李文靜(泰安市凸凹空間裝飾工程有限公司,山東 泰安 271000)
深基坑施工是建筑施工工程基礎(chǔ)施工環(huán)節(jié),深基坑施工質(zhì)量在一定程度上決定著整體建筑的穩(wěn)定性和后期施工的安全性,因此不論是施工企業(yè)還是建筑業(yè)主,對深基坑施工給予了高度重視,由于當(dāng)前的建筑施工項(xiàng)目工程規(guī)模越來越大,深基坑施工空間也隨之增大,在這樣的情況下,深基坑支護(hù)逆作法施工技術(shù)因?yàn)榫邆淞己玫沫h(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢而得到快速發(fā)展,在建筑深基坑施工中的應(yīng)用率也有了大幅度提高,合理分析逆作法施工技術(shù)的具體應(yīng)用和應(yīng)用重點(diǎn),對于建筑工程深基坑施工來說意義重大。
逆作法作是近年逐漸興起的一種較為先進(jìn)的建筑施工作業(yè)方法,它作業(yè)的針對對象是處于地面或者地下某建筑層下面的各個層級的地下室,作業(yè)順序是從上到下,地下室整體結(jié)構(gòu)中的豎向支撐結(jié)構(gòu)與樓板結(jié)構(gòu)連接形成框架,框架具有抗壓強(qiáng)度和水平剛度,逆作法就在此基礎(chǔ)上展開,從而形成基坑支護(hù),確保開挖基坑的安全穩(wěn)定性,這種方法具體是:先實(shí)施地下連續(xù)墻和各類支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工,做法是在地下室周圍,也可以順著其邊軸線走向開展,再選擇合適位置實(shí)施豎向支撐結(jié)構(gòu)里的樁體和柱子,接下來構(gòu)建地下建筑層的梁板結(jié)構(gòu),最終與豎向結(jié)構(gòu)匯合形成框架,利用框架結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性對基坑起到圍護(hù)作用,這個水平支撐體系是基坑圍護(hù)的首道防線,防線建成后即實(shí)施土方開挖的第一層作業(yè),最終挖出地下室基坑,以下每層地下建筑層的圍護(hù)和開挖作業(yè)均以此類推,到達(dá)底板封底為止。
需要注意的是,在這個過程中,地下連續(xù)墻的作用僅限于支護(hù)結(jié)構(gòu)。另外,完成了第一層的結(jié)構(gòu)建筑施工,地下建筑以上的工程施工就有開工建設(shè)的條件,此時地下層級的建筑施工仍在進(jìn)行,地上部分的建設(shè)得以同步實(shí)施。
逆作法施工可以分成兩個類型,就是半逆作法和全逆作法,區(qū)分的判斷依據(jù)在于建筑施工過程地層遇到的地質(zhì)條件,還有以何種方式支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu),全逆作法具體操作方法是,從已經(jīng)澆筑成型的樓板往下開始土方開挖作業(yè),作業(yè)順序是從上到下依次修層開挖,建成樓板結(jié)構(gòu),以第一層樓板結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),地上和地下作業(yè)可同步開展,須注意實(shí)施地上部分建筑施工過程中須重點(diǎn)考量現(xiàn)有豎向支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置方式的最大承載力,還有地下結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性以及地上部分加重的荷載程度,以此為據(jù)確定地上部分可以承受的施工層數(shù);半逆作法具體操作方法是,從已經(jīng)澆筑成型的樓板結(jié)構(gòu)往下開始土方開挖作業(yè),建成樓板結(jié)構(gòu),此時不開展地上部分作業(yè),地下結(jié)構(gòu)的全部作業(yè)確認(rèn)完成,地上部分作業(yè)正式開始,軟土地基基坑作業(yè)中多采取半逆作法施工,還有另外情況,就是在上述兩種施工方法的基礎(chǔ)上,現(xiàn)場管理和技術(shù)人員也可從實(shí)際出發(fā),擇機(jī)實(shí)施盆狀開挖,分層以及部分逆作法等等。
