂標高的復核后立即截樁;為讓坑內的施工條件良好,需提前兩周對坑內降水處理;對諸如水位觀察孔的布點、深度、成孔的數量和質量等深井打設質量進行檢查;在填土層護樁之間進行堵水以確?；又胁粫B入地表水。

(3)監測方面。

設計理論的發展與正確性檢驗的重要依據就是監測。監測主要有以下幾點:①在基坑支護結構上作用的主(被)動壓力;②基坑坑底降起;③來自于坑壁的土體所發生的變形;④地下水的變化;⑤孔隙水的壓力。在監測支護結構由于其他荷載而產生的位移和內力以及土壓力時,監測方法和監測內容隨著支護結構型式的差異而不同:監測板樁和地下墻時,主要監測灌注樁和地下墻的應變、應力,支護結構發生的變形,砼的應力應變,錨桿或支撐的變形及內力。在施工時,周邊環境由于處于城市密集區的基坑很多的緣故要受到影響,因此應該嚴密監測場地周圍環境。

3結語

設計、施工和監測是基坑工程的不可分割的三個方面。根據工程特點,設計方設計出的因地制宜的支護方案應該考慮到合理的支出與基坑及周邊環境的安全兩方面。根據本工程在環境、水文、地質等特點,施工方應該設計出詳細合理的施工方案,要在對設計意圖充分了解的基礎上制定出相應的應急措施,最大限度降低風險。檢測方不既有完善的監測方案,還要對設計和施工中的不足和缺陷及時發現。三個相互配合,積極調整施工的進度和步驟,避免出現嚴重后果。

參考文獻

[1] 汪國香,姚愛國,蘭曉林.深基坑支護工程安全防護技術探討[J].地質勘探安全,1998(3).

[2] 熊贊民,李高坡,高全臣.微樁型復合土釘在深基坑支護工程的應用[J].西部探礦工程,2008(9).