復(fù)雜地質(zhì)條件下的深基坑開挖與圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

■余梓昌 ■福建冠嘉建設(shè)有限公司，福建 福州 350000

隨著城市化進(jìn)程的加快，人口漸趨于飽和，致使住房緊張，需占用更多的土地資源。而我國(guó)人均土地量較少，為緩解土地資源緊張，對(duì)豎向空間的利用成了當(dāng)前考慮的重點(diǎn)。在此背景下，地下空間不斷被開發(fā)利用，高層建筑、地下商場(chǎng)、地鐵等迅速興起。作為這些工程的基礎(chǔ)，深基坑的作用日益突出，深基坑是指開挖深度在5m 以上，或雖不及5m，但地質(zhì)條件較為復(fù)雜的工程。開挖和圍護(hù)是深基坑的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，直接決定著深基坑開挖質(zhì)量，影響著建筑工程。

1 深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

深基坑開挖工作有很大的風(fēng)險(xiǎn)，在深度的不斷加深，其地下的土體結(jié)構(gòu)很容易被破壞，又由于地下水壓力等各種情況的影響，土體坍塌的出現(xiàn)很容易發(fā)生。因此，對(duì)土體加固并采取有效措施加強(qiáng)穩(wěn)定，常用的辦法就是設(shè)置圍護(hù)結(jié)構(gòu)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，其目的主要是使基坑穩(wěn)定，避免發(fā)生坍陷現(xiàn)象，并且要使地下的管線保證其安全，同時(shí)對(duì)于周圍建筑要要相應(yīng)地維護(hù)其安全。圍護(hù)結(jié)構(gòu)與深基坑開挖工作聯(lián)系很多，對(duì)于實(shí)際的施工中，一般都可能遇到軟土地基，而軟體地基的構(gòu)造復(fù)雜且不穩(wěn)，對(duì)于深基坑工作帶來諸多麻煩和困難。在施工中，稍有疏忽，就會(huì)造成土體沉降、甚至是變形和開裂等現(xiàn)象，對(duì)工程的施工帶來危害。所以，要做好對(duì)開挖和深基坑圍的圍護(hù)工作。

2 工程實(shí)例

本文選取工程實(shí)例為某市1 號(hào)地鐵第3 號(hào)站建設(shè)工程，其車站的方向是南北向，開挖深度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為20m，地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)主體作為主要工程，其結(jié)構(gòu)的墻厚1200mm，墻深度是35.1m 作為設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)深度。另外對(duì)于混凝土抗?jié)B為S8，其強(qiáng)度則依據(jù)C30 等級(jí)進(jìn)行設(shè)定。車站主體以及地下墻主要是利用鋼筋接駁器來做為連接體，運(yùn)用了Φ609×16 鋼管來當(dāng)做支撐，同時(shí)在安裝的過程中增加了支撐軸力。另外，對(duì)于水文和有關(guān)地理的勘查，其數(shù)據(jù)和工程的信息主要是:地下水位深度為1.3m 上下，地表徑流以及大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給，這種地下水系對(duì)混凝土的構(gòu)造產(chǎn)生不了危害。在施工的現(xiàn)場(chǎng)中，其土層分布非常固定，土體中的具有雜填土和粘土以及一些淤泥質(zhì)土等土體。

由于埋深比較大，在開挖圍護(hù)的過程中收到了許多困難。且客觀原因是施工現(xiàn)場(chǎng)距離市中心比較近，對(duì)于架空線路有一定的影響，以及對(duì)埋設(shè)的各種管道也非常多，在施工的現(xiàn)場(chǎng)中其北面的施工面非常小。對(duì)于布置一些施工和作業(yè)，使用機(jī)械設(shè)備等都要精心的安排和處理。同時(shí)，施工的場(chǎng)地旁邊還有一些大型建筑物和民用建筑物。這些客觀原因以及施工現(xiàn)場(chǎng)中各種環(huán)境和地質(zhì)等原因非常復(fù)雜，對(duì)于開挖的過程中，容易挖到許多承壓水，從而使工程變得更加被動(dòng)。

3 深基坑開挖施工與圍護(hù)結(jié)構(gòu)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用

3.1 坑內(nèi)加固

在深基坑開挖的施工過程時(shí)，上層土體在開挖中需要運(yùn)送出來，使得以往的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不利情況，而土體的下部失去了上部的承壓，造成了應(yīng)力釋放，于是很容易造成隆起和膨脹。所以，需要對(duì)地基加固。地基的加固方式有很多，本文主要選取高壓旋噴樁的方式進(jìn)行加固地基。主要設(shè)計(jì)為1500mm 和1600mm 的樁徑。在本文的案例中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)段樁徑為1500mm，并運(yùn)用抽條布樁這種方式;南北段樁徑為1600mm，主要采用格構(gòu)布樁。對(duì)于加固段剖面設(shè)其標(biāo)高為:上段標(biāo)高為-14m～-12m，加固體具有大于1MPa 的抗壓強(qiáng)度;而下段就在底部向下設(shè)為2m，加固體有大于等于1.5MPa 的抗壓強(qiáng)度。最后，對(duì)于南北端頭井以及標(biāo)準(zhǔn)段中連接處再進(jìn)行安置16 根樁。

