復(fù)雜環(huán)境下小學(xué)建筑基坑支護(hù)施工技術(shù)

路海玉 唐明亮 梁孟孟 李 亞 朱鵬飛

（中建七局國際工程建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510000）

在我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)過程中，建筑項(xiàng)目數(shù)量以及規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，同時(shí)建筑項(xiàng)目面臨越來越復(fù)雜的施工環(huán)境，并同步加大了施工難度。基坑工程是建筑施工項(xiàng)目關(guān)鍵內(nèi)容之一，在保障整體建筑質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用，所以在復(fù)雜的施工環(huán)境下，必須科學(xué)設(shè)計(jì)施工組織，規(guī)范落實(shí)基坑支護(hù)作業(yè)，嚴(yán)格控制各施工工序，保證基坑支護(hù)整體施工效果優(yōu)良。

1 新時(shí)期建筑基坑支護(hù)施工技術(shù)特點(diǎn)

1.1 基坑深度不斷增大

雖然我國國土面積遼闊，但實(shí)際上可利用建筑用地極為有限，同時(shí)在我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)過程中，城市建筑無論是數(shù)量還是規(guī)模都持續(xù)擴(kuò)大，建筑用地需求大幅提升，這些因素都促使現(xiàn)代建筑工程朝著大、深方向發(fā)展，由此提升土地利用率，并為人們居住及出行提供便利。

1.2 施工條件日漸復(fù)雜

在新時(shí)期環(huán)境下，建筑用地面積日漸縮小，同時(shí)在我國城市化建設(shè)不斷推進(jìn)過程中，建筑密度進(jìn)一步增加，這使得很多建筑施工中面臨著更加復(fù)雜的地質(zhì)以及地理環(huán)境情況，并使基坑施工以及支護(hù)作業(yè)面臨巨大困難，在基坑支護(hù)施工中有諸多因素可影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。此外，在現(xiàn)代化城市發(fā)展期間，地下管道埋設(shè)日漸復(fù)雜，這將使基坑開挖難度進(jìn)一步提升，若在基坑開挖期間發(fā)生安全問題，除了威脅建筑結(jié)構(gòu)本身穩(wěn)定性以及安全性，還可能引發(fā)更大的經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 容易出現(xiàn)安全事故

在基坑開挖深度不斷增加的過程中，將有更大概率遇到復(fù)雜的地質(zhì)以及地形結(jié)構(gòu)，而所存在的這些復(fù)雜性因素不僅會(huì)阻礙基坑開挖支護(hù)作業(yè)順利進(jìn)行，還使施工中面臨較大安全隱患，若不能及時(shí)得當(dāng)處理，容易引發(fā)嚴(yán)重安全事故。同時(shí)，在基坑開挖深度不斷增加期間，對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)提出更高的可靠性以及穩(wěn)定性要求，若支護(hù)結(jié)構(gòu)不能正常發(fā)揮作用，或者有支護(hù)不當(dāng)問題，將使建筑本身結(jié)構(gòu)和周邊地下管道的安全與完整受到嚴(yán)重威脅。此外，一旦發(fā)生支護(hù)失效問題，將面臨一定工程糾紛，使建設(shè)單位增加投資成本。所以，基坑開挖施工期間要全面勘察施工現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)及周邊建筑實(shí)際情況科學(xué)制定基坑支護(hù)施工方案，優(yōu)化選定施工技術(shù)。

2 復(fù)雜環(huán)境下小學(xué)建筑中基坑支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 工程概況

某小學(xué)建筑項(xiàng)目建筑面積99832.65m2，其中地上建筑面積78357.52m2，地下建筑面積21475.13m2，項(xiàng)目設(shè)計(jì)地下室為一層。該項(xiàng)目選擇筏板基礎(chǔ)，基坑開挖深度在2.9m～11.2m區(qū)間，水位埋深穩(wěn)定在1.3m～10.4m區(qū)間。項(xiàng)目基坑的東側(cè)是一個(gè)體育館；西側(cè)是人工邊坡，高度約8m，坡頂上方設(shè)置為小學(xué)操場(chǎng)；南側(cè)和北側(cè)是已建成的居民樓。為避免基坑開挖過程中因?yàn)樗幌陆刀霈F(xiàn)徑流，并由此導(dǎo)致泥沙流失，造成附近建筑還有地面發(fā)生下沉情況，選擇在西側(cè)的排樁支護(hù)體系當(dāng)中通過雙管高壓旋噴樁構(gòu)建樁間土支護(hù)還有止水帷幕，使排樁和止水帷幕兩者緊密地咬合。因?yàn)闁|側(cè)、南側(cè)以及北側(cè)均緊鄰著已經(jīng)建成的建筑物，所以不能選擇孔沖樁基成樁，同時(shí)因?yàn)橥翆又邪写稚皩樱渲泻新咽荒苓x擇旋挖咬合樁施工，綜合考量之下，決定運(yùn)用雙排高壓旋噴樁，并在其中插入Φ133無縫鋼管，旋噴樁保持1m的排間距，此外鋼管的壁厚是4mm。

