張幸洪 趙紅衛(wèi) 李果紅
(廣東大德通建筑工程有限公司,廣東 珠海 519000)
目前建筑市場(chǎng)較為普遍的現(xiàn)象是總包單位擅長(zhǎng)主體結(jié)構(gòu)的施工組織管理,而將樁基、土方、基坑等專業(yè)性強(qiáng)的項(xiàng)目分包給專業(yè)隊(duì)伍,往往出現(xiàn)總包單位考慮主體結(jié)構(gòu)的成分過多,而忽視分包工程的專業(yè)特點(diǎn)及要求,顧此失彼;反之,專業(yè)分包隊(duì)伍過分強(qiáng)調(diào)自身的施工需要而忽視整體的協(xié)調(diào)推進(jìn)。雖有總包的領(lǐng)導(dǎo)及協(xié)調(diào),但內(nèi)耗難免,工序銜接粗糙生硬,或問題暴露后,方倉(cāng)促應(yīng)對(duì),缺乏前瞻性或系統(tǒng)性籌劃,無疑造成工期耽擱或成本增大,甚至直接導(dǎo)致較大質(zhì)量、安全事故。
如何解決這些問題,筆者認(rèn)為單靠強(qiáng)調(diào)某一方主體的責(zé)任心、專業(yè)能力、配合意識(shí)是不夠的,而是要將地下工程任務(wù)要求、施工條件、各方主體、各工種工序等要素納入到系統(tǒng)中來,統(tǒng)一籌劃、綜合布局、協(xié)調(diào)推進(jìn),即按系統(tǒng)工程方法處理地下工程,方能達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)。
1.1.1 勘察
一般勘察報(bào)告大都在用地紅線以內(nèi)布孔勘察,這對(duì)指導(dǎo)樁基設(shè)計(jì)是基本滿足的,但對(duì)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)是不夠的。按基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程,勘察布孔需在基坑邊界以外(1~2)H范圍內(nèi)(H為基坑開挖深度),對(duì)于軟土,鉆孔布置范圍尚應(yīng)擴(kuò)大;對(duì)于錨桿結(jié)構(gòu),鉆孔布置范圍應(yīng)滿足錨桿的設(shè)計(jì)與施工對(duì)巖土特性的要求??辈觳粌H需提供基坑周邊的地質(zhì)條件,還需通過物探、槽探、或到檔案館查資料的方式,獲取基坑四周地下管線埋設(shè)及分布的詳細(xì)資料,掌握周邊既有建構(gòu)筑物地下室及樁基設(shè)計(jì)資料,并在勘察報(bào)告中反映出來,即勘察報(bào)告要為基坑支護(hù)設(shè)計(jì)服務(wù)。
1.1.2 樁基
我們平??吹降臉痘O(shè)計(jì)一般包括:樁基平面布置圖、樁身結(jié)構(gòu)大樣等內(nèi)容。至于樁基在哪個(gè)工作面施工,挖土對(duì)樁基的影響及如何保護(hù),基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與樁基施工的相互影響及規(guī)避,則設(shè)計(jì)文件中鮮有提及。
在沿海地區(qū),廣泛分布著深厚淤泥區(qū),在此類地區(qū)打管樁,無論作業(yè)面在地表還是在坑底,均面臨地基松軟,樁機(jī)下陷的問題。為此,通常在樁機(jī)作業(yè)面上鋪(換)填一層碎石土或建筑垃圾墊層。在地表打樁鋪填墊層,基坑開挖時(shí)又要挖除,會(huì)造成成本無謂的增加,更大的問題是在淤泥層開挖土方時(shí),因淤泥的蠕動(dòng)、流動(dòng),易造成管樁的傾斜、剪切破壞。要杜絕此類現(xiàn)象發(fā)生,常采用的方法有兩種:(1)先對(duì)場(chǎng)區(qū)軟土進(jìn)行地基處理,如,塑料排水+堆載預(yù)壓方案,對(duì)基坑底淤泥采用格柵狀攪拌樁加固方案,再在地表或坑底打樁。(2)先支護(hù)并開挖基坑至設(shè)計(jì)底標(biāo)高,然后往下?lián)Q填0.8m~1.5m厚的碎石土墊層,再進(jìn)行坑底打樁。在坑底打樁,還面臨邊樁施工工作面的問題。這些問題最好在設(shè)計(jì)中加以解決,但在樁基設(shè)計(jì)中解決似不合適,而基坑設(shè)計(jì)顯然就責(zé)無旁貸了。
