深基坑坑底地基承载特性检测方案的优化

尹剑

摘 要：深基坑属于危险性较大的分部分项工程。在深基坑施工过程中，一般深度超过5米或地下室三层以上，采用的支护结构是临时的。因此施工存在很大的风险，必须采取有效的方案对地基的承载特性进行检测，并采取相应的措施来防范施工风险，确保施工工程在较为安全的环境下进行。本文针对深基坑相关工程案例进行分析，提出了深基坑坑底地基承载特性检测方案的优化措施。

关键词：深基坑;地基承载特性;检测方案

随着我国城市中高层、超高层建筑项目越来越多，一些施工项目因地基地质条件较好，采用人工或天然地基作为基础持力层设计成独立基础或筏板基础，不仅有效的节约了工程的造价，还可以有效的缩短建设工程的地基施工工期。但很多项目的天然地基承载特性由于没有有效的检测和验证手段进行验槽和验收，导致很多建筑项目竣工后出现严重的质量问题，如不均匀沉降、沉降量过大、开裂、倾斜等现象。使工程项目的整体质量难以得到有效的保障。因此，地基承载特性检测对于建筑工程项目的质量控制有着非常重要的作用。深基坑工程一般底面积在27m2以内，开挖深度超过5m或地下室3层以上，或深度未超5m，但地质条件和周围环境及管线复杂的工程。下面本文以某建筑项目的深基坑工程施工为例，探讨深基坑坑底地基承载力特性的检测方案的优化设计。

一、工程概况

该工程为住宅建筑项目。主楼建筑层数为地上13层，地下2层。该建设项目的深基坑开挖深度约为9米，地下一层5m，地下二层近4m。裙房地下一层3.6m，地下二层3.8m。建筑基础形式为桩基加阀板的形式，结构形式为框架-剪力墙结构。工程建设参与方包括酒店、设计研究院、地质工程勘察院、工程建设监理公司、建设施工单位等。工程总体占地面积达6899m2。主楼改造面积2448m2。本工程为地下二层框架-剪力墙结构，安全等级二级。主楼抗震等级为一级。主楼基础底板结构标高-9.9m，板厚1.45m，板底相对标高-11m。工程维护结构为钻孔灌注桩结构，支撑为竖向二道钢筋混凝土水平支撑。该工程基坑东侧和北侧为住宅区，距给水管15m。南侧和西侧为主干道，周围有高压电缆、污水管、雨水管等地下设施。基坑场地较为平整，根据实地勘测，基坑地质主要为粘性土和粉性土构成，地基土属于第四世纪全新及晚更新世沉积物。地下水主要为大气降水形成的潜水，水位随季节变化而变化。基坑存在承压水层，开挖后有承压水突涌的可能性。应采取相应的降水措施。

二、综合检测试验方案的优化

（一）選定试验方法、试验数量及试验承压板

根据该工程的特点，地基承载特性检测可采用载荷试验的方法。这种方法不受土层和岩层的类别的限制，虽然比较耗费时间，但却是最为直接、可靠的地基承载力特性的检测方法。地基载荷试验可分为岩基、浅层平板和深层平板等几种载荷试验方法。岩基载荷试验适用于确定完整或者破碎岩石地基的承载力和变形参数;浅层地基载荷试验适用于浅层地基土、破碎岩石地基的承载力和变形参数的检测;深层地基土和大直径桩端土的承载力和变形参数用深层平板载荷试验检测。相关建筑地基检测标准规定，每500m2不应少于一点，总试验点应不少于三点。所以本工程地基检测数量选取三点进行检测。检测试验的承压板的尺寸对深度的影响也不同。一般承压板的尺寸越大，影响的范围就越深。所以承压板尽量选取尺寸和面积较大的，但要根据现场的实际条件和设备对承压板的尺寸进行确定，把试验荷载控制在可控范围之内。承压板的面积不能小于0.25m2，而且要满足试验中对刚度和强度等方面的需求。

