楊志勇

(山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西 太原 030032)

建筑土木工程必然涉及地下開挖環(huán)節(jié)，用于修建地基基礎(chǔ)，從而使地面上方的建筑體獲得足夠的支撐。在開發(fā)基坑的過程中，為了防止圍巖坍塌或是出現(xiàn)石塊下落的情況，需要設(shè)置支護(hù)系統(tǒng)，確保當(dāng)下及后續(xù)施工安全性。一般來說，施工人員需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合施工地區(qū)的地質(zhì)條件、硐室結(jié)構(gòu)、斷面尺寸等，選擇合適的基坑支護(hù)體系施工工藝。但在實(shí)際施工期間存在多種多樣的問題，值得重點(diǎn)分析。

1 基坑支護(hù)施工技術(shù)在建筑土木工程中應(yīng)用期間存在的問題分析

1.1 土層開挖和邊坡支護(hù)之間匹配度不足的問題

在建筑土木工程中，土層開挖與邊坡支護(hù)不匹配問題的具體表現(xiàn)為：1)在空間層面，可能受土方超挖或少挖影響，造成支護(hù)體系施工時(shí)缺少工作面；2)在時(shí)間層面，由于土方開挖過程中并未嚴(yán)格遵守施工順序，導(dǎo)致與支護(hù)體系施工銜接不暢，最終使相關(guān)工作面在空氣中暴露較多時(shí)間，嚴(yán)重影響了支護(hù)施工分項(xiàng)工程的進(jìn)展[1]。

1.2 邊坡修理未達(dá)設(shè)計(jì)要求規(guī)范的問題

如果采用機(jī)械設(shè)備開挖基坑，那么有可能出現(xiàn)的問題是，邊坡表面無法達(dá)到設(shè)計(jì)的平整度及順直度。此外，如果采用人工方式修整邊坡時(shí)，還會(huì)因環(huán)境條件限制導(dǎo)致無法深度挖掘。因此，在開挖基坑時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)提前做好準(zhǔn)備，盡量降低后續(xù)施工難度。

1.3 成孔注漿不到位或土釘錨桿受力不達(dá)標(biāo)的問題

基坑支護(hù)體系施工期間，由于施工人員并沒有對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的土體進(jìn)行較為詳細(xì)的勘查、分析，或是在注漿作業(yè)時(shí)出現(xiàn)并未將注漿管插到位、漿液的配合比不達(dá)標(biāo)、注漿壓力不足等情況，均有可能降低注漿質(zhì)量[2]。受此影響，后續(xù)進(jìn)行土釘、錨桿相關(guān)施工時(shí)，施工人員會(huì)發(fā)現(xiàn)抗拔力無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而影響支護(hù)工程的質(zhì)量。一旦上述情況發(fā)生，施工人員只能作二次處理，極有可能延誤工期。

1.4 噴射混凝土厚度及強(qiáng)度不足的問題

在拌制基坑支護(hù)體系澆筑用混凝土?xí)r，施工人員有可能對(duì)原材料把關(guān)不嚴(yán)，導(dǎo)致配料不準(zhǔn)確，造成混凝土強(qiáng)度未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。此外，在通過噴射方式澆筑混凝土的過程中，受強(qiáng)度不足的影響，基坑中的松散土體可能無法得到有效固結(jié)。由此造成的結(jié)果是，混凝土凝固一段時(shí)間之后，局部土體出現(xiàn)開裂、脫落、滑移的概率會(huì)大幅度提升，輕則導(dǎo)致支護(hù)體系出現(xiàn)裂縫，重則局部或整體坍塌，從而引起安全事故。

1.5 實(shí)際施工效果與設(shè)計(jì)效果差異過大問題

基坑支護(hù)體系實(shí)際施工效果與設(shè)計(jì)相差較大的問題通常出現(xiàn)在深層攪拌樁施工期間——所用漿體中的水泥含量較少，極易引發(fā)該問題。此外，如果基坑周邊區(qū)域堆載了大量物品，導(dǎo)致荷載量嚴(yán)重超過設(shè)計(jì)允許值，同樣會(huì)引發(fā)上述問題。

