摘要:隨國民經濟持續(xù)快速發(fā)展,基坑支護工程項目也持續(xù)增加,并向大、深發(fā)展。在過去的施工過程中出現(xiàn)了很多質量事故,由施工質量問題引起的質量事故占了全部的近50%。如何預防基坑工程施工質量問題,本文介紹了基坑支護工程的主要施工技術和特點,在分析施工質量問題原因的基礎上,提出了主要從組織方式和過程控制兩個控制施工質量,希望能對基坑施工質量控制有參考作用。
關鍵詞:基坑支護; 施工; 技術; 質量
Abstract: With the rapid economic development, the foundation pit engineering project also continues to increase, and larger and deeper. In the past construction, there are many quality accidents, among which has nearly 50% caused by the construction quality problem. How to prevent quality problems of foundation pit engineering construction is the task of the paper. Therefore, this paper introduces the main construction technology and characteristics of foundation pit engineering, and on the basis of the analysis of the causes of construction quality problem, puts forward the main measures to control the quality from the organization ways and process control, hoping to have reference value for foundation pit construction quality control.
Key words: foundation pit supporting; construction; technology; quality
中圖分類號 :TV551.4 文獻標識碼: A 文章編號:
1 前言
隨著我國國民經濟持續(xù)快速發(fā)展,城鎮(zhèn)人口迅速增加,根據(jù)《中國城市發(fā)展報告(2011)》顯示,2011年,我國城鎮(zhèn)化率已經達到51.27%,城鎮(zhèn)人口首次超過農村人口,達到6.9億人,并仍有20年的高速發(fā)展時期。城鎮(zhèn)人口的迅速膨脹,城市建設也必然迅速發(fā)展,城市建設土地成為保貴資源,于是向空中發(fā)展、向地下要空間就成為建設的趨勢。目前,深基坑面積越來越大,例如天津市117大廈基坑面積9.6萬m2,上海虹橋綜合交通樞紐工程開挖面積達35萬m2;基坑深度也越來越深,例如天津津塔挖深23.5m,上海世博500kV地下變電站挖深34m。基坑設計方案越來越難,施工技術水平要求越來越高。在基坑施工過程中,因為各種原因,出現(xiàn)了一些質量事故,2007年建筑研究科學院對243個基坑安全事故進行了調查分析,其結果見表1。從表1中可以看出,出現(xiàn)事故最多的是施工方面的原因,占了總數(shù)的近50%,這還不包括漏水、較大變形等常規(guī)質量問題,可見,施工質量是影響基坑安全至關重要的因素,應引起足夠重視。如何提高基坑施工質量管理水平,減少和消除因施工引起的質量事故?是一個值得認真探討和總結的問題。
