城市狭窄空间敏感环境下深基坑支护技术的应用与研究

2018-01-26张志勇

中华建设 2018年8期

张志勇

城市人口的快速增长加剧了城市建筑土地资源的稀缺程度。这种现象在经济发达城市更加严重。为了满足人们在居住、活动等方面的需求，城市中的高层建筑、超高层建筑数量变得越来越多。建筑高度及施工环境的特殊性对建筑基础的稳定性提出了较高的要求。对此，可将深基坑支护技术用于高层建筑及超高层建筑的实际施工中。

一、城市狭窄空间敏感环境深基坑施工的难度

城市狭窄空间敏感环境深基坑支护施工的难度主要体现在以下几方面：

1.施工场地尺寸制约方面

城市狭窄空间敏感环境是指，工程项目所处区域周边配套设施较为成熟，既有建筑物、道路密集，项目周围的预留空间较为狭窄，且地质环境相对复杂。在深基坑支护施工过程中，场地的狭窄尺寸及特殊地质条件不利于施工的顺利展开，且难以保障施工安全。

2.破坏既有建筑物风险方面

与其他工程项目相比，深基坑支护施工中的基坑开挖环节更容易威胁周围建筑物基础的稳定性，其导致周围建筑物损坏的风险相对较高。而对于施工单位而言，周围建筑物一旦遭到破坏，可能引发极大的经济损失。

二、城市狭窄空间敏感环境下深基坑支护技术的应用流程

这里主要从以下几方面入手，对城市狭窄空间敏感环境下深基坑支护技术的应用流程进行分析：

1.前期测量方面

基于城市狭窄空间敏感环境下的深基坑支护施工的前期测量主要包含布设平面控制网及高程测量2项工程。其中，平面控制网的布设应遵循高精度控制低精度原则，先从整体角度做好基本工作，然后逐一对平面控制网内部的各个要点进行布设。

例如，某基于城市狭窄空间敏感环境的深基坑支护工程采用如下方法开展平面控制网的布设工作：第一，初级控制法。于建设中路、平安街之间的施工现场区域共设定20个控制点，作为整个工程项目观测深基坑变形、沉降的依据。第二，二级控制法。在初级控制网等的基础上，以稳定性为敏感环境施工现场的控制点选择标准，并判断所选控制点的精度是否符合平面控制网的布设要求。最终选出63个二级平面控制点，建立深基坑支护的二级平面控制网。

在深基坑支护工程中，高程点多由业主提供。但高程点复核工作无法满足深基坑支护施工的便捷性要求，因此在实际施工过程中，施工单位通常需要对高程点进行引测。例如，某超高层深基坑支护工程按照如下流程开展高程引测：首先，对所有高程点进行联测，确认施工现场的水准点是否出现变化。其次，运用DSZ2型号水准仪向深基坑内传递，按照3～5个水准点/开挖层的方式逐步完成水准点的传递工作。传递完成后，利用专业校验工具进行校核，确保工程三点较差＜3mm。标高基准点取平均值。最后，保持钢尺零端处于下方，将其悬挂于施工现场，以测量标高参数。本工程基坑开挖大面开挖深度为15.2m，按照65m/个的频率于现场护坡上设置高程点，并以宽150mm、高300mm的竖直混凝土平面标记各处标高点。

2.土方开挖方面

土方开挖是深基坑支护施工的基础环节，同时也是城市狭窄空间敏感环境下施工的主要难点部分。

土方开挖施工主要包含以下几个部分：

第一，坡道开挖施工。坡道是确保深基坑支护施工顺利进行的基础。通过对当前建筑工程施工的分析可知，坡道开挖施工多采用多坡道联合模式。以某超高层建筑工程为例，其采用主坡道+护坡模式，主坡道有效程度7.2m，其两边护坡放坡比例为1∶1.25。坡体表面选用C30钢筋混凝土及1200mm厚度的砖渣为铺设材料。护坡采用C20混凝土及钢筋作为坡面的保护材料。