1.6 土強(qiáng)度指標(biāo)選擇不準(zhǔn)確問題

在施工中發(fā)現(xiàn)，即使基坑穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果較為精確，但所選取的土的強(qiáng)度指標(biāo)并不恰當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致后續(xù)施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。比如有些技術(shù)人員在施工前的勘查作業(yè)期間，未能根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的勘查方法，得出的評(píng)估結(jié)果并不可靠。最常見的問題是，基坑及附近環(huán)境遭遇降水之后，技術(shù)人員基于總應(yīng)力法，對(duì)基坑邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了可靠計(jì)算，該過程中有關(guān)土的強(qiáng)度指標(biāo)基于直剪試驗(yàn)獲得。后續(xù)針對(duì)其他土進(jìn)行勘查、計(jì)算時(shí)(如針對(duì)具有較強(qiáng)透水性的土進(jìn)行計(jì)算)，由于快剪與不排水的條件差別比較大，如果依然采用相同的方式，獲得的結(jié)果的準(zhǔn)確性必然存在偏差[3]。

2 提高基坑支護(hù)技術(shù)在建筑土木工程中應(yīng)用水平的有效措施

2.1 根據(jù)建筑土木工程實(shí)際情況，科學(xué)選擇基坑支護(hù)形式

在建筑土木工程中，若要提高基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用水平，首先要求技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)選擇支護(hù)形式。幾種常見的基坑支護(hù)形式特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)如下。

1)重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)。又稱為水泥土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，主要由水泥土攪拌樁(即深層攪拌樁)組成重力式圍護(hù)墻。攪拌樁到位之后，應(yīng)以水泥作為固化劑，從而形成基坑支護(hù)墻體。這種基坑支護(hù)形式一般應(yīng)用于深度超過6m的基坑中，側(cè)壁安全等級(jí)一般需要設(shè)定為一級(jí)、二級(jí)，地基土的承載力應(yīng)當(dāng)超過150kPa。由水泥攪拌樁組成的水泥支護(hù)土墻的優(yōu)點(diǎn)是：在坑內(nèi)無其他支撐結(jié)構(gòu)的情況下，機(jī)械設(shè)備的挖土速度較快，形成的墻體具有較強(qiáng)的擋水防滲功能，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)。缺點(diǎn)在于，墻體厚度較大，施工難度隨著基坑深度增加而加大，容易受自然環(huán)境限制。

2)高壓噴射螺旋樁。這種基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的原理是，借助鉆機(jī)將旋噴注漿管、噴頭鉆到樁底設(shè)計(jì)高程，之后將預(yù)先配置完成的漿液經(jīng)由高壓裝置，從注漿管邊的噴嘴中以極高速度噴射而出，從而達(dá)到破壞土體的目的。而在噴射過程中，鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊升高，會(huì)令漿液與土體充分?jǐn)嚢?，最終在土中形成具有一定直徑的柱狀固態(tài)結(jié)構(gòu)，能夠極大地提升地基的穩(wěn)固程度。這種基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，施工過程中占地面積較小、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)有較大的振動(dòng)，故造成的噪聲較低。但缺點(diǎn)在于，施工成本較高，容易污染環(huán)境，適用范圍較小[4]。

2.2 幾種基坑支護(hù)施工技術(shù)的要點(diǎn)分析

2.2.1 重力式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝分析

1)水泥土攪拌樁施工設(shè)備。重力式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工期間，所使用的設(shè)備為深層攪拌樁基機(jī)組，構(gòu)成的工件包括主機(jī)(即深層攪拌機(jī))、機(jī)架/灰漿攪拌機(jī)、集料斗、灰漿泵、貯水池、冷卻水泵、道軌、導(dǎo)向管、電纜、輸漿管、水管等。其中，深層攪拌機(jī)常用的機(jī)架共有塔架式、桅桿式、履帶式三種形式，施工人員應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合適的機(jī)架，從而達(dá)到提高施工效率及質(zhì)量的目的。

2)水泥土攪拌樁施工工藝。澆筑水泥攪拌樁時(shí)，可采用的工藝有兩種。①“一次噴漿，二次攪拌”；②“二次噴漿，三次攪拌”。具體選用哪一種工藝，應(yīng)根據(jù)水泥摻入比及土質(zhì)情況而定。如果水泥摻加量較小且施工地區(qū)地下土質(zhì)較為松散時(shí)，可采用第一種工藝；如果摻入水泥量較大且地下土質(zhì)整體較為緊實(shí)，則應(yīng)選用第二種工藝。如圖1所示為“一次噴漿，二次攪拌”施工工藝的流程圖。具體的施工順序?yàn)椋孩僮龊盟嗤翑嚢铇兜亩ㄎ蛔鳂I(yè)；②借助設(shè)備進(jìn)行預(yù)埋下沉作業(yè)；③提升噴漿攪拌作業(yè)；④重復(fù)下沉攪拌作業(yè)。上述第二種施工工藝從原理上來看與第一種并無本質(zhì)差異，只是在噴漿及攪拌作業(yè)次數(shù)方面存在差異。具體來說，增加一次重復(fù)提升攪拌及重復(fù)下沉攪拌作業(yè)，之后便可等待成樁，結(jié)束施工。

