隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展,各個城市的大型和超高層建筑大量涌現(xiàn)。迄今為止,全國高度超過200米的超高層建筑已達(dá)20余幢?;庸こ坛尸F(xiàn)出緊(場地緊湊)、近(工程距離近)、深(越來越深)、大(規(guī)模和尺寸大)等特點。目前國內(nèi)高層建筑地下室最深的福州新世紀(jì)大廈地下六層,深度為-26.2m.即將建成的國家大劇院,地下室為三層,基坑深度達(dá)-32.5m.深基礎(chǔ)施工是大型和高層建筑施工中極其重要的環(huán)節(jié),而深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)無疑是保證深基礎(chǔ)順利施工的關(guān)鍵。
深基坑的衡量標(biāo)準(zhǔn),國外有的把深度20ft(約6.1m)作為深基坑的界限,我國的施工及驗收規(guī)范對深基坑未作明確的界定。按照山東省《建筑施工現(xiàn)場管理標(biāo)準(zhǔn)》,深基坑是指開挖深度超過5m或地下室三層以上,或深度雖未超過5m,但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及地下管線極其復(fù)雜的工程。
基坑支護(hù)設(shè)計與施工要綜合考慮工程地質(zhì)與水文條件、基礎(chǔ)類型、基坑開挖深度、降排水條件、周邊環(huán)境、基坑周邊荷載、施工季節(jié)、支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限等因素?;又ёo(hù)施工控制的關(guān)鍵是基坑的穩(wěn)定性、地面變形及地下水的控制、防止基坑隆起、管涌與流砂等險情,并要根據(jù)地質(zhì)、環(huán)境因素的變化適時地調(diào)整支護(hù)方案。
深基坑支護(hù)的基本要求:(1)技術(shù)先進(jìn),結(jié)構(gòu)簡單,受力可靠,確?;訃o(hù)體系能起到擋土作用,使基坑四周邊坡保持穩(wěn)定。(2)確?;铀闹芟噜徑ǎ?gòu))筑物,地下管線、道路等的安全,在基坑土方開挖及地下工程施工期間,不因土體的變形、沉陷、坍塌或位移而受到危害。(3)通過排水、降水、截水等措施,使基礎(chǔ)施工在地下水位以上進(jìn)行。(4)經(jīng)濟(jì)上合理,保護(hù)環(huán)境,保證施工安全。
深基坑支護(hù)的基本要求:(1)技術(shù)先進(jìn),結(jié)構(gòu)簡單,受力可靠,確?;訃o(hù)體系能起到擋土作用,使基坑四周邊坡保持穩(wěn)定。(2)確?;铀闹芟噜徑ǎ?gòu))筑物、地下管線、道路等的安全,在基坑土方開挖及地下工程施工期間,不因土體的變形、沉陷、坍塌或位移而受到危害。(3)通過排水、降水、截水等措施,使基礎(chǔ)施工在地下水位以上進(jìn)行。(4)經(jīng)濟(jì)上合理,保護(hù)環(huán)境,保證施工安全。
深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要作用是擋土,使基坑在開挖和基礎(chǔ)施工的全過程中能安全順利地進(jìn)行,并保證對臨近建筑和周邊環(huán)境不產(chǎn)生危害。目前國內(nèi)深基坑支護(hù)技術(shù)有:地下連續(xù)墻排柱支護(hù)、水泥攪拌柱、土釘墻及復(fù)合土釘墻、噴錨網(wǎng)支護(hù)、逆作法與半逆作法施工、環(huán)形支護(hù)結(jié)構(gòu)等等。實踐中根據(jù)土質(zhì)條件、基坑深度、地下水情況等,結(jié)合不同支護(hù)方式的優(yōu)缺點,選擇經(jīng)濟(jì)合理的方案。
噴錨網(wǎng)支護(hù)是目前深基坑支護(hù)工程中采用較多的一種支護(hù)方式。它是噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)的簡稱,作為一種先進(jìn)的支護(hù)加固技術(shù),在巖土質(zhì)高邊坡和大跨度地下工程,特別是在不良地質(zhì)條件下,國內(nèi)外已進(jìn)行了廣泛而成功的應(yīng)用。噴錨網(wǎng)支護(hù),是通過在巖土體內(nèi)施工一定長度和分布的錨桿,與巖土體共同作用形成復(fù)合體,彌補(bǔ)巖土體強(qiáng)度不足并發(fā)揮錨拉作用,使巖土體自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度潛力得到充分發(fā)揮,保證邊坡的穩(wěn)定。坡面設(shè)置鋼筋網(wǎng)噴射混凝土,起到約束坡面變形的作用,使整個坡面形成一個整體。其施工的工藝流程為:開挖土石方、修坡→鉆孔→錨桿(索)安裝→壓力注漿→掛設(shè)鋼筋網(wǎng)→焊加強(qiáng)筋→噴射混凝土→(錨索預(yù)應(yīng)力張拉、錨固)→開挖下層。對不穩(wěn)定土層,開挖修坡后,還應(yīng)增加噴射第一次混凝土。
