多种深基坑支护方式的组合应用的施工质量控制

   对于地下工程修建而言,基坑工程是一个古老的课题,在上世纪30年代,Terzaghi等人已开始研究基坑工程中的岩土工程问题。我国对深基坑支护的研究始于上世纪80年代,随着近年来我国城市化进展的进一步加快,各地土地资源日趋紧张,对地下空间的利用也越来越多。深基坑支护技术发展到今天仍然有许多热点问题。基坑工程的支护结构不仅保证基坑内部能按期作业,还控制基坑外部土位移量,以免影响已有的道路、建筑物、构筑物、各种管线等的正常工作。
  Abstract For underground construction, foundation pit engineering is an old topic. In the 1930s, Terzaghi and others had begun to study geotechnical engineering problems in excavation engineering. The study of deep foundation pit supporting in China began in the 1980s. With the acceleration of urbanization progress in China in recent years, land resources are getting more limited, and there is increasing use of underground space. There are still many hot issues about deep foundation pit supporting technology. The supporting structure of foundation pit engineering is not only to ensure the foundation pit internal working on schedule, but also to control the external soil displacement of foundation pit, so as not to affect the normal work of the existing roads, buildings, structures, and various pipelines, etc. 
  关键词 地下工程;基坑支护;质量控制 
  Key words underground engineering;foundation pit supporting;quality control
   中图分类号TV523                                     文献标识码A                                  文章编号1006-4311(2015)04-0144-03 
  1  概述 
  芜湖市新火车站位于芜湖市的中心地带,具体位置坐落于神山口与赭山西路之间,是城市新老城区的交界处。芜湖站东广场地下空间工程,位于现芜湖火车站东侧,目前的芜湖火车站设施条件落后,为满足城市发展及宁安城际铁路建设需,芜湖火车站同步实施扩建。芜湖站在既有站址重建,规划设置东西双广场,双站台,基坑大部分位于现有的当地称为“官塘”的湖面内。整个基坑南北长约420m,南侧宽度109.2m,北侧宽度约195m,基坑周长约1150m。现场标高约为7.5~8m,湖底标高约为4.2~5.4m,标高均采用黄海高程。 
  基坑南侧紧邻芜湖现有铁路小区,东侧为芜湖市南北向主干道弋江北路,北侧为中基路,在基坑施工期间,将对铁路小区边道路进行封闭,弋江北路及中基路正常使用,此两条道路路面状况良好,由于中基小区已完成拆迁,中基路交通流量不大,弋江北路为芜湖市南北向主干道,交通流量较大。 
  2  国内外常用深基坑支护方式 
  根据相关文献记载,目前国外常用的深基坑施工方法主有全过程机械化、盾构法、微型盾构和非开挖技术、预砌块法施工技术、预切槽法施工技术、顶管大管棚法、微气压暗挖法、数字化掘进等。 
  自上世纪80年代以来,随着我国城市化的快速进展,深基坑支护技术应用也得到迅猛发展,目前常用的的深基坑支护方法主有 
  2.1 钻孔灌注桩挡墙 
  钻孔灌注桩挡墙是采用钻孔灌注桩成桩技术,在土层之中钻孔灌注钢筋混凝土形成桩身,由桩身组成排桩式挡墙。这种支护结构形式能够有效的防止土层的塌陷,具有较好的挡土效果,这种结构形式也能够使用于软弱土层之中,且施工过程对于环境影响相对较小。但是其缺点也较为明显,主表现在桩与桩之间接头处防水性能较差,可能影响最终的挡土防护效果。 
  2.2 钢板桩 
  钢板桩支护是由钢板桩正反扣搭而成,常用的钢板桩形式有H型,Z型以及U型。钢板桩的长度一般有12m,15m,18m三种。在实际施工时根据现场实际情况以及计算综合确定所选择的形式,钢板桩在施工时是由专用的振动机打入土体之中进行支护。钢板桩的支护效果较好,可反复的使用且施工过程安全,方法简易挡土效果较好工期短。但是这种支护形式对于工程造价的求较高,在实际使用时需对此着重考虑。 