表1 基坑事故原因統(tǒng)計表
事故原因 |
勘察 |
設計 |
施工 |
監(jiān)理 |
建設方 |
規(guī)范 |
出現(xiàn)頻率 |
12 |
124 |
146 |
7 |
20 |
2 |
比例(%) |
3.9 |
39.9 |
46.9 |
2.3 |
6.4 |
0.6 |
2 基坑支護工程主要施工方法及特點
2.1 基坑支護工程主要施工方法
國內深基坑支護型式主要有水泥土重力式擋土墻、復合土釘墻、排樁和地下連續(xù)墻結構,相應的施工方法有深層攪拌法、高壓旋噴法、混凝土灌注樁、地下連續(xù)墻等。支撐結構主要有內支撐法、土釘和錨索(桿)。這些施工方法分別有自己的適用條件,可根據(jù)工程地質與水文地質、周邊環(huán)境、開挖深度、施工季節(jié)等條件選擇使用。
(1)深層攪拌法。深層攪拌法是通過攪拌頭強制將軟土和水泥漿攪拌在一起,水泥固化后形成一定強度的樁體。在基坑中常單獨作為基坑的止水帷幕,也作為重力式擋土墻的擋土結構。目前,深層攪拌法適用于一般軟土地層,具有速度快、經濟性好的優(yōu)點。主要施工方法有兩軸攪拌法和三軸攪拌法。
(2)高壓旋噴法。高壓旋噴法是通過高速噴射流來切割土體并使水泥與土攪拌混合,形成水泥土體加固的方法。旋噴樁在基坑中的應用主要為基坑的止水帷幕,還可以作為重力式擋墻的擋土結構或在旋噴樁中插入型鋼的樁體。高壓旋噴法適用于粗顆粒砂礫性土,也可適用于黏性土等各種土質,現(xiàn)在主要應用兩管法和三管法。
(3)混凝土灌注樁施工。使用適宜的鉆機,采用泥漿護壁預先鉆出一定直徑的孔,然后采用導管法澆筑高流態(tài)混凝土,形成混凝土樁體的施工方法。樁基在基坑中常用作擋土結構,還可以咬合樁的形式止水和擋土。混凝土灌注樁適于各種地層。由于基坑工程均位于繁華鬧市區(qū),排漿比較困難,所以主要施工方法為旋挖法。
(4)地下連續(xù)墻施工。地下連續(xù)墻是在松散透水地基中以泥漿固壁連續(xù)造孔成槽,在泥漿下澆筑混凝土起防滲作用的地下連續(xù)墻,也可在槽中下設鋼筋網片,形成具有防滲和擋土雙重功能的地下連續(xù)墻。地下連續(xù)墻施工技術復雜,成本較高,因此在基坑很深(超過10m)、或鄰近區(qū)域建筑物保護或基坑變形要求較高、或基坑對防滲要求較高時,才使用地下連續(xù)墻結構。地下連續(xù)墻一般地層均能適用。施工方法以抓斗和雙輪銑為主。
(5)錨桿(索)施工。錨桿(索)是將受拉桿(索)的一端(錨固段)固定在穩(wěn)定地層中,另一端與工程構筑物相聯(lián)結,用以承受由于土壓力、水壓力等施加于構筑物的推力,從而利用地層的錨固力保持構筑物的穩(wěn)定。錨桿(索)鉆孔一般采用錨桿鉆機跟管鉆進方法,注漿采用二次高壓注漿工藝可大大提高土層錨桿(索)的錨固力。
2.2 基坑支護工程施工特點
基坑支護工程是地下工程,與地面工程比較主要有以下幾個特點
(1) 技術復雜,對承包商要求高。基坑支護工程一般為綜合性項目,要求承包商不僅要有施工方面的能力和經驗,還要對設計有一定的了解;從事基坑支護施工的工程師必須具有一定的巖土工程知識,還要有結構方面的知識。另外基坑支護工程施工方法與地質和水文地質條件息息相關,而地質勘察很難做到精確掌握,施工過程中針對地質條件變化及時向設計進行反饋,提出相應的應對措施,也是對承包商的要求。總之基坑支護工程對承包商的能力有很高的要求。
(2) 前期工作重要。基坑工程前期工作主要有地質勘察和現(xiàn)場調查工作。地質勘察主要弄清基坑地質條件和水文地質條件,是基坑支護方案的決定因素;現(xiàn)場調查是要弄清楚施工場地情況、地下管線、基坑周圍的建筑物情況及對基坑支護的要求,也是決定基坑支護方案的重要影響因素,因此前期工作做越細致越徹底,后面施工才能越安全、越順利。