為做到及時支護(hù)、有效地保持土體強(qiáng)度,噴錨網(wǎng)支護(hù)的施工要"緊跟開挖,隨挖隨支",每層開挖高度,隨地質(zhì)條件而定,一般為1.5m~2.5m。
采用噴錨網(wǎng)支護(hù)的主要特點是:結(jié)構(gòu)簡單,承載力高,安全可靠:可用于多種土層,適應(yīng)性強(qiáng);施工機(jī)具簡單、施工靈活,污染小,噪聲低,對周圍環(huán)境的影響??;可與土方開挖同步進(jìn)行,不占用絕對工期:本身不需要打樁,支護(hù)費用相對較低。
1 工程實例
我公司監(jiān)理的某工程項目,由A、B、C三座超高層(最高58層)及裙房組成,建筑面積22萬?O,地下三層,每層面積1.7萬?O,基坑深16m,基坑周邊長約550m.建設(shè)基地位于城市主干道南側(cè),東、南、西側(cè)既有建筑,場地放坡空間有限?;舆吰聨r土性自上而下基本為填土層、淤泥質(zhì)粘土、殘積土、全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖。穩(wěn)定水位埋深1.35m~2.45m.根據(jù)巖土工程勘察資料,經(jīng)計算并結(jié)合類似工程經(jīng)驗,施工單位選用了噴錨網(wǎng)支護(hù)方式。錨桿自上而下共7排,孔徑110mm,第2、3,4層錨桿采用預(yù)應(yīng)力錨索2①s15.24,其余為直徑為25螺紋鋼,錨桿用壓漿袋封孔壓力注漿。錨桿尾部設(shè)橫向加強(qiáng)筋,而層掛鋼筋網(wǎng)直徑為6.5??250,噴射混凝土C20平均厚10cm.對直立開挖部分,開挖前打設(shè)水泥攪拌樁,樁底打至風(fēng)化巖。
2 監(jiān)理依據(jù)
建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB503002001;建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50202-2002;錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)程 GB50086-2001;建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范GB50330-2002;建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-99;高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范 JGJ6-99.
3 監(jiān)理控制要點
3.1要十分重視地質(zhì)勘察工作
監(jiān)理工程師要認(rèn)真閱讀工程的地質(zhì)勘察報告,了解基坑開挖所在地的地形、地貌和地質(zhì)特點,分析可能導(dǎo)致邊坡土體滑坡的各種因素,對影響邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵地段、重要地層和土質(zhì)指標(biāo)做到心中有數(shù)。由于地質(zhì)勘察資料不一定很詳細(xì)而且可能與實際情況有出入,監(jiān)理工程師在基坑開挖中還要經(jīng)常對比現(xiàn)場的地質(zhì)情況,與地質(zhì)報告差異很大時要及時告知建設(shè)單位,由建設(shè)單位通知勘察和設(shè)計單位,查看是否需要調(diào)整方案。
3.2設(shè)計方案必須經(jīng)過技術(shù)論證