2.2 基坑監(jiān)測(cè)

2.2.1 監(jiān)測(cè)方法

首先，對(duì)水平位移還有沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也就是對(duì)坡頂?shù)乃轿灰埔约俺两颠M(jìn)行監(jiān)測(cè)，同步對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)所發(fā)生的水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在水平位移監(jiān)測(cè)過程中，主要選擇應(yīng)用全站儀觀測(cè)，所得監(jiān)測(cè)成果能夠達(dá)到三等位移觀測(cè)精度要求。而在沉降監(jiān)測(cè)中，主要選擇應(yīng)用中緯電子水準(zhǔn)儀，精度保持在±0.7mm/km，可達(dá)到三等水準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于坡頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，主要布設(shè)于基坑轉(zhuǎn)角、邊坡坡頂中間部位等特征點(diǎn)當(dāng)中，沉降觀測(cè)點(diǎn)以及平面位移控制點(diǎn)兩點(diǎn)共用，同時(shí)要求坡頂?shù)乃轿灰票O(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)際布置情況符合設(shè)計(jì)圖紙要求。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)，要合理選用觀測(cè)標(biāo)志，主要選擇圓頭鋼釘（直徑20mm、長50mm）或者選用鋼質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（500mm×18mm）[1]。在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)過程中，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況和具體進(jìn)度分批次設(shè)置，根據(jù)有關(guān)規(guī)范做好警示以及防護(hù)工作，防止遭到人為破壞，一旦發(fā)現(xiàn)被破壞，需及時(shí)采取有效的處理方法，并在監(jiān)測(cè)報(bào)告當(dāng)中記錄。監(jiān)測(cè)期間，在與基坑相距50m的外側(cè)布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，共三個(gè)，所選基準(zhǔn)點(diǎn)要固定區(qū)域，而且保證相應(yīng)區(qū)域不會(huì)受到破壞，主要在基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)金屬標(biāo)，或者于固定建筑當(dāng)中布設(shè)覘標(biāo)。在對(duì)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量和檢驗(yàn)期間，主要選擇通過坐標(biāo)校準(zhǔn)法展開基點(diǎn)檢核和校準(zhǔn)等工作，在第1次測(cè)量時(shí)，將全站儀架設(shè)于工作基點(diǎn)當(dāng)中，至少對(duì)兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)距離值以及方位角進(jìn)行觀測(cè)。隨后，按照一定周期運(yùn)用同樣的方法對(duì)各個(gè)工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)基點(diǎn)存在位移情況，要及時(shí)對(duì)位移的測(cè)量值進(jìn)行修正，促使水平位移整體監(jiān)測(cè)精度更高。

其次，針對(duì)深部土體進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)，也就是測(cè)斜。在監(jiān)測(cè)水平位移過程中主要選擇測(cè)斜儀探頭，該儀器主要由兩組小滑輪所構(gòu)成，兩組間距是50cm，通過測(cè)斜管底部所設(shè)探頭讀取數(shù)據(jù)。在多次觀測(cè)之后，利用所得數(shù)據(jù)繪制曲線，由此更加直觀、便捷地了解觀測(cè)過程中的土體變形情況，也就是水平位移情況。該工程中所用的測(cè)斜儀精度是±4mm/15m，并有著0.04‰的傳感靈敏度。

最后，進(jìn)行地表巡視，巡視范圍是邊坡頂后3/2倍邊坡高度區(qū)間內(nèi)，主要巡查對(duì)象是地表裂縫，一旦在巡查中發(fā)現(xiàn)存在裂縫，需及時(shí)測(cè)量，記錄時(shí)間并拍照，設(shè)置觀測(cè)裂縫的專用設(shè)備，相關(guān)信息要及時(shí)傳遞給甲方。