  2.3 土钉墙
  土钉墙是一种类似于地下连续墙的支护形式,它的防护效果主体现在它是主动嵌挤土体,使得土地能够形成足够的稳定性,防止边坡出现塌陷。土钉墙作为一种新型的边坡防护形式,主使用与基坑护壁安全等级为二级到三级的边坡,这种边坡防护形式具有施工方法简便,施工工期较短,对于环境影响较小等诸多优势,因而被广泛应用。 
  2.4 深层搅拌水泥土挡墙 
  深层搅拌水泥土挡墙是一种相对较为经济的支护形式,它的具体施工过程是将水泥强行拌入泥土之中达到一定强度之后由水泥和土共同形成强状结构,该结构对于一般的土质条件可以到达满意的效果,同时这种结构形式也能适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土等软土地区。这种方式形成的挡墙对于环境影响较小,在实际施工中被广泛应用。 
  2.5 地下连续墙 
  地下连续墙支护常被用于地质条件较差,地下结构情况较为复杂的情况下。这种支护形式在挡墙具体施工时一般遵循以下施工步骤首先在预深开挖的工程周边轴线挖除一条坑槽,在清除坑槽中的泥土之后在槽内放入钢筋笼,并浇筑混凝土形成一个单元的槽段,如此类推形成墙体。地下连续墙多用于基坑深度大于12m的基坑,且地下连续墙的截水,防水效果较好,且钢筋混凝土形成的墙体本身刚度较大,整体较好能够作为独立的支护结构,另外地下连续墙支护在实际施工时对于环境影响相对较小,施工速度较快,能够适用于多种工程,因此在深基坑施工中应用较广。当然这种施工方法也存在一些缺点,比如它的造价较高,在实践施工时需着重考虑这个因素。 
  2.6 型钢桩横挡板 
  型钢横挡板围护墙有时也称桩板式支护结构。此种支护主优点有施工成本相对较低,对环境影响较小,适用的范围较广,是一种较为经济且使用广泛的支护形式。但是其同样存在一些缺点止水性不佳,容易导致周边的地基出现下沉。 
  2.7 加筋水泥土桩锚支护 
  加筋水泥土桩锚支护是由加筋水泥土桩体和锚体(总称桩锚体)构成的对土体的支护体系,采用专门机具施工,一般直径20~100cm,可以水平向、斜向或竖向的等截面、变截面或有扩大头的桩锚体。桩锚体也可用于土体加固。 
  2.8 SMW工法 
  SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法,是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体,同时在钻头端部将水泥浆液注入土体,经充分搅拌混合后,再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内,形成地下连续墙体,利用该墙体直接作为挡土和止水结构。其主特点是构造简单,止水性能好,工期短,造价低,环境污染小,施工时基本无噪音,对周围环境影响小;结构强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都能使用,特别适合于松软地层;挡水防渗性能较好,可以不另设挡水帷幕;在特定条件下可作为地下围护的地下连续墙,如果在保证安全条件下采取措施回收H型钢,费用将大大低于地下连续墙,经济性比较好。 
  3  本工程基坑支护方式选择 
  深基坑支护体系的选用原则是结构安全、造价经济、施工方便、工期合理,选用的支护体系结合工程所在地进行因地制宜的选择。一个好的支护体系设计,做到因地制宜,根据基坑工程周围建(构)筑物及市政公用设施对支护体系变位的适应能力,选用合理的支护型式,进行支护结构体系设计。相同的地质条件,相同的挖土深度,允许围护结构变位量不同,满足不同变形求的不同的支护体系的费用相差可能很大。好的设计,应能较好地把握支护结构安全变位量,使支护体系安全,同时周围建筑物、构筑物及市政公用设施等不受影响,同时整体施工费用又小。 
  芜湖站东广场地下空间工程基坑周边环境较复杂,为了确保安全,同时节约成本,降低造价,基坑整体设计方案为采用先进行地下二层平面向外扩10m范围内,结合塘底清淤挖土卸载至2.45m标高,然后采用钻孔灌注桩+水泥土搅拌止水帷幕+一道内斜撑方案。 
  本工程的基坑围护系统分3个部分。首先是钻孔灌注桩部分,其作用主的起到挡土墙的作用,形式采用钢筋混凝土灌注桩,虽然桩与桩之间有一定的空隙,但是能挡土。第二部分是止水帷幕部分,其作用是使挡土墙后的土体固结,阻断基坑内外的水层交流,本工程采用的是三轴水泥土搅拌桩。第三部分是支撑,本工程采用斜支撑方式。 
  4  支护工程施工质量控制点 
  依据合同约定,芜湖站东广场地下空间工程取得安徽省优良工程“黄山杯”,为了达到目标,公司及项目部采取以下几个措施来保证工程质量 
  4.1 建立并不断完善质量保证体系 
  为达到国家有关的质量检验评定标准,为确保实现既定的质量目标,结合本工程施工的特点,坚持“百年大计,质量第一”的方针,严格按照ISO 9001质量保证体系标准,并结合项目施工质量管理的特点,建立有效的质量保证体系,制定完善的工程质量管理制度,从单位工程的分部、分项工程的工序、工艺及技术措施严格把关,确保实现既定的质量目标。 
  按照工程质量方针和质量保证体系,从多方面着手控制工程质量 