建筑物的設(shè)計一般由正規(guī)設(shè)計單位負(fù)責(zé),支護(hù)工程往往被認(rèn)為是施工措施的一部分而不包含在施工圖設(shè)計之內(nèi),由具備設(shè)計資質(zhì)的支護(hù)施工單位白行設(shè)計或施工單位委托其他單位設(shè)計。由于基坑支護(hù)是一門很復(fù)雜的技術(shù),如果搞基坑設(shè)計人員的經(jīng)驗不足,很容易造成設(shè)計考慮不周。因此,要求施工單位聘請有豐富經(jīng)驗的專家進(jìn)行設(shè)計、施工方案的評審,以使有效降低基坑支護(hù)的風(fēng)險,防止安全事故的發(fā)生。
3.3確?;又ёo(hù)的施工質(zhì)量
深基坑支護(hù)重在過程控制,一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題,事后糾正和補(bǔ)救比較困難。因此,監(jiān)理工程師必須嚴(yán)格把關(guān),確保施工質(zhì)量。
?。?)嚴(yán)格按設(shè)計方案組織施工。工程施工前,有關(guān)人員應(yīng)熟悉地質(zhì)資料、設(shè)計圖紙及周圍環(huán)境,降水系統(tǒng)應(yīng)確保正常工作,必須的施工設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。施工單位在施工過程中不得隨意改變錨桿位置、長度、型號、數(shù)量,鋼筋網(wǎng)間距,加強(qiáng)筋范圍,放坡系數(shù)等。設(shè)計方案變更時必須重新經(jīng)專家評審。
?。?)核驗水準(zhǔn)點及坐標(biāo)控制點的正確性和保護(hù)措施。審查施工單位的水平及豎向施工放線是否正確,開挖過程中監(jiān)理工程師要隨時對基坑的開挖尺寸、水平標(biāo)高和邊坡坡度進(jìn)行檢查,隨時注意基坑的變化。
?。?)堅持見證取樣制度,對進(jìn)場材料嚴(yán)格把關(guān)。施工單位進(jìn)場的水泥、鋼筋、鋼鉸線、砂子、石子、摻加劑等必須按規(guī)定報驗,"兩證一單"齊全,并見證取樣送檢。
?。?)做好隱蔽工程驗收。施工過程中,監(jiān)理工程師應(yīng)對錨桿位置、鉆孔直徑、深度及角度、錨桿插入長度,注漿配比、壓力及注漿量,噴錨墻面厚度及強(qiáng)度,錨桿應(yīng)力等進(jìn)行檢查,按規(guī)定留置混凝土試塊、水泥漿試塊,旁站監(jiān)理錨桿抗拔力實驗。
采用機(jī)械開挖時,應(yīng)預(yù)留0.3m~0.4m,人工鏟除修整坡面,盡量減少邊坡超挖和擾動邊坡土體,使之表面平整,坡角符合設(shè)計要求。
鋼筋網(wǎng)的鋼筋直徑和間距要符合設(shè)計要求,鋼筋網(wǎng)綁扎隨開挖分層進(jìn)行時,搭接長度要符合要求,一般為一個網(wǎng)格邊長。
錨桿鉆孔應(yīng)按設(shè)計傾角和孔深進(jìn)行。當(dāng)鉆孔遇到障礙物無法鉆進(jìn)時,允許改變鉆孔方向:當(dāng)土層為軟土?xí)r允許加大傾角,強(qiáng)錨桿打入有利的土層中:當(dāng)鉆孔深度不能滿足要求時,應(yīng)在該孔的左右或下方按錨桿抗拔力等同的原則補(bǔ)強(qiáng)。
鉆孔結(jié)束后,應(yīng)將孔內(nèi)松土、泥漿等清除干凈,方可送入錨桿。下錨桿時,應(yīng)把注漿管、錨桿和止?jié){袋一起放入孔內(nèi)。注漿要嚴(yán)格控制配合比,并根據(jù)注漿情況多次注漿,以保證漿液充滿孔壁,使錨桿具有較高的抗拔力。錨桿孔內(nèi)錨固體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%以上且不小于3天,方可開挖下-層土方。
噴射混凝土要按設(shè)計配合比攪拌均勻,垂直作業(yè)面盡量從底部逐步向上部施噴,混凝土厚度要符合設(shè)計要求,每500/O噴射面留置試塊一組,每組不小于3塊。
(5)基坑支護(hù)單位要與挖土單位緊密配合。遵循時空效應(yīng)原則,土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計工況相一致,并遵循"開槽支撐,先撐后挖,分層開挖,嚴(yán)禁超挖"的原則,減少開挖過程中土體的擾動范圍,縮短基坑開挖卸荷后無支撐的暴露時間,對稱開挖,均衡開挖,合理利用土體自身在開挖過程中控制位移的能力?;娱_挖過程中,應(yīng)采取措施防止碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)、工程樁或撓動基底原狀土。發(fā)生異常情況時,應(yīng)立即停止挖土,并應(yīng)立即查清原因和采取措施,方可繼續(xù)挖土。基坑開挖過程中需要放炮時,監(jiān)理工程師要審查施工單位的專項爆破施工資質(zhì),審查經(jīng)專家評審的爆破施工方案,嚴(yán)格按方案控制裝藥量和每次放炮數(shù)量,防止爆破震動、飛石和沖擊波破壞邊坡的穩(wěn)定性。