1.1.3 土方
至于土方開挖工程,通常都沒有上升到設(shè)計(jì)的高度。普遍認(rèn)為土方開挖是個(gè)“力氣活”,而不是個(gè)“技術(shù)活”,一般僅在施工組織設(shè)計(jì)里面編制一個(gè)土方開挖方案即可。實(shí)際施工中,總包方往往選擇有當(dāng)?shù)刭Y源的土方老板分包,只要土方老板有足夠的挖機(jī)、車輛,能搞定交警環(huán)保即可,而土方老板則是從如何快速高效出土為衡量標(biāo)準(zhǔn),至于開挖方式是否按設(shè)計(jì)要求,有沒有對(duì)樁基或支護(hù)結(jié)構(gòu)帶來危害,則是他們?nèi)菀缀鲆暤膬?nèi)容,這恰恰是地下工程的一個(gè)重大誤區(qū)或“黑洞”,很多基坑或樁基出問題都是因土方開挖而起。
事實(shí)上,土方開挖是支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分,如邊坡放坡、土釘墻或錨桿施工分層開挖深度等,在設(shè)計(jì)圖紙中一般都會(huì)明確表達(dá),施工中需嚴(yán)格按圖施工。
1.1.4 基坑
同樣,在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中,一般只提供支護(hù)結(jié)構(gòu)的平面、剖面圖,并附上支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工要求的文字說明,至于樁基、土方施工對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的影響及克服,甚至對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)安全帶來的傷害及防范,則少有觸及。
基坑設(shè)計(jì)不僅要考慮諸多因素對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)帶來的影響,更要將樁基施工、土方開挖、地下主體結(jié)構(gòu)施工中可能出現(xiàn)的問題囊括進(jìn)來,通過基坑設(shè)計(jì)提前加以系統(tǒng)解決,從而為地下工程施工保駕護(hù)航。
地下工程難度大、風(fēng)險(xiǎn)高,涉及專業(yè)分包內(nèi)容多,施工工藝、工序多而復(fù)雜,這就要求相關(guān)施工單位能充分了解該地下工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求,充分領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖;了解必須達(dá)到的指標(biāo),必須規(guī)避的問題或隱患;了解各專業(yè)工程施工的時(shí)空關(guān)系、相互影響、相互鋪墊、相互制約及各工藝、工序如何緊密銜接。
地下工程施工前的設(shè)計(jì)技術(shù)交底原則上由業(yè)主方召集,設(shè)計(jì)、勘察、基坑專業(yè)設(shè)計(jì)單位、總包、專業(yè)分包出席。在此交底會(huì)上,應(yīng)突出基坑專業(yè)設(shè)計(jì)單位的核心地位。
施工單位需根據(jù)圖紙、技術(shù)交底精神,編制詳細(xì)施工組織設(shè)計(jì),重點(diǎn)理清各專業(yè)工程平行或交叉作業(yè)的時(shí)空關(guān)系。