2.2.2 監(jiān)測(cè)效果

基坑開挖過程中，因?yàn)轫?xiàng)目周邊管線、環(huán)境、建筑物還有支護(hù)結(jié)構(gòu)等，會(huì)在一定程度上受到基坑開挖影響，經(jīng)過科學(xué)組織觀測(cè)工作，可更安全、順利地開展基坑和邊坡施工作業(yè)，而且施工中一旦有異常情況出現(xiàn)，可及時(shí)獲得反饋信息，結(jié)合相關(guān)信息做出深層次分析，并針對(duì)性地采取有效措施加以應(yīng)對(duì)，以防發(fā)生安全事故[2]。同時(shí)，通過觀測(cè)還有監(jiān)測(cè)工作獲得一系列數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，可相對(duì)精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)并掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，根據(jù)相關(guān)情況合理組織施工，使基坑施工更安全、順利，保證邊坡穩(wěn)定。除此以外，通過對(duì)比監(jiān)測(cè)所得數(shù)據(jù)以及工程預(yù)測(cè)值，可更科學(xué)、準(zhǔn)確地判定上一施工工序的施工參數(shù)還有工藝等是否達(dá)標(biāo)，并可參考相關(guān)數(shù)據(jù)明確下一步施工工藝與參數(shù)，提升施工的信息化水平。

2.3 基坑支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用

2.3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

在該小學(xué)建筑項(xiàng)目施工中，主要應(yīng)用雙管高壓旋噴樁施工技術(shù)，設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3.2 施工材料

在該項(xiàng)目施工中，根據(jù)工藝要求，所用施工材料主要有水泥、鋼管以及水等。其中，水泥主要選擇復(fù)合硅酸鹽水泥（PC32.5R），在水泥進(jìn)場(chǎng)過程中著重檢查水泥品種、出廠日期以及級(jí)別等，同步采取科學(xué)手段復(fù)驗(yàn)水泥安定性、強(qiáng)度還有其他的必要性能指標(biāo)，保證質(zhì)量達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求。施工中所用鋼管材料其性能以及各項(xiàng)指標(biāo)都應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的鋼材要求與標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)鋼管對(duì)接焊縫要達(dá)到設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范要求，并且焊縫探傷率應(yīng)≥5%[3]。在水泥漿拌制過程中，所用水主要選擇飲用水，若要選擇其他來源水，要求水質(zhì)應(yīng)達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2.3.3 施工方法

根據(jù)該工程需求，在項(xiàng)目施工中選擇雙重管旋噴樁施工技術(shù)，要求施工前通過鉆機(jī)引孔，而且引孔深度應(yīng)在旋噴樁深度基礎(chǔ)上增加50cm。在該工藝應(yīng)用中，施工流程主要包括：①平整場(chǎng)地；②測(cè)量放線；③鉆機(jī)就位；④對(duì)噴油嘴情況還有旋噴壓力進(jìn)行檢查；⑤對(duì)中引孔；⑥明確引孔深度；⑦把鉆進(jìn)移送到下一根樁；⑧在旋噴樁機(jī)就位情況下進(jìn)行旋噴施工；⑨旋噴并穿透砂層之后提桿復(fù)噴；⑩經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

另外，在此工藝應(yīng)用過程中要注意樁機(jī)就位之后要和鉆桿垂直度準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，合理控制垂直度偏差，通常不可超過樁長的3‰。在鉆孔施工中，選擇跳孔施工方法，保持1.2m的施工間距，鉆孔深度基于旋噴樁長增加50cm，并且鉆孔直徑保持在11cm[4]。

2.3.4 雙管高壓旋噴樁施工要點(diǎn)

