深基坑支护工程监理质量控制探讨
关键词：深基坑支护，质量控制，监理
随着我国经济建设的迅猛发展，各个城市的大型和超高层建筑大量涌现。其基础也越来越深,基坑工程呈现出窄(场地狭窄)、近(工程距离近)、深(越来越深)、大(规模和尺寸大)等特点。深基坑支护工程虽属临时性工程,但其技术复杂性,有的却远甚于永久性的基础结构或上部结构,稍有不慎,不仅将危及基坑本身安全,还会殃及临近的构筑物和各种地下设施,造成巨大损失。而且深基坑开挖的区域是将来地下结构施工的区域,因此,基坑支护工程是保障深基础顺利施工的关键。必须保证深基坑支护工程的质量,才能给地下结构和上部结构的施工创造一个良好的条件,进而保障整幢建筑物的工程质量。
面对越来越多的深基坑工程,监理机构应该如何进行监理?笔者根据实际工程深基坑支护工程容易出现并应引起重视的一些问题进行探讨。
1工程概况
某工程由地下2层、地上4栋28层塔楼及连成一体的6层裙楼组成,采用框支剪力墙结构、桩筏板基础,属一类高层建筑。基坑面积8200m2,基坑周长约380m，基坑开挖深度10m,电梯井、集水井开挖深度为12m。本工程深基坑施工具有以下特点:①基坑面积大,开挖深度较深,施工工艺复杂,施工难度大。②工程地质条件和水文地质条件比较复杂。③地处城市中心区域,施工场地狭小,基坑周边紧靠相邻建筑物和城市道路,距最近的建筑物仅有10米。
2水文地质情况
本工程水文地质情况较复杂,地表上覆土层为杂填土,以下依次分别为淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、圆砾、泥岩。场地内有两层地下水,第一层地下水主要赋存于杂填土中,属上层滞水,水量贫乏,主要由大气降雨及地表水补给,无统一地下水位。第二层地下水赋存于圆砾层,属孔隙水,具有承压性,静止在地面下8～12m左右,水量较大。
3深基坑支护及降水方案
针对场地狭小、不利因素多的建筑环境,既要保证相邻建筑物、构筑物、城市道路和地下市政工程的安全使用,基坑支护结构和降水排水体系必须满足安全施工的要求,才能限制基坑周围土体的变形,防止边坡坍塌。但围护体系毕竟是临时结构,具有一定的时效性,也要考虑其经济性。根据现场情况,本工程对不同的基坑面分别采用喷锚支护和支护桩+预应力锚杆这两种支护形式。
3.1喷锚支护
喷锚支护是目前深基坑支护工程中采用较多的一种支护方式,它是喷射混凝土、锚杆、钢筋网联合支护的总称。通过在岩土体内施工一定长度的土钉锚杆,与岩土体共同作用形成复合体,弥补岩土体强度不足并发挥锚拉作用,使岩土体自身结构强度潜力得到充分发挥,保证边坡的稳定,坡面设置钢筋网喷射混凝土,起到约束坡面变形的作用,使整个坡面形成一个整体。根据基坑支护设计图纸,基坑南侧、西侧、东侧均采用喷锚支护结构,坑壁上下共九排锚杆,锚杆孔径130mm,采用28、32螺纹钢,长度15～18m,注M10纯水泥浆,坡面挂φ8@200×200的钢筋网,喷射100厚C20砼面层。施工过程中,由于场地内地表以下3米内的土质为杂填土,土体变形较大,成孔困难,根据此情况,第一、二排锚杆改为打入式钢花管。
3.2支护桩+预应力锚杆
支护桩采用钻孔灌注桩,具有施工噪音小、无振动、无挤土、刚度大、抗弯能力强、变形小等优点。支护结构设计的重点是基坑的东面和北面,该范围的基坑侧壁紧邻城市道路和两幢住宅楼。这两幢住宅楼均为7层砖混结构,条形基础,基础埋深1.6m,该基础对基坑的变形十分敏感,基础外边线距基坑边缘较近,不具备放坡开挖条件。本基坑支护安全等级为一级,为保证建筑物的正常使用和安全,采用悬臂式排桩支护桩+预应力锚杆支护,既满足场地狭小的施工条件,还能有效控制支护结构的变形和周边建筑物的沉降。支护桩共为17根(桩径1000mm),护壁桩桩间采用二道预应力锚杆支护,预应力锚索钻孔直径130mm,23.5米长锚索16条、22米长锚索16条。锚索采用φ13.24mm(7φ5)钢绞线,预应力锚索采用二次压力注浆工艺,以确保锚杆抗拔承载力达到设计要求。
3.3深基坑降水
该工程由于两面紧靠城市道路，两面紧靠建筑物，为确保工程周边城市道路、建筑物、构筑物的安全，所以不能采用大面积深基坑降水方案，而只能采用局部降水。基坑周围设计施工深层搅拌桩止水帷幕，以阻止基坑周边地下水因基坑降水而流入基坑，从而保证基坑周边土体不致变形，防止周边道路和建筑受损，保证基坑、道路和建筑的安全。
4深基坑支护工程的施工监理
4.1积极采取预控措施
(1)认真研究工程的地质勘察报告,了解基坑所在地的地形、地貌和地质特点,分析可能导致边坡土体失稳、坍塌的各种因素,对影响边坡稳定性的关键地段、重要地层和土质指标做到心中有数。
(2)组织施工图纸会审，了解、分析场地内各种市政管道管线对基坑开挖的影响。