以基坑設(shè)計(jì)為載體,本已規(guī)范了各專業(yè)工程施工順序及注意事項(xiàng),但施工中偏離主旨思想,各行其道者時(shí)有發(fā)生。往往是土方違規(guī)、野蠻施工的多。如,在邊坡開挖時(shí)不分層分段;在淤泥層開挖時(shí),勾機(jī)在邊坡上作業(yè),擠壓土體滑移,造成管樁傾斜;勾機(jī)抓斗快速擺動(dòng),碰壞管樁等,這些不良行為威脅基坑安全,損壞樁基礎(chǔ),導(dǎo)致成本上升,將直接影響項(xiàng)目有序推進(jìn)。因此監(jiān)理對(duì)現(xiàn)場(chǎng)行使檢察監(jiān)督,總包對(duì)各方矛盾分歧進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)顯得尤為重要。當(dāng)然把土方、樁基、基坑一起打包給一家基礎(chǔ)公司專業(yè)分包,也是系統(tǒng)處理地下工程的一種有效措施(合同措施)。
通過第三方監(jiān)測(cè),隨時(shí)掌握基坑位移變形情況,是基坑工程必不可少的一環(huán)。一旦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常,則需告知并詢?cè)O(shè)計(jì)處理意見,出現(xiàn)危及基坑安全的較大變形,則需啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案,召集多方討論確定方案,并立即付諸實(shí)行。
既然地下工程諸分項(xiàng)各自為政,而總包單位編撰的施工組織設(shè)計(jì)又缺乏專業(yè)性和權(quán)威性,那就應(yīng)該有一項(xiàng)專業(yè)設(shè)計(jì),除表達(dá)自身專業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容外,還應(yīng)充當(dāng)?shù)叵鹿こ谈鞣猪?xiàng)工程間相互聯(lián)系的紐帶。一方面規(guī)范和梳理各分項(xiàng)工程開展的技術(shù)要求、時(shí)空順序、協(xié)調(diào)配合關(guān)系,即如何有效而緊密銜接,從而達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu);另一方面規(guī)避因缺失的統(tǒng)籌可能帶來的效益損失,乃至質(zhì)量安全事故。這一角色非基坑設(shè)計(jì)莫屬。從系統(tǒng)大局著眼,統(tǒng)籌考慮基坑的設(shè)計(jì)對(duì)地下工程順暢運(yùn)行起著駕護(hù)航作用。
(1)土方放坡為支護(hù)結(jié)構(gòu)型式的一種,在場(chǎng)地條件允許的前提下,能放坡則優(yōu)先考慮放坡開挖方案。
(2)錨桿、土釘?shù)戎ёo(hù)結(jié)構(gòu),決定了土方開挖必須分層分段進(jìn)行,不得超挖。
(3)關(guān)于基坑邊緣承臺(tái)開挖:對(duì)密集承臺(tái)分布區(qū),基坑設(shè)計(jì)深度按原基坑深度加上承臺(tái)厚度考慮;對(duì)存在一定間距或稀疏承臺(tái)分布區(qū),則按原基坑深度設(shè)計(jì)考慮,但要求土方開挖中,對(duì)邊緣承臺(tái)跳挖,每挖好一個(gè)承臺(tái),則立即澆筑墊層、砌筑磚胎模。
(4)關(guān)于電梯井等坑中坑,原則上需設(shè)計(jì)有二次支護(hù)結(jié)構(gòu);對(duì)存在標(biāo)高顯著變化(如一、二層地下室)的臨界面,也需設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)。土方開挖時(shí),原則上先挖深坑、后挖淺坑。
(5)若在淤泥區(qū)坑底打樁,需對(duì)坑底淤泥換填1m~2m厚度,換填土有關(guān)參數(shù)、方式方法均應(yīng)在基坑設(shè)計(jì)中表達(dá)出來。