第二，边坡支护施工。目前深基坑支护施工中常用的边坡支护形式以锚插钢筋形式、坡道侧坡形式为主。其中，锚插钢筋法的施工流程为：事先于边坡表面做出一定数量的孔洞，于成孔后将适宜尺寸的锚插筋锚入坡面土体中，并于横向方向布设一定数量的锚插筋及圆钢（压筋）以提高边坡的稳定性。而坡道侧坡法的施工流程则为：根据既定要求休整边坡，锚插钢筋后，妥善铺设一定数量的钢筋网片，进行隐检，与坡面喷混凝土，经过一段时间的养护后方可验收。

为了保障深基坑支护施工安全，基于城市敏感环境狭窄空间的土方开挖施工应注意以下几个问题：第一，秉承先撑后挖原则进行施工，以防出现土方坍塌，威胁周围建筑物基础的稳定。第二，以盆式开挖法开展深基坑第一道支撑下的土方部分，确保深基坑周围边坡留土＞10m。

3.降排水施工方面

敏感环境增加了深基坑支护降排水施工的难度。深基坑支护施工现场的降排水工作多借助降水井、疏干井、降水井、深水泵完成。

降水井作为其中的主要部分，其施工要点主要包含成井施工、降水井保护施工、维持施工以及封井施工。在成井施工中，施工单位需要根据既定的疏干降水深度目标（最大深度）制定施工流程，采用适宜的方法保障深基坑支护施工质量。例如，某施工单位将降水井成井施工流程设计为：第一，由钻机于施工现场进行定位，初步布设现场降排水网络。第二，冲击成孔，并对滤水管进行包扎。第三，将井管布设于现场各个位置中，并向内填入粘土球及砂砾等物质，以确保降水井的稳定。

目前深基坑支护施工多采用搭设灯笼架的方式，固定并保护降水井，以防深基坑支护施工现场水量过高影响施工。而降水井的维持工作则需安排专人负责。例如，某施工单位专门为降水井维持工作配置3名施工人员实施倒班管理，并按照每日3次的频率，定期检查现场各降水井的开启状况，以确保降水效果符合深基坑支护施工要求。

降水井封井施工的目的为：避免承压水通过井壁涌出，阻碍深基坑支护施工的顺利进行。常用的封井方法为混凝土联合钢管法，同时，为避免底板渗水，施工单位还应于二者之间设置止水带，最后以钢板封住管口。

三、城市狭窄空间敏感环境下深基坑支护施工的监测

为了保障深基坑支护施工的安全，城市狭窄空间敏感环境下的施工应注重监测技术的应用：

1.监测方法

监测方法是指，利用施工现场预先布置好的各控制点及监测设备，动态评估深基坑支护施工过程中各区域的沉降状况及变形状况，以保障施工安全。第二，现场巡视监测。这种监测方法属于传统监测方法，其监测区域以深基坑支护施工现状、支护结构（评估是否存在管涌、边坡滑移、止水帷幕渗水等）及现场周围环境3种。第三，土体深层位移监测。该方法监测目的的实现主要通过测斜仪来完成，即按比例将现场土体不同深度（于水平方向）的位移转化成变化曲线。第四，水平位移监测。该监测法多通过前方交会法完成。

2.监测要点

城市狭窄空间敏感环境下的深基坑支护施工监测要点主要包含以下几种：

第一，深基坑周围载荷监测。如深基坑周围载荷超限，将直接影响深基坑稳定性。监测内容包含：评估深基坑3m半径范围内是否存在重型车辆；基坑1m内是否停放车辆及相关物品；分别于雨天前后评估深基坑周边土体状况，严防坍塌。第二，深基坑周围防护。为确保深基坑支护作用的正常发挥，可于深基坑周边500m区域设置防护，并以适宜数量的横杆、立杆进行防护。第三，深基坑支护现场防火。动态监测工程木料堆场的环境状况，严禁堆场使用明火或施工人员吸烟等。此外，为了预防火灾的发生，相关部门还应该做好各类消防设施的采购及检查工作，严格执行施工现场的各项安全管理条例，全面杜绝火灾的发生。