  ①建立并不断完善质量保证体系,并使其保持有效运行,使质量管理各项活动规范化、标准化、程序化。 
  ②建立相应的质量体系文件,包括质量保证手册、程序文件、质量计划、作业指导书、相关的技术文件和法令、法规。 
  ③积极与建设单位、监理方、当地质量监督部门加强联系配合,为本工程业主和监理人员提供对工程质量监检的一切方便条件。 
  ④编制一份质量管理计划,内容包括所有现场施工的质量控制,产品提供厂家质量调查计划和实施的措施。 
  ⑤根据工程的特点和施工条件,对重点施工部位和关键过程编制切实可行的专项施个方案。 
  ⑥制定详细的事前、事中、事后质量控制措施。质量保证体系组织结构如图1所示。 
  为了确保工程质量能达到安徽省优良工程的求,在施工过程中努力做好事前、事中及事后控制。
  4.1.1 事前控制 
  ①审查承包项目的人员资质及施工质量控制管理系统机构。 
  ②对工程项目所需的各种原材料、半成品混合料、预制构件等进行质量检查与控制。 
  ③认真编制并审查施工组织设计和各项专项施工方案,并从工程项目整体角度对其实行协调控制,保证工程质量具有可靠的技术措施。 
  ④对施工控制参数及施工配合比进行复校试验。 
  ⑤对建设单位提交的的测量标高,结构物的定位放线及控制水准点进行复核。 
  ⑥参加建设单位组织的设计技术交底和施工图纸会审。 
  ⑦对工程质量有重大影响的施工机构和施工设备应审核单位提供的技术性能参数。 
  ⑧组建工地试验室,对仪器设备、人员配备及试验工作环境严格按有关规定执行。 
  4.1.2 事中控制 
  ①完善各项工序质量控制,把影响工序质量的因素都纳入控制状态。 
  ②严格工序间交接检查,主工序应按有关质量验收规定需报请监理人员检查验收,否则不进入下道工序。 
  ③重工程部位或施工环节,监理工程师应亲自组织抽查。对于重工程材料在监理单位见证下送有资质的第三方检测机构进行检测。 
  ④对完成的分项工程且经自检合格后,报请监理工程师参照有关验收规范进行检查验收。 
  ⑤认真熟悉图纸,并结合现场情况提出合理的设计变更方案。 
  ⑥可定期或不定期组织现场质量会议,及时分析并通报工程质量、施工进度及有关工程动态。 
  ⑦按工程项目合同条款中有关规定行使工程质量监理控制权、工程数量认可签证权、工程投资计量支付权,使整个工程项目始终处于监理工程师的控制状态。 
  4.1.3 事后控制 
  ①组织有关人员按照承包合同文件中规定的有关质量验收评定标准和办法,对所完成的单位工程或单项工程进行检查验收。 
  ②审核质量检验评定报告及其它有关技术资料文件和竣工图表。 
  ③组织整理工程项目有关质量技术资料文件,并编目、汇总、装订、建档。 
  4.2 严把原材料、构配件的质量控制 
  原材料是工程施工的基本物质条件,没有原材料就无法施工;原材料质量是工程施工的基础,材料质量不合格,工程质量也就不可能合格。根据多数工程经验,原材料费一般占工程总造价的70%以上,控制好材料的质量是保证优良工程的关键。加强材料的质量控制,是提高工程质量的重保证;是创造正常施工条件,实现投资、进度控制的前提。在工程施工中,对材料质量控制应着重于充分掌握材料信息,优选供货厂家、合理组织材料供应,确保施工正常进行、合理地组织材料使用,减少材料的损失、加强材料检查验收、严把材料质量关、重视材料的使用认证,以防错用或使用不合格的材料。因此,对材料的质量控制,就是检验材料是不是符合质量标准。 
  4.3 工程验收阶段质量控制工程验收即是对工程阶段成果的认可。工程验收一般分检验批验收、分项工程验收、分部工程验收和单位工程验收。 
  4.3.1 检验批验收 
  对检验批合格质量的求主控项目和一般项目的质量经抽样检验合格;具有完整的施工操作依据,质量检查记录。应建立制度化控制,坚持实施。对于关键工序或对工程质量有重大影响的工序,在自检、互检的基础上,还组织专职人员进行工序交接检查,以确保工序合格,使下道工序能顺利开展。实事求是从最基本工序交接验收抓起,严把质量关,杜绝不合格产品,确保交出的每个工程都是人们喜闻乐见的满意工程。 
  4.3.2 分部分项工程验收 
  对分部分项工程质量验收求分项工程所含的检验批均应符合合格质量的规定,各分部分项工程所含的检验批质量验收记录应完整。 
  在分部分项工程验收阶段,积极配合监理、建设等相关单位工作,收集整理相关资料,尤其是分包方的资料。对于工程中的质量问题、质量缺陷应尽量赶在外方介入验收前,及时处理和修复。 
  4.3.3 单位工程验收 
  单位工程所含分部工程的质量均应验收合格;质量控制资料应完整。芜湖站东广场作为芜湖市的标志性建筑直接影响当地的旅游文化。必须更加重视感官质量,在验收过程中,应强化感官质量意识。对于感官上的缺陷、瑕疵尽早处理完善,让工程融人城市美学文化,成为一个经典流传。 
  5  结语 
  随着我国城市化进程的快速发展,越来越多的深基坑工程将不断涌现,做好深基坑支护工程施工质量,确保工程安全有序地顺利推进。只有强化质量意识,加强工程质量控制,并贯穿于工程建设全过程,采取科学质量控制系统方法,抓住关键点,实施于每个环节,努力建设出优良工程。 
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