上述逆作法施工方法并非基坑工程的全部作業(yè)方式,還包括部分順作和逆作法,土方抽條和盆狀開挖逆作法,以及時空效應(yīng)逆作法。逆作法并不能對基坑工程施工包打天下,還需有相應(yīng)的輔助施工技術(shù)輔佐,其中包括地下連續(xù)墻,起豎向支撐作用的樁體和柱子,降水,土方開挖,逆作結(jié)構(gòu)的防水作業(yè),土體加固防護(hù),隔離周邊建筑物以及信息技術(shù)和監(jiān)測技術(shù)等等,采用逆作法實(shí)施基坑作業(yè),須保證的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是逆作法施工達(dá)到的深度和作業(yè)層數(shù),還有支撐結(jié)構(gòu)的樁體和柱子的垂直度,除此之外降水,土體加固強(qiáng)度以及地下連續(xù)墻達(dá)到的埋深都是作業(yè)的主要技術(shù)指標(biāo)。
第一,地下室是逆作法施工技術(shù)的圍護(hù)支撐載體,它負(fù)責(zé)向地面轉(zhuǎn)移高建筑重力,較好規(guī)避建筑施工過程的變形風(fēng)險,達(dá)到較高建筑強(qiáng)度,確保高層建筑更加安全穩(wěn)定,逆作法的施工過程不對整體建筑提出過高支撐強(qiáng)度要求,壓縮了支撐所需的模具數(shù)量,有利于節(jié)能降耗;第二,采用逆作法作業(yè),它的平臺是地面,既可以使工程質(zhì)量得到保障,又為地下作業(yè)留出了足夠空間,為資源的合理配置創(chuàng)造了有利條件。
第一,逆作法施工過程中,地下支撐結(jié)構(gòu)除了其自身作用之外,還能以作業(yè)現(xiàn)場外墻的身份為建筑施工過程阻擋水土和風(fēng)力,無須另行設(shè)計防水層,對控制工程深基坑成本非常有利,由于這種方法沒有過高的支撐力要求,施工時可對支撐樁體進(jìn)行數(shù)量的適度縮減;第二,這種方法成型后的地下室使用面積增加了,空間利用率得以提高;第三,相較于傳統(tǒng)方法,逆作法是一種很大的技術(shù)突破,它能縮短工期,時間成本得以壓縮。
逆作法施工有利于深基坑施工減少影響外部環(huán)境的程度,第一,相較于傳統(tǒng)施工技術(shù),逆作法帶來更小的噪聲污染,大大緩解了長期困擾的擾民難題;第二,逆作法施工最大限度地縮短了施工時長,有效規(guī)避了連續(xù)建筑施工給周邊居民和環(huán)境帶來的不利影響;第三,逆作法施工作業(yè)過程幾乎不產(chǎn)生粉塵,因此帶來的空氣污染很低,建筑施工環(huán)境水質(zhì)和空氣質(zhì)量都得到了很好的保護(hù)。顯然,深基坑工程采用逆作法施工,對傳統(tǒng)技術(shù)限制是很大的突破性進(jìn)展,即使工程周邊人口和建筑密集也可正常施工。
以某工程為例,其面對極其復(fù)雜的周邊環(huán)境,須達(dá)到20m的開挖深度,需要極強(qiáng)的變形控制,工程達(dá)到了一級安全級別,設(shè)計方案綜合考量水土壓力確定其承載力,確定1.25的分項(xiàng)系數(shù),以極限荷載標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)承載力,設(shè)計20kPa的地面附加荷載,40kPa的土方工程車附加荷載,經(jīng)過細(xì)致勘測工程選址所在地水文地質(zhì)及環(huán)境條件,以基坑作業(yè)盡量不影響周邊環(huán)境,同時還能保證作業(yè)效率為原則,基坑圍護(hù)的地下連續(xù)墻兩墻合一逆作法施工。