(3) 施工過程質量控制重要。基坑支護工程大多為隱蔽工程,由于不能在直視條件下施工,工程完成以后難以進行直觀的質量檢查和評定,其質量缺陷在運行使用階段方能暴露出來,而且一旦發(fā)生質量缺陷或事故,返工修補十分困難。因此支護工程施工應當特別重視施工過程的質量檢查和控制,以施工過程質量保證工程產品質量。
(4) 施工場地小,施工布置不易。基坑工程一般場地狹小,施工邊線距離紅線近,施工機械的擺放及施工布置困難,有時甚至不得不改變施工工藝。
(5) 環(huán)境保護重要。由于基坑支護工程均位于繁華鬧市區(qū),而支護工程施工排棄的廢水、廢渣很多,施工噪聲很大,有時臨近建筑物的震動也大,因此應注意采取必要的環(huán)保措施。
3 主要施工質量問題及原因分析
3.1 主要施工質量問題
基坑支護工程中,與施工有關的質量問題主要有:
3.1.1坑壁漏水。這是基坑支護工程最常見的質量問題,主要表現(xiàn)在開挖過程中,坑壁局部有地下水漏出,造成基坑開挖困難,嚴重時出現(xiàn)涌砂現(xiàn)象,容易導致周邊地基下沉,威脅周邊建筑物或其它設施的安全。出現(xiàn)漏水問題主要與施工方法和施工工藝有關,具體原因分析見表2。
表2 坑壁漏水原因分析
序號 |
施工方法 |
漏水原因 |
1 |
深層攪拌法 |
(1)噴漿管堵塞,未能發(fā)現(xiàn);
(2)由于孔斜,造成接頭縫隙。 |
2 |
高壓噴射法 |
(1)樁徑小,樁與樁未能搭接;
(2)孔斜大,接縫處漏水
(3)地層中有大的障礙物,噴射范圍受限制。 |
3 |
排樁法 |
(1)斷樁;
(2)樁與樁之間未搭接,出現(xiàn)縫隙。 |
4 |
地下連續(xù)墻 |
(1)墻身裹沙或夾泥;
(2)接頭刷洗不凈或夾泥。 |
3.1.2 支護結構局部變形過大。基坑開挖時,支護結構局部出現(xiàn)超過設計允許值的變形,輕者影響周邊環(huán)境,嚴重時甚至導致周邊建筑物損壞。主要原因是墻身強度達不到設計要求,導致承載能力降低,或錨桿(索)拉力未達到設計要求。
3.1.3 基底涌水涌砂。基坑開挖過程中,基底出現(xiàn)涌水或涌砂,輕者影響基坑開挖,嚴重者導致基坑重做止水。主要原因是止水帷幕有缺陷,或是止水帷幕深度未能達到設計要求。
3.2 施工質量問題產生原因
(1) 承包商經驗不足。只能按設計施工,而不能實時驗證設計合理性及適應性;另外在發(fā)生突發(fā)事件時,不能及時采取有效的辦法防止事故的發(fā)生。
(2) 質量管理體系不健全或運行不暢。承包商質量管理部門設置不全,或有名無實,制定的質量檢查與控制措施不能準確及時的下達到施工作業(yè)層、施工作業(yè)層的反饋意見也不能及時提供給管理層,形成管理與施工兩張皮情況。
(3) 過程控制不嚴格。表現(xiàn)在不認真執(zhí)行施工工藝及工序檢查,隨意放松質量標準。施工中遇到異常情況也不加以追究,得過且過。
(4) 承包商偷工減料。由于承包單價過低,承包商在利益驅使下,使用非標或不合格的材料,施工中減少材料用量或減少施工工序。
4 施工質量管理措施
基坑支護工程重要性根據(jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》可分為一、二、三級,但在實際工程中,基坑坍塌事故,甚至過大的變形均會造成較大的經濟損失,甚至是不可彌補的重大損失,因此要從選擇施工隊伍開始制定質量管理措施、并貫穿于整個施工過程,才能最大限度的減少和避免發(fā)生施工質量事故。
4.1 精選承包商