(3)严格审核施工方案,根据现场实际情况及时对施工方案进行调整。施工单位原施工方案为直接开挖、支护至10m,然后施工工程桩。监理工程师考虑施工场地内-7m以下的土质较差,工程桩施工过程中如果泥浆未能及时排除,泥浆会浸泡支护好的基坑壁,极易引起塌方。因此组织各参建方研究,为确保后续施工的安全,决定调整施工方案,基坑先开挖、支护至-6m,然后进行工程桩施工,待基桩完成后再进行-6m以下基坑土方、支护的施工。
(4)对进场材料严格把关,认真检查原材料型号、品种、规格及锚杆的部件质量,检查原材料的主要技术性能是否符合设计要求,并见证取样送检。
(5)必须了解工程的质量要求以及施工中的测试监控内容与要求,如基坑支护尺寸的允许误差,支护坡顶的允许最大变形,对邻近建筑物、管线、道路等环境安全影响的允许程度。
4.2严格控制支护施工质量
深基坑支护重在过程控制,一旦出现质量问题,事后补救比较困难,往往需要花费大量的人力物力,并且会延误工期。因此,监理工程师必须严格把关,确保施工质量。
(1)土方开挖时,重点监督施工方是否切实按施工方案进行开挖,开挖中是否对支护桩、护壁造成影响;是否超挖,复核每个层面的标高,遵循“分层开挖、严禁超挖”的原则,减少开挖过程中土体的扰动范围,缩短基坑土体开挖后无支护的暴露时间。发生异常情况时,立即停止挖土,采取有效措施后方可继续施工。
(2)挖出的土方及时外运,基坑顶四周不得堆载,以免使支护结构变形过大,危及基坑安全。随着开挖的进行,在基坑顶四周及坑中适当位置布置集水井及明沟,及时向外排水,严禁带水作业。
(3)做好旁站监理，完整记录监理日记和各项技术资料。
(4)做好隐蔽工程验收,施工过程中,对于支护桩工程监理工程师应旁站每根支护桩的施工全过程,见证钢筋笼安设和连接、砼试块取样及制作。同时要特别注意混凝土注浆导管每次的拔起高度,严防桩身夹泥形成断桩。
锚杆应按设计倾角和深度施工,对锚杆位置、钻孔直径、深度及角度、锚杆插入长度、注浆配合比、压力及注浆量等进行检查。当钻孔遇到障碍物无法钻进时,可以改变钻孔方向;当钻入深度不能满足要求时,可在该区域内增加锚杆的数量,按抗拔力等同的原则补强。
钢筋网的钢筋直径和间距要符合设计要求,其绑扎随开挖分层进行。坡面喷射混凝土前应检查混凝土的配合比是否符合要求,对于土质较差、采用钢花管的杂填土层,则需先喷射混凝土面层,后压力注浆。施工完后监理要亲自检测喷锚墙面砼厚度。
4.3及时组织基坑支护安全专题会,落实相关事项消除安全隐患
基坑支护工程受各种水文、地质、雨水及周边环境等复杂条件的影响,在施工过程中,常常会出现很难从理论上预估的安全问题,这就要求监理及时组织安全专题会议,研究、落实处理措施。如基坑支护过程中,西侧坑顶曾出现长约20m,宽3cm,深约3m的裂缝,监理单位立即督促施工单位会同设计单位商讨处理措施，并按设计要求进行注浆处理。
4.4基坑支护监测
基坑支护工程风险性较大,为了确保基坑在开挖和地下室结构施工过程中基坑支护结构的安全,必须对基坑和周边城市道路、建筑物进行监测,及时掌握土体变形情况,边坡的稳定状态和支护效果。发现异常情况及时采取措施,预防边坡失稳和周围建筑物沉降、开裂等事故发生。
(1)土方开挖前在周边建筑物内设置监测点,并对建筑物、道路原有的裂缝、变形等情况进行记录、拍照,避免日后发生纠纷。
(2)除要求施工单位对基坑支护的沉降、水平位移及周边建筑物四大角垂直度进行监测外,还要求业主委托有相应资质的单位进行监测,监测报告及时反馈给各参建单位。
(3)基坑开挖前应测得初始数据,以后监测的时间间隔根据施工进程确定,如发现变形超过有关标准或变形速率加快有事故征兆时,应加密监测频率,并采取有关防范措施。
5结语
深基坑工程涉及到支护桩工程、深层搅拌桩工程、降水工程、锚杆土钉墙工程、土方工程、监测工程等。通过本工程的基坑施工监理可以总结以下几点:
(1)做好组织协调工作,发挥参建各方作用共同对基坑的安全和正常施工把关。
(2)施工阶段旁站监理和各项技术参数的完整记录、分析尤其必要和重要,一是监督检查基坑支护现场施工的全过程,二是严格控制开挖深度(必须分层进行)，及时协调土方作业与基坑支护作业的配合关系,土方作业队与支护作业队配合密切,不但能防止土方坍塌，保证支护工程顺利施工,而且能省工期，避免不必要的投资损失。
(3)完整记录各项技术参数和基坑监测的沉降位移数据，分析变化趋势，一旦发现异常，应立即采取措施。
(4)支护工程完成后,做好成品保护,严禁天然水、生活与施工用水的浸泡和后续施工对支护面的损坏,为基础及地下室施工创造一个安全而良好的施工环境。
(5)深基坑支护工程属临时工程,安全储备相对较小,风险性较大，而且深基坑工程技术复杂,涉及范围广,施工中可能会遇到各种意外情况,因此必须要有应急预案、应急处理措施和充足的抢险设备材料,在施工过程中,现场要成立一个监控小组和一个抢险小组,24小时有人值班巡视,并做好作业人员、机具和器材等方面的应急准备,一旦有险情发生能够立即处理，排除险情。