第一,建筑施工開始之前須對作業(yè)現(xiàn)場及周邊進(jìn)行詳細(xì)勘察,對潛在影響工程工期的不利因素進(jìn)行總結(jié),提前做好風(fēng)險控制;第二,基坑作業(yè)采用逆作法施工過程中,現(xiàn)場技術(shù)和管理人員須嚴(yán)密監(jiān)測包括安裝斜管,鉆孔和灌漿作業(yè)以及基坑整體及邊線控制等在內(nèi)的作業(yè)內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題須立即解決;第三,逆作法用于基坑作業(yè),其高度的專業(yè)性對作業(yè)人員的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)要求很高,需要他們以高超的業(yè)務(wù)能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)應(yīng)對,作業(yè)須嚴(yán)格執(zhí)行施工方案并規(guī)范化操作,安全防護(hù)也要切實(shí)加強(qiáng),做到工程質(zhì)量和進(jìn)度兩不誤,大力推廣逆作法施工方法的普及發(fā)展。
深基坑作業(yè)須制定嚴(yán)格的施工方案,要求作業(yè)人員據(jù)此采用逆作法堅(jiān)決執(zhí)行地下連續(xù)墻作業(yè),這是整個深基坑工程的關(guān)鍵部分,高質(zhì)量完成有利于工程防水,作業(yè)前須對地下連續(xù)墻作業(yè)涉及的長寬高技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)測量,開挖作業(yè)完畢,溝槽內(nèi)放入鋼筋籠,經(jīng)混凝土澆筑作業(yè)后地下連續(xù)墻成型。需要注意的是,鋼筋籠綁扎須穩(wěn)固牢靠,澆筑完成養(yǎng)護(hù)作業(yè)須及時跟進(jìn),確保地下連續(xù)墻無斷裂風(fēng)險,保證工程質(zhì)量。
逆作法深基坑作業(yè)的支護(hù)樁環(huán)節(jié)同等重要,以地下商場或停車場為例,這類建筑占地和空間較大,屬于大型建筑,尤其須強(qiáng)調(diào)保證支護(hù)樁作業(yè)質(zhì)量,其中如何加強(qiáng)支護(hù)樁安全穩(wěn)定性是關(guān)鍵難點(diǎn),鉆孔作業(yè)須把孔洞直徑擴(kuò)大到最大限度,確保樁底空間夠大,再施以混凝土澆筑作業(yè),確保其最大承載力和使用年限,把工程整體成本控制下來,企業(yè)也可獲得更大經(jīng)濟(jì)效益。
逆作法應(yīng)用于深基坑工程,第一步是澆筑頂部梁板,然后實(shí)施從上到下的逐層作業(yè),混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)即實(shí)施開挖土方作業(yè),作業(yè)前須認(rèn)真勘測土體開挖的有利和不利技術(shù)條件,發(fā)現(xiàn)風(fēng)險因素立即上報并及時處理,盡最大努力控制風(fēng)險因素,須采取有效措施保證連續(xù)施工,保證土方開挖和運(yùn)輸順暢,縮短工期,壓縮時間成本。土方開挖施工中必須做好防水與排水工作,以免因?yàn)樗沫h(huán)境控制不好影響建筑基坑穩(wěn)定。
作業(yè)人員須高度重視節(jié)點(diǎn)處理,所謂節(jié)點(diǎn),就是支撐結(jié)構(gòu)結(jié)合部位,一方面作業(yè)人員施工過程中須對支撐結(jié)構(gòu)規(guī)劃方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做到嚴(yán)格執(zhí)行,保證所有節(jié)點(diǎn)均勻受力并確保各節(jié)點(diǎn)的各自受力情況符合標(biāo)準(zhǔn);二是一旦作業(yè)過程有斷裂節(jié)點(diǎn),須馬上用鋼板等進(jìn)行加固,也可采取把連接作用的剪力構(gòu)件預(yù)埋到支撐結(jié)構(gòu)中優(yōu)化節(jié)點(diǎn)功能,最大限度保障基坑整體質(zhì)量。