(6)巧用淤泥蠕變、流變特點(diǎn)。淤泥具有蠕變、流變特點(diǎn),這對(duì)邊坡穩(wěn)定是不利的,但發(fā)生蠕變、流變需要一定時(shí)間,假如在施工中,把時(shí)間控制得較短,不給蠕變、流變發(fā)生的機(jī)會(huì)或抗剪強(qiáng)度衰減很小,則設(shè)計(jì)勿需為此大費(fèi)周折。在淤泥區(qū)坑底換填土,只要換填及時(shí),則基坑計(jì)算深度勿需全部加上換填厚度。同理,對(duì)基坑邊緣的單個(gè)承臺(tái),采取隨挖隨澆墊層砌磚胎模的緊密工序,也不需增加基坑設(shè)計(jì)深度,但對(duì)于緊挨著或連片分布的邊緣承臺(tái),則需加大基坑設(shè)計(jì)深度。
(7)在淤泥區(qū)的基坑開挖,若原始地面標(biāo)高不夠,在基坑支護(hù)及地下室結(jié)構(gòu)完成,需回填土方時(shí),要避免因土方回填方式的錯(cuò)誤,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)形成水平推力而造成樁基的剪切破壞。
2.2.1 在自然地表施工樁基礎(chǔ)
原則上樁基施工在前,支護(hù)樁施工隨后。若先施工支護(hù)樁,在邊緣基礎(chǔ)樁施工時(shí),需考慮擠土效應(yīng)對(duì)支護(hù)(帷幕)樁的影響,尤其是帷幕樁強(qiáng)度低,易被擠壓破壞。因此,從樁基施工順序安排上,應(yīng)從基坑邊緣區(qū)向中間區(qū)推進(jìn),或從已施工支護(hù)(帷幕)樁的閉口側(cè)向尚未施工支護(hù)(帷幕)樁的開口側(cè)推進(jìn)。
2.2.2 在坑底施工樁基礎(chǔ)
在坑底施工樁基礎(chǔ)因其獨(dú)特優(yōu)勢(shì),而越來越受到基坑設(shè)計(jì)者親睞。但需考慮以下因素。
(1)受坑底作業(yè)面限制,邊樁需在自然地表先打。納入先打的邊樁范圍與施工工藝有關(guān),如靜壓樁機(jī)所需作業(yè)面較大,則靜壓樁機(jī)施工所需的最小寬度即為前期需先打的邊樁范圍。
(2)若坑底恰好處于淤泥層,則需對(duì)坑底表層1m~2m厚淤泥先換填碎石土,方能滿足樁機(jī)作業(yè)要求。在基坑設(shè)計(jì)深度上也需考慮換填土的厚度。
(3)在坑底施工錘擊樁,納入地表先施工的邊樁,除了需考慮錘擊樁樁機(jī)作業(yè)面寬度外,還需考慮錘擊振動(dòng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。
2.2.3 坑內(nèi)外均有工程樁的情形
因上部建筑分區(qū),經(jīng)常遇到坑內(nèi)坑外同時(shí)有工程樁的情形,這對(duì)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)帶來較大麻煩:一則坑外樁肯定會(huì)限制部分支護(hù)結(jié)構(gòu)型式的采用,如錨桿、放坡、占用寬度較大的重力式擋墻等;二則對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形提出更高要求,因?yàn)檩^大邊坡位移將會(huì)影響坑外工程樁的垂直度。
可用如下方案應(yīng)對(duì)。
(1)坑外樁先不打,待地下室土方回填后再打。
(2)若坑外樁范圍不大,可將坑外樁全部納入到基坑支護(hù)開挖范圍內(nèi),在坑底施打這些“坑外樁”,待地下室外剪力墻完成,先將坑外樁接長(zhǎng)至設(shè)計(jì)標(biāo)高,再回填土至相應(yīng)標(biāo)高。
(3)先在自然地表施工支護(hù)樁及坑外樁,支護(hù)樁采用剛性好、變形小、寬度不大的結(jié)構(gòu),甚至可考慮將坑外樁樁頂?shù)装逋庋?,與支護(hù)樁錨固成一體,可有效控制邊坡及坑外樁位移。
基坑設(shè)計(jì)還需考慮土方開挖對(duì)樁基礎(chǔ)的影響。尤其在淤泥區(qū)開挖土方,需考慮淤泥的流動(dòng)會(huì)推歪樁體或?qū)痘斐杉羟衅茐摹?/p>
2.3.1 基坑設(shè)計(jì)對(duì)水的考慮
南方地區(qū)受降水影響,地下水位變化較大。地下水水位過高對(duì)基坑工程有百害而無一利,事實(shí)上,很多基坑工程出事都是因水而起。水是基坑安全的頭號(hào)大敵。