通過考察和投標,選擇在基坑處理方面施工能力強、信譽好、有豐富施工經驗的承包商,并要求組織強有力的項目部班子和基層作業(yè)隊伍,在施工過程中盡量避免承包商替換項目經理和關鍵技術人員,使承包商自始至終保持充足的施工能力和良好的技術狀態(tài)。良好的承包商是保證基坑支護工程施工質量最基本的條件。
4.2 建立建全質量保證體系,。
建立以項目經理為組長的質量領導小組,下設質量工程師、質檢員、班組四級質檢機構,并定期召開質檢工作會,檢查質量體系運行情況,及時發(fā)現(xiàn)和糾正體系運行中的不正常情況,確保確保全員、全過程、全方位質量管理。
4.3 嚴格執(zhí)行上崗培訓和持證上崗制度
施工開始前,組織全體施工人員學習與工程有關的施工規(guī)范、規(guī)程和檢驗標準,要求所有施工人員了解工程特點,熟悉施工的程序和質量要求,掌握易產生質量隱患的重要工序及重要環(huán)節(jié),培訓結束組織考核,合格人員才能持證上崗。
4.4 原材料檢查
用于基坑工程的各種原材料,水泥、鋼材等,應按各自的檢查標準和頻次進行檢查,檢查合格方可使用,嚴格禁止不合格材料用于主體工程。
4.5 嚴格控制施工過程
由于基坑支護工程屬于隱蔽工程,施工過程和工序控制是保證施工質量的關鍵,必須嚴格執(zhí)行。基坑支護工程有不同的施工方法,相對應的工序檢查內容和要求也不相同,下面介紹主要施工方法的工序檢查和質量控制。
(1) 深層攪拌法過程主要控制因素。①樁位偏差;②鉆頭直徑及機架垂直偏差;③攪拌軸下沉、提升速度及轉速;④水泥漿比重及摻入量;⑤攪拌樁深度。
(2) 高壓旋噴施工法主要控制因素。①孔位偏差;②水的壓力與流量;③空氣壓力與流量④水泥漿壓力、流量、密度及孔口回漿密度;⑤提升速度;⑥旋(擺)速度;⑦孔深。
(3) 混凝土灌注樁主要控制因素。①孔位偏差;②孔深、孔徑與孔形;③鉆孔偏斜率;④鋼筋籠加工質量;⑤混凝土質量;⑥清孔質量;⑦混凝土上升速度及導管埋深。
(4) 地下連續(xù)墻主要控制因素。①孔位偏差;③孔深與鉆孔偏斜率;④鋼筋籠加工質量;⑤混凝土質量;⑥清孔質量;⑦混凝土上升速度及導管埋深。
(5) 錨桿(索)施工主要控制因素。①孔位偏差;③孔向、孔深與鉆孔偏斜率;④錨桿(索)質量;⑤錨桿(索)下設;⑥一次注漿;⑦錨桿(索)墊座;⑧二次注漿;⑨張拉及鎖定。
4.6 重視質量檢查
雖然開挖過程和結果是對基坑支護結構的最徹底的檢驗,但是在基坑開挖過程中發(fā)現(xiàn)問題往往會影響開挖進度,處理起來也相對困難,而且有時也會危及基坑或周圍建筑物的安全。因此,在基坑支護工程完成后,應根據(jù)規(guī)范和規(guī)程進行全面細致的檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時采取補救措施,也是避免基坑出現(xiàn)質量事故的重要手段。
4.7 合理的確定施工價格
承包商承包一項工程,其主要目的是通過工程獲得一定利潤。如果工程價格太低,甚至于低于工程成本,那么承包商為了獲得利潤甚至于不出現(xiàn)虧損,有可能鋌而走險,使用不合格材料,甚至于減少材料使用量,或放松施工工序的控制,甚至于減掉某些程序,這些可能會給工程造成不可彌補的損失,甚至于工程失事。因此確定合理的承包價格,讓承包商取得合理利潤,對預防惡性事故的發(fā)生,也是基坑安全施工必要的前題條件。
5 結論
基坑支護工程是綜合性施工項目,施工技術比較復雜,與地上工程相比,有非常突出的特點。在過去的施工中,50%的基坑坍塌事故由施工質量問題引起。但是基坑工程施工質量并非不可控制,通過精選有實力、有信譽、經驗豐富的施工隊伍,建立完善的質量管理體系,嚴格施工過程質量控制,工程施工質量還是可以保證的。
參考文獻
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