（二）设计反力装置

在载荷试验中，一般由反力装置提供桩基或复合地基上的荷载。反力装置的设计是否合理，直接影响试验的成本、整个过程成功与否以及结果的准确性。载荷试验的反力装置主要有锚桩横梁反力装置、地锚反力装置、压重平台反力装置和锚桩压重平台联合反力装置。锚桩横梁反力装置是将对称的锚桩用锚筋与主梁或次梁连接，由锚桩提供反力。在试验过程中锚桩容易拔断造成经济损失;压重平台反力装置需要堆载钢锭、钢筋、混凝土预制块、水箱等重物;锚桩压重平台联合反力装置在试验过程中安全性难以保证，容易引起锚桩的震动和反弹。本工程主要选取地锚反力装置，因为该装置安装简单、设备小巧，且成本较低。设计的地锚反力装置采用四根锚杆对称布设于试点中心的两边。为了降低沉降或隆起对试验结果的影响，将锚杆与承压板的距离设置为大于2m。试验前应提前仔细选择地锚的施打地点，地锚地点的选取对试验结果有着重要的影响。要确保选取的地点安全可靠，并能保证试验结果的准确性。在试验工作开展前要注意试验人员应做好相应的防护措施，保证试验的安全进行。

（三）优化后的综合检测试验方案

载荷试验的地锚施打地点要进行测量放样，并进行清晰明确的标注。根据试验要求将试验点的基坑开挖到指定的高度后，保持基坑湿度和结构等各项数据不变。为了保持基坑的湿度可以铺一层薄薄的水泥浆。并按照相关的施工要求和施工工艺在试验点中心周围对称排列并施打地锚。地锚要高出地面1.5m并应用螺栓或者其他方式将锚头与实验设备相连接和固定。等到浆液强度达到设计标准后，才可以进行相关的试验。为了确保试验的准确性和可靠性，试验所用的设备使用前要进行调试，保证其精度和测量误差满足试验的标准要求。同时量程也要大于最大加载量的3倍。常规油压千斤顶即可满足相关的设计要求。为了避免使用混凝土块后增加钢梁的整体重量，可选用重量较轻的反力钢梁，这样既能够满足试验受力需要的强度和刚度，也便于钢材的运输和现场吊装施工。深基坑由于地处主干道周围，所以试验和施工要避开早晚高峰期，并安排吊车停靠在深基坑边上的城市主干道边。先用粗砂将深基坑坑底垫平，再应用吊车将试验所需的各种重型设备、钢梁、支撑结构等吊设在坑底。然后应用相关施工设备将试验设备架设就位。用钻孔设备在试验点打四个桩孔，将基准桩放入桩孔中并与承压板进行固定。将基准梁架设在基准桩上。试验应用相关的仪器自动加载和采集试验数据。试验人员根据相应的数据进行荷载换算。试点的沉降量由位移传感器自动测量得出。在检测仪器投入试验前要对仪器进行仔细的检测，确保仪器的精度满足相关规定的检测要求。试验的相关标准和结果的评定均根据《建筑地基检测技术规范》中的内容来进行分析确定。试验人员要严格按照相关的试验规程进行操作，严禁私自改动试验流程和操作步骤。当承压板周围明显从侧向挤出、沉降量明显增大时，即可终止加载试验。

（四）试验结果分析

采用优化后的综合检测试验方案进行试验，大大提高了试验结果的准确性和试验的成功率。没有出现试验未完成地锚就被拔出的现象。由于试验点不少于三点，所以要对所有试验点的检测结果进行综合汇总分析。各个试验测值的极差不能超过平均值的30%。并取此平均值为该土层或岩层的地基承载力特征值。根据试验结果分析，各个试验点得出的数据在最大沉降量、残余变形、最大试验荷载、设计地基承载力特征值等方面都存在明显的差异。但平均值均符合相关试验标准的要求。综合分析试验结果，该工程项目的地基承载力特征值符合地质勘探报告提供的相关数据，满足该工程的质量设计要求。

综上所述，技术人员应根据基坑的实际情况，利用施工企业现有的相关设备，对深基坑坑底承载力特性检测方案进行优化设计，使检测结果更为精准，实现深基坑检测的各种需求。同时，采用地锚反力装置进行检测，能够节省检测的时间和费用，并适用于多种地形的检测试验，值得在深基坑坑底承载力检测试验项目中大力的进行推广。