(6)基坑開挖完成后,應(yīng)提醒建設(shè)單位盡快組織勘察、設(shè)計、質(zhì)監(jiān)、監(jiān)理、施工等部門進(jìn)行驗槽,及早開始地下結(jié)構(gòu)工程的施工,嚴(yán)禁基坑長時間暴露。基坑回填前,支護(hù)層不能破壞,特別是坡腳部分。
3.4注意地下水或水患的影響
水患無窮,很多支護(hù)事故都是水的影響造成的。在基坑開挖過程中,土層滯水、砂土中的微承壓水、裂隙水、承壓水、管道漏水、地面排水、雨水等處理不當(dāng),都會給邊坡支護(hù)和周圍建筑、管線帶來危害。
在選擇地下水的處理方式時,要根據(jù)工程地質(zhì)和水文條件及周圍環(huán)境,決定采取降水還是防滲措施,以免引起地面沉降,給周邊建筑及管線造成破壞。
基坑邊界周圍地面應(yīng)設(shè)排水溝,且應(yīng)避免漏水、滲水進(jìn)入坑內(nèi);放坡開挖時,應(yīng)對坡頂、
坡面、坡腳采取降排水措施。
地下管道漏水,極易造成邊坡失穩(wěn)。在基坑開挖過程中,監(jiān)理工程師如發(fā)現(xiàn)地下管道有漏水現(xiàn)象,應(yīng)要求施工單位及時采取措施,如使地下管道改道,對漏水管道進(jìn)行修補(bǔ)、防滲、將漏水及時導(dǎo)出等,防止邊坡含水量過大引起滑波。
3.5推行信息化施工
信息化施工包括預(yù)測、信息采集與反饋、控制與決策等方面的內(nèi)容。由于深基坑開挖過程中,邊坡穩(wěn)定存在很多潛在的危險和破壞的突然性,地下工程受各種水文、地質(zhì)、雨水等復(fù)雜條件的影響,特別在基坑旁有基礎(chǔ)埋置較淺的建筑,或有重要的地下電纜和市政管線,很難從理論上預(yù)估出現(xiàn)的問題。因此,必須加強(qiáng)觀測,進(jìn)行信息化施工,根據(jù)土層位移的時空效應(yīng),及時掌握土體變形特性、邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)和支護(hù)效果,發(fā)現(xiàn)異常情況及時采取措施,預(yù)防邊坡失穩(wěn)和周圍建筑沉降等事故發(fā)生。
基坑工程監(jiān)測項目包括:支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移;周圍建筑物、地下管線變形;地下水位;樁、墻內(nèi)力;錨桿拉力;支撐軸力;立柱變形;土體分層豎向位移;支護(hù)結(jié)構(gòu)界面上側(cè)向壓力等。位移觀測基準(zhǔn)點數(shù)量不應(yīng)少于兩點,且應(yīng)設(shè)在影響范圍以外。
監(jiān)測項目在基坑開挖前應(yīng)測得初始值,且不應(yīng)少于兩次。各項監(jiān)測的時間間隔可根據(jù)施工進(jìn)程確定。當(dāng)變形超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或監(jiān)測結(jié)果變化速率較大時,應(yīng)加密觀測次數(shù);當(dāng)有事故征兆時,應(yīng)連續(xù)監(jiān)測?;娱_挖監(jiān)測過程中,檢測單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求提交階段性監(jiān)測結(jié)果報告,工程結(jié)束時應(yīng)提交完整的監(jiān)測報告。
3.6加強(qiáng)對基坑的管理
基坑設(shè)計與施工一般情況下都沒有問題,但在運行管理期間,施工單位在基坑周邊附近堆放重物超載、施工過程破壞了邊坡整體面或基坑周邊來回跑車時,也極易造成基坑失穩(wěn)事故。因此,支護(hù)完畢后,應(yīng)要求支護(hù)施工單位與總承包單位辦理階段驗收和文字移交手續(xù),將基坑支護(hù)情況、監(jiān)測結(jié)果、注意事項等書面轉(zhuǎn)交總包單位,同時要求繼續(xù)委托有資質(zhì)的檢測單位加強(qiáng)監(jiān)測,以便出現(xiàn)問題時界定責(zé)任。