3)高壓噴射旋噴樁施工工藝。高壓噴射旋噴樁施工的主要流程如下：①常規(guī)進(jìn)行樁位測(cè)放作業(yè)；②將引孔鉆機(jī)布置在合適位置并進(jìn)行開孔檢查試驗(yàn)，確定無誤后準(zhǔn)備正式鉆孔；③進(jìn)行鉆進(jìn)成孔作業(yè)；④對(duì)孔進(jìn)行清潔作業(yè)——做好換漿清渣作業(yè)；⑤轉(zhuǎn)移鉆機(jī)，在當(dāng)前鉆孔插入高噴管，之后啟動(dòng)空壓機(jī)送風(fēng)、啟動(dòng)高壓泵送水，完成試噴檢查試驗(yàn)；⑥完成漿液的配制后，通過泵送方式泵入孔中。高噴作業(yè)期間應(yīng)注意監(jiān)測(cè)高噴參數(shù)；⑦持續(xù)進(jìn)行回灌作業(yè)，確?？變?nèi)保持滿漿狀態(tài)[5]。

4)水泥土攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分析。完成水泥土攪拌樁施工之后，施工人員應(yīng)按照下列標(biāo)準(zhǔn)及方法檢驗(yàn)施工質(zhì)量。其一，主要質(zhì)量控制項(xiàng)目。共包含四項(xiàng)內(nèi)容。①水泥及外摻劑的質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，比對(duì)產(chǎn)品合格證書，必要時(shí)進(jìn)行抽樣檢測(cè)；②水泥用量，應(yīng)基于流量計(jì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)照參數(shù)指標(biāo)；③樁體強(qiáng)度，應(yīng)按照規(guī)定方法，檢查是否符合設(shè)計(jì)要求；④地基承載力，質(zhì)檢方法與樁體強(qiáng)度檢測(cè)完全相同。其二，一般質(zhì)量控制項(xiàng)目。①樁頭提升速度。施工人員應(yīng)測(cè)量水頭上升距離及時(shí)間，具體標(biāo)準(zhǔn)為不高于每分鐘0.5m；②樁底標(biāo)高，主要測(cè)量機(jī)頭深度，與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的偏差上下限均為200mm；③樁頂標(biāo)高，應(yīng)使用水準(zhǔn)儀(需要注意，最上部500mm不應(yīng)計(jì)入)，與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的偏差上限不應(yīng)超過100mm，偏差下限不應(yīng)超過50mm；④樁位偏差，應(yīng)直接使用鋼尺測(cè)量，不能超過50mm；⑤樁徑，同樣應(yīng)該使用鋼尺直接測(cè)量，偏差不能超過樁徑的4%；⑥垂直度，應(yīng)使用經(jīng)緯儀設(shè)備測(cè)量，角度偏差不能超過1.5%；⑦搭接質(zhì)量，使用鋼尺直接測(cè)量，誤差不能超過200mm。

5)針對(duì)水泥土攪拌樁特殊工藝或關(guān)鍵控制點(diǎn)的控制措施，在水泥土攪拌樁施工期間，針對(duì)特殊工藝、關(guān)鍵控制點(diǎn)的控制要素如下：其一，針對(duì)樁徑、攪拌的均勻性，應(yīng)在成樁3d之內(nèi)，使用輕型動(dòng)力觸探設(shè)備，對(duì)每米樁身的均勻性進(jìn)行檢查；在成樁7天后，還應(yīng)采用淺部開挖樁頭的方法，進(jìn)行全面檢查。其二，針對(duì)水泥土攪拌樁整體承載力進(jìn)行檢查時(shí)，可開展復(fù)合地基載荷試驗(yàn)、單樁載荷試驗(yàn)。具體要求是：樁身強(qiáng)度達(dá)到試驗(yàn)載荷條件后方可開展，且一般在成樁28d后為最佳開展時(shí)間。每一次開展載荷試驗(yàn)時(shí)，抽檢的樁數(shù)應(yīng)達(dá)到總樁數(shù)的0.5%～1%之間，最少值不能低于3個(gè)。