若能降水或降低土層含水量,則土體物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)立刻大為改善。但降水對(duì)滲透性好的土層經(jīng)濟(jì)有效;對(duì)粘性土層,則降水是個(gè)漫長(zhǎng)的過程,而降低其含水量則更是件困難的事,需輔之以電滲、塑料排水板等法,性價(jià)比不高。
在基坑設(shè)計(jì)中,往往存在一個(gè)誤區(qū),就是地下水不應(yīng)流入基坑,需設(shè)置止帷幕將其拒之基坑外,止水帷幕的頂標(biāo)高,取決于豐水季水位高。這一理念勢(shì)必帶來基坑成本的增加及安全隱患的增大。萬物同理,疏通總比堵塞好。在不影響周邊環(huán)境的前提下,對(duì)地下水能降則降,水位高度能低則低。
基坑設(shè)計(jì)可考慮采用如下方法。
(1)在不影響周邊環(huán)境的前提下,坑外盡量降低地下水水位。設(shè)計(jì)上可通過坡頂放坡,并在坡面埋設(shè)泄水管,盡量降低止水帷幕樁頂標(biāo)高的方法實(shí)現(xiàn)。在此需特別強(qiáng)調(diào),泄水管的埋設(shè)要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求,確保真正起到泄水作用。
(2)做好地表截水、排水設(shè)施,避免雨水下滲。對(duì)邊坡出現(xiàn)的裂縫需及時(shí)修補(bǔ)。
(3)對(duì)周邊有給排水管、消防水管的邊坡,需嚴(yán)格控制邊坡位移,避免拉裂水管,造成動(dòng)水對(duì)邊坡的直接沖擊。
(4)注意水對(duì)砂層的掏蝕。在強(qiáng)透水性地層,不建議采用止水帷幕加放坡的方案,因?yàn)獒∧粷B漏將逐漸掏蝕坡體,而且很難發(fā)現(xiàn)滲漏點(diǎn),很難封堵,最后有可能使放坡體蕩然無存。
(5)若止水帷幕臨空面出現(xiàn)涌水、流砂現(xiàn)象,則采用先堵砂、后止水的方式;為堵住砂,則對(duì)涌水采用先疏后堵的方式。
(6)止水帷幕在坑底以下出現(xiàn)管涌現(xiàn)象,則可采用注漿加速凝劑等法封堵地下滲漏點(diǎn)。
(7)當(dāng)基坑底為飽和砂層時(shí),應(yīng)進(jìn)行抗管涌驗(yàn)算;當(dāng)基坑底位于承壓水之上時(shí),應(yīng)進(jìn)行抗承壓水驗(yàn)算。
(8)在基坑底也一樣,在成本可控的前提下,地下水位宜盡量降低,一則可增加被動(dòng)區(qū)有效土壓力,有利基坑穩(wěn)定;二則為坑底承臺(tái)、電梯井開挖等工序創(chuàng)造良好作業(yè)條件。
2.3.2 基坑設(shè)計(jì)對(duì)地下室結(jié)構(gòu)的考慮
基坑設(shè)計(jì)可根據(jù)地下室平面布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采用逆作法、中心島法等方法,這些方法充分表達(dá)了地下室結(jié)構(gòu)與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)如何融為一體,互相依靠、共同作用,從而滿足地下工程系統(tǒng)順利、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。
(1)用系統(tǒng)工程方法對(duì)待地下工程設(shè)計(jì)與施工,可達(dá)省時(shí)、省力、省錢的系統(tǒng)最優(yōu)效果。
(2)基坑設(shè)計(jì)可充當(dāng)?shù)叵鹿こ谈鞣猪?xiàng)工程間相互聯(lián)系的紐帶,規(guī)范和梳理了各分項(xiàng)工程的技術(shù)要求、時(shí)空順序及協(xié)調(diào)配合關(guān)系,對(duì)地下工程順暢運(yùn)行起著駕護(hù)航作用。