為雙管高壓旋噴樁施工工藝流程如圖1所示，主要工序施工要點(diǎn)：①做好設(shè)備準(zhǔn)備工作，主要對(duì)高噴設(shè)備進(jìn)行安裝、調(diào)試以及就位等，同步檢查供氣系統(tǒng)、旋噴鉆機(jī)、供漿系統(tǒng)、風(fēng)嘴、噴頭、漿嘴、噴管等，在嚴(yán)格檢查確定全部正常之后進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)節(jié)；②測(cè)量放線，主要是基于設(shè)計(jì)要求進(jìn)行樁位的測(cè)設(shè)，之后做出明顯標(biāo)識(shí)，并采取有效的保護(hù)措施；③鉆孔就位，主要是在預(yù)設(shè)好的孔位上方安置鉆機(jī)，保證鉆頭和孔位中心相互對(duì)準(zhǔn)。待鉆機(jī)就位之后，采取水平校正措施，保證鉆桿垂直并和鉆孔中心點(diǎn)位對(duì)準(zhǔn)，由此促使鉆孔施工之后充分滿足設(shè)計(jì)中的垂直度要求。為避免在施工期間發(fā)生竄漿問題，需要在旋噴樁施工中先進(jìn)行邊樁施工，結(jié)束后再進(jìn)行中間樁施工，兩工序的間隔時(shí)間不可低于24h；④鉆孔施工。在鉆進(jìn)施工期間，注意合理控制鉆進(jìn)速度，以防因鉆進(jìn)速度過快或過慢發(fā)生卡鉆、埋鉆等孔內(nèi)事故，同時(shí)，在鉆孔期間動(dòng)態(tài)關(guān)注鉆桿垂直度，一旦垂直度偏離程度過大需及時(shí)校正，防止發(fā)生鉆孔傾斜問題[5]。在此施工環(huán)節(jié)，要注意防范孔內(nèi)事故，并且為了保證一旦出現(xiàn)孔內(nèi)事故能夠第一時(shí)間加以處理，需要事前先準(zhǔn)備好相關(guān)事故打撈工具，以免增加事故嚴(yán)重程度。

圖1 工藝流程

2.3.5 施工注意事項(xiàng)

其一，在高壓旋噴樁定位放線過程中，必須根據(jù)緊挨著的兩個(gè)施工鉆孔樁實(shí)際中間點(diǎn)位進(jìn)行定位，同時(shí)在施工過程中要適時(shí)開展成樁工藝試驗(yàn)，并要采取科學(xué)措施復(fù)核樁直徑。

其二，在旋噴機(jī)以及鉆機(jī)安裝就位過程中，要確保基座具有較高平穩(wěn)度，而且轉(zhuǎn)盤以及立軸要注意和孔位準(zhǔn)確對(duì)正，并嚴(yán)格控制傾角以及設(shè)計(jì)誤差，一般情況下誤差不可超過0.5°。

其三，在噴射注漿作業(yè)結(jié)束之后，若固結(jié)體的頂部上方有凹穴出現(xiàn)，需及時(shí)采取補(bǔ)灌措施，補(bǔ)灌材料主要選擇水泥漿（水灰比0.6）。

其四，噴射注漿作業(yè)期間需動(dòng)態(tài)了解冒漿情況，一般需將冒漿量控制在20%以內(nèi)，若超出此范圍，需及時(shí)進(jìn)行原因分析，并采取針對(duì)性的解決措施。同時(shí)，還要關(guān)注完全不冒漿情況，此情況發(fā)生的主要原因可能是地層當(dāng)中有較大空隙，此時(shí)可適當(dāng)增加注漿量，或者把適量速凝劑摻入漿液當(dāng)中。而對(duì)于冒漿量過大情況，則可采取降低注漿量方法，也可適當(dāng)提高提升速度和回轉(zhuǎn)速度，或者選擇更小的噴嘴直徑，促使噴射壓力上升。

其五，合理處理特殊地層。若在旋噴施工中遇到軟弱地層，需要在旋噴作業(yè)之后通過砂漿泵注入砂漿（M15），由此促使固結(jié)體具有更高的強(qiáng)度；而若遇到濕陷性地層，需要在高壓噴射注漿成孔作業(yè)期間聯(lián)合應(yīng)用空氣洗孔，以防止沉降程度進(jìn)一步加大；若遇到沙層，尤其是遇到干沙層，需要在噴射作業(yè)過程中注意噴頭外徑小于漿管，由此防止發(fā)生夾鉆問題[6]。

3 結(jié)語

基坑施工具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性等特點(diǎn)，而基坑施工質(zhì)量會(huì)對(duì)整體建筑質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，所以需根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理制定基坑支護(hù)施工方案，優(yōu)化選擇基坑支護(hù)施工技術(shù)，并在施工中做好觀測(cè)與監(jiān)測(cè)工作，在正確運(yùn)用施工技術(shù)，切實(shí)把握技術(shù)要點(diǎn)基礎(chǔ)上，充分保證基坑支護(hù)施工質(zhì)量，為后期施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。