2.2.2 土釘墻支護(hù)施工要點(diǎn)分析

1)土釘墻的組成。其中從左向右分別是土釘剖面、土釘面層噴錨、土釘節(jié)點(diǎn)。這種基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要原理是，在基坑開挖期間，施工人員應(yīng)將具有較大密度的細(xì)長(zhǎng)桿件釘置于原位土體中，之后在坡面上噴射鋼筋網(wǎng)混凝土面層。通過這種方式，土釘、土體、混凝土面層會(huì)形成具有較強(qiáng)復(fù)合性的土體，該土體具有較強(qiáng)的自穩(wěn)定性，從而達(dá)到支護(hù)目的。土釘墻指數(shù)體系一般適合應(yīng)用于地下水位較低、粘性土及粉性土含量達(dá)到30%的沙土邊坡。此外，土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)還適合應(yīng)用于深度不大的基坑之中。

2)土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)施工流程如下：其一，施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)前期地質(zhì)勘查結(jié)果，對(duì)施工范圍內(nèi)的開挖高度進(jìn)行劃分。其二，施工人員應(yīng)當(dāng)在開挖土方的過程中注意修整邊坡，盡量為后續(xù)施工提供更大的便利性。其三，完成基坑開挖作業(yè)之后，應(yīng)在邊坡初步噴灑底層混凝土，之后在混凝土層上鉆設(shè)釘孔并做好土釘安裝作業(yè)，隨即注漿。其四，注漿作業(yè)完成后，施工人員應(yīng)當(dāng)立刻掛上鋼筋網(wǎng)，之后將土釘尾部焊接牢固。其五，開展泄水管安裝作業(yè)，之后再次在邊坡噴混凝土，達(dá)到設(shè)計(jì)厚度后停止。

2.2.3 排樁墻支護(hù)施工要點(diǎn)分析

排樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)同樣是較為常見的基坑支護(hù)形式，主要應(yīng)用于無法放坡或受場(chǎng)地條件限制而無法設(shè)置攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的建筑土木工程之中。通常情況下，如果基坑開挖深度達(dá)到6m但并未超過10m時(shí)，即可采用這種支護(hù)形式。一般來說，排樁墻支護(hù)施工流程如下：其一，應(yīng)注意從斷面兩側(cè)相向、并進(jìn)施工，且應(yīng)采用間隔跳打法，確保樁施工間距至少達(dá)到3m。其二，為了在施工期間避免出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致鄰近孔出現(xiàn)塌孔或降低已經(jīng)澆灌的混凝土強(qiáng)度的情況，施工人員必須注意監(jiān)測(cè)鄰近孔碇的抗壓強(qiáng)度，確保具體參數(shù)達(dá)到2.5MPa之后，方可在當(dāng)前位置進(jìn)行挖孔作業(yè)。

2.2.4 擋土灌注樁支護(hù)施工要點(diǎn)分析

如果選用擋土灌注樁支護(hù)形式，則應(yīng)注意下列事項(xiàng)：1)在開挖作業(yè)之前，必須在基坑周圍設(shè)置混凝土灌注樁，但樁的排列形式不止一種，可以是間隔式，可以是雙排式，也可以是連續(xù)式；2)施工人員需要在樁頂設(shè)置混凝土連系梁，或是錨樁、拉桿等構(gòu)件；3)基坑深度應(yīng)該超過6m，總體開挖面積應(yīng)該較大；4)基坑開挖過程中不得放坡，周邊地下環(huán)境不得存在其他建筑物的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)；5)如果環(huán)境條件較為復(fù)雜，必要時(shí)還可以將擋土灌注樁與土層錨桿支護(hù)形式相結(jié)合，形成更加牢固的基坑支護(hù)體系。

3 結(jié)語

基坑支護(hù)是建筑土木工程中不可或缺的重要組成部分，是決定后續(xù)施工能否正常進(jìn)行的核心因素?；诖?，施工人員必須對(duì)該項(xiàng)工程予以重視，盡量提高土層開挖與邊坡支護(hù)之間的匹配度、使邊坡修理達(dá)到設(shè)計(jì)要求。只有首先解決基礎(chǔ)問題，才能搭配合理的施工工藝，最終全方位提高基坑支護(hù)質(zhì)量，確保后續(xù)施工的安全性。