要對(duì)本案例中的工程的深度加以重視，由于工程中深度很大，且樁體的最深處能夠達(dá)到26.7m 上下。同時(shí)，對(duì)鉆進(jìn)垂直度也有很高的要求，在施工中，要提前把影響垂直度的有關(guān)障礙物及時(shí)地移走并清除。還要對(duì)環(huán)境做出一定的保護(hù)措施，在廢漿的處理過程中，可先在施工的現(xiàn)場(chǎng)停頓一段時(shí)間，待其凝固，再清理現(xiàn)場(chǎng)。

3.2 基坑開挖

如果出現(xiàn)下部土體隆起等不良現(xiàn)象，首先要隨挖隨撐，把基坑位移控制到相對(duì)安全的地帶，保護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)和施工作業(yè)的安全，尤其是不能對(duì)其周邊環(huán)境和建筑物造成影響。在開挖的過程中，把挖土遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)，做到離基坑頂邊線達(dá)到30m;還要對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定維護(hù)，控制坡度，要按照嚴(yán)格的規(guī)定進(jìn)行防護(hù)工作;對(duì)于機(jī)械設(shè)備中挖土機(jī)不應(yīng)快速運(yùn)行，嚴(yán)禁和和地下墻以及樁體有直接接觸;對(duì)于坑底要留出一定的空間20cm～30cm。然后在分塊挖土之后后，再澆筑混凝土墊層，控制好時(shí)間在24h 之內(nèi);基坑底部必須保持干燥，不能貯存積水，還要設(shè)置集水井和排水溝;挖掘工作可以分層進(jìn)行開展，第1 層時(shí)，將每小段的開挖長(zhǎng)度控制在12m 之內(nèi);第2 至4 道支撐的土層開挖時(shí)，開挖長(zhǎng)度控制在5m 內(nèi)，挖完后安裝支撐，并施加預(yù)應(yīng)力，這一整個(gè)過程必須在16h 內(nèi)完成;在第5 -7 道支撐開挖時(shí)，將每小段的長(zhǎng)度控制在3m 內(nèi)，開挖、支撐安裝、施加預(yù)應(yīng)力整個(gè)過程在12h 內(nèi)完成。

3.3 支撐結(jié)構(gòu)的安裝與拆除

首先是安裝工作，在第一層工作面被挖出后立即安裝支撐，同時(shí)施加預(yù)應(yīng)力，鋼支撐質(zhì)量務(wù)必要符合要求。第2 層土方開挖后則隨挖隨撐。挖出工作面后，鑿出地下墻，并預(yù)埋鋼板，然后測(cè)放出支撐與地下墻的接觸點(diǎn)，以確保支撐和墻面的垂直。

其次，該工程用托架將4 臺(tái)千斤頂進(jìn)行整體固定，使其頂伸力保持一致，并放在活絡(luò)頭子上，當(dāng)油管一接通，便可開泵施加預(yù)應(yīng)力。達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，應(yīng)以鋼板墊塊將活絡(luò)頭子中間的空隙進(jìn)行填補(bǔ)，確保沒有預(yù)應(yīng)力損失。接下來可松開千斤頂，進(jìn)行下一根支撐的安裝。就車站主體而言，1—6 道的支撐預(yù)加軸力依次為500KN、1000KN、1250KN、1500KN、2500KN、1500N。軸力不同，應(yīng)試著更換千斤頂，施工中對(duì)支撐安裝及預(yù)應(yīng)力施加進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，確保其按照要求操作。下一道支撐的預(yù)應(yīng)力完成后，上一道的應(yīng)力會(huì)有所減少，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)赜枰匝a(bǔ)給。

在拆除鋼支撐時(shí)，同樣有一定的程序和規(guī)范。主體段的底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，便可將第6 道支撐拆除;設(shè)備層達(dá)到強(qiáng)度后，可拆除第4 道支撐;當(dāng)主體的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求后，才能將剩余支撐拆除。

4 結(jié)束語

深基坑是現(xiàn)代化工程的基礎(chǔ)部分，多數(shù)工程都要用到深基坑開挖技術(shù)。我國(guó)地域廣闊，地質(zhì)多變，若遇到地質(zhì)較為復(fù)雜的施工，在基坑開挖和支撐圍護(hù)方面必須有極高的安全性。嚴(yán)格按照要求進(jìn)行操作，以方便后續(xù)工作。

［1］顧勍.復(fù)雜地質(zhì)條件下深基坑圍護(hù)多形式結(jié)合的應(yīng)用［J］.建筑施工，2009，28(3):109 -110.

［2］徐可，楊鵬乾，羅瑞.淺析深基坑開挖與圍護(hù)支撐［J］.陜西水利，2012，28(3):154 -155.