關(guān)于澆筑地下室梁板,第一,作業(yè)人員必須以高度負(fù)責(zé)的態(tài)度確保作業(yè)原材料達(dá)到工程質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)人員須經(jīng)過反復(fù)測試確定混凝土配比確保合格,然后生產(chǎn)混凝土成料實(shí)施澆筑;第二,必須嚴(yán)格控制混凝土澆筑作業(yè)速度,不得過快引發(fā)質(zhì)量問題,澆筑作業(yè)須逐層依次進(jìn)行,混凝土達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)以細(xì)沙土鋪設(shè);第三,澆筑作業(yè)最后收面須平整,養(yǎng)護(hù)作業(yè)須及時跟進(jìn),規(guī)避收縮和溫度裂縫的產(chǎn)生,提高工程進(jìn)度。
經(jīng)過科技人員的不斷研發(fā)努力,最近幾年在逆作法地下深基坑作業(yè)技術(shù)開發(fā)中取得了突破性進(jìn)展,包括控制中間立柱垂直度,高質(zhì)量第地下連續(xù)墻作業(yè),如何保障地上和地下安全有序推進(jìn)同步作業(yè)等,無論理論還是技術(shù)層面都有所突破,尤其是針對如何控制工程中間立柱垂直度的即時調(diào)控等技術(shù)工藝完成了一體化豎向支撐成樁,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定也日臻完善,在地下連續(xù)墻施工中,針對接頭管的安裝、成槽以及如何高質(zhì)量加工吊裝鋼筋籠以及澆筑混凝土等關(guān)鍵工序都比較成熟。逆作法超深穿土嵌巖構(gòu)建地下連續(xù)墻,已經(jīng)在技術(shù)層面取得良好成效。
科研人員還就超深基坑逆作法施工提出鋼管井點(diǎn)按需式動態(tài)降水理論,同步提出以首層土體降水實(shí)況為基礎(chǔ)確認(rèn)降水井的數(shù)量設(shè)置等理論,讓逆作法作業(yè)具備更多有利條件,在豎向支撐層面進(jìn)行分層,對水平分區(qū)進(jìn)行分塊,盆狀開挖以對稱方式進(jìn)行且流水作業(yè),加快地下水平結(jié)構(gòu)作業(yè)進(jìn)度和對頂形成,縮短基坑大體量堆積時長,規(guī)避不利時空效應(yīng)出現(xiàn),提高工程安全穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)了開挖作業(yè)成型支撐樁體和立柱及其他結(jié)構(gòu)安全轉(zhuǎn)換穩(wěn)定性的目的,工程具備全逆作法開展地下5層和地上8層同步作業(yè)的條件,采用先進(jìn)的信息化技術(shù),對圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)效果進(jìn)行直觀可視監(jiān)控,所得技術(shù)參數(shù)及時反饋到?jīng)Q策層,有利于對施工方案進(jìn)行合理調(diào)控,就是對施工前后及整個過程進(jìn)行數(shù)據(jù)信息搜集,以此為據(jù)修正施工方案,達(dá)到獲得最終最優(yōu)化地下工程效果的目的,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,信息化技術(shù)必將為地下工程施工帶來更大便利和成效。
逆作法施工在基坑項(xiàng)目中的應(yīng)用范圍會越來越廣,未來會給更多的工程結(jié)構(gòu)提供基坑施工保障,因此必須根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)條件與水文情況選擇科學(xué)的施工方式與參數(shù),為深基坑施工穩(wěn)定效果提供保證,進(jìn)而支撐建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。
經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用能夠發(fā)現(xiàn),在建筑工程深基坑施工中合理應(yīng)用逆作法施工技術(shù),不僅能夠取得良好的基坑加固效果,同時也能發(fā)揮降低施工成本和提高施工效率等作用,而且不會造成噪聲等負(fù)面影響,其應(yīng)用優(yōu)勢是非常明顯的,因此我們應(yīng)深入分析了解深基坑支護(hù)逆作法的主要施工方法及其在建筑深基坑中的具體應(yīng)用,以便發(fā)揮該項(xiàng)技術(shù)的最大應(yīng)用價值。