浅析排桩支护深基坑施工中的监理工作

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  【摘 要】各种建筑物与地下管线都要开挖基坑,一些基坑可直接开挖或放坡开挖,但当基坑深度较深,周围场地又不宽时,一般都采用基坑支护。尽管基坑支护技术在我国已经有了长足发展,但深基坑施工发生坍塌的质量安全事故屡见不鲜,可见,深基坑施工中监理工程师的职业风险很大。本文结合舟山港航国际大厦地下室土方开挖、排桩支护中我们的监理工作和前人经验,对深基坑钢筋混凝土内支撑的监理工作进行了总结,希望能与同行共同探讨、共同进步。
  【关键词】深基坑;排桩支护;监理工作
  
  工程概况:舟山港航国际大厦位于舟山市临城新区,本工程由两栋高层A楼(48层)B楼(36层)及裙房(5层)组成,地下室为两层地下车库。场地南侧为定沈路,其道路边线离基坑边线约为11.7米,西侧为28.3米,东侧紧邻规划用地红线,为在建商会大厦和舟山电力大楼,电力大楼建筑基地线离基坑边线约25.1米,北侧为在建中浪国际大厦,离基坑边线约75米。本工程基坑面积1.78万平方米,地下室为地下两层,基坑开挖深度10.8米,局部加深开挖深度为16.8米和18.8米,基坑平面为不完全规则长方形,南北向边长为152.4米,东西向边长为107.6米。工程维护为整体设计,涵盖钻孔灌注支护桩、支护桩背为双轴搅拌桩止水帷幕、两层钢筋混凝土多点内支撑、三轴搅拌桩局部土体加固。
  结合本项目,笔者认为在深基坑钢筋混凝土内支撑施工中监理工程师应重点做好以下工作
  1 掌握工程现场和周边情况,掌握基坑支护施工的各项规范、技术要求,熟悉地质资料和设计方案,是监理工程师成功监理的基本技术保证.
  1.1 深基坑施工,监理工程师一定要掌握现场和周边地形地貌.主要需要掌握的内容为:(1)基坑边与周围建筑物的距离有多大,周围建筑物的基础埋深和完工状态,分析相互间的影响风险,如本项目,东侧紧邻规划用地红线,为在建商会大厦和舟山电力大楼,电力大楼建筑基地线离基坑边线约25.1米,28层,基础埋深18米,我们认为其相互影响的可能不大,所以以监测该大楼的倾斜度为主;(2)掌握周边的市政设施.一般市政设施主要为道路、公交站台、绿化带等,其重点应为道路,尤其是主要交通路线,如果主要交通路线离基坑距离较近,车流密集,那么基坑和道路会产生相互影响.(3)掌握基坑周边城市综合管线的布置,综合管线主要有电力、自来水、电信、煤气等,基坑施工由于土体的位移可能对周边管线产生影响,而这些管线如果遭到破坏将可能产生严重后果.如本项目,在与基坑间距12米定沈路边埋设有上述城市综合管线,所以,我们将城市综合管线的变形作为我们的一个监控重点,关注报警值.(4)施工影响,施工对深基坑安全影响主要是重型汽车、施工机械,这些活荷载对基坑的影响很大。本项目有比较成功的经验,本项目设南、西两个大门,沿基坑边东侧和北侧设置施工道路连接两个大门。道路总长260米,设直径500的路基桩130根,路面采用双层双向钢筋,混凝土300厚,耗资约200万元。基坑施工中,所有的重载汽车、施工机械从这条道路进出,但对基坑的影响很小,基坑东侧、北侧深层土体位移不大。所以,我们认为虽然投资较大,但还是取得很好的效果。
  1.2 熟悉地质资料.熟悉地质勘察报告是我们监理的基础技术工作.我们需要熟悉的内容很多,但涉及到基坑安全的内容主要有:(1)常年地下水水位和丰水期地下水最高水位,判断止水和维护体系的合理性;(2)是否存在承压水,如若有,其水位离基坑底标高的距离为多少;(3)地质分层情况,主要为淤泥等软弱土层的厚度和标高;(4)支护桩长度。
  1.3 掌握基坑支护施工的各项规范、技术规程,熟悉设计方案。监理工程师应掌握基坑支护施工的各项规范。
  2 监理工程师应加强专项施工方案的管理,落实专家论证审查制度。
  2.1 深基坑施工为危险性较大工程,施工单位施工前必须编制安全专项施工方案,且方案必须由总监理工程师审核专家论证通过后方可组织实施.
  2.2 落实专家论证审查制度。
  总监理工程师批核了施工专项安全施工方案后,应积极配合施工单位组织好施工专项安全施工方案的专家论证.超过支护有效使用时限的深基坑,必须采取回填基坑等切实有效的措施,防止坍塌事故发生。基坑坍塌事故,其中很大原因在于施工与设计不符,基坑施工时间过长,基坑支护受损失效。如某工程基坑原设计深度只有-17m,后来设计深度变更为-19.6m,而实际基坑局部开挖深度为-20.3m,超深3.3m,造成原支护桩(深度-20m)变为吊脚桩;同时该基坑施工时间长达2年7个月,基坑暴露时间大大超过临时支护期限为一年的规定,致使开挖地层软化渗透水、钢构件锈蚀和锚杆(索)锚固力降低、基坑支护严重失效,构成重大事故隐患
  2.3 专项施工方案是在理想状态编制的,在施工中很有可能不得不调整原施工方案。在出现事件影响方案的落实时,监理工程师需要充分掌握现场实际情况,了解事件的性质,尽可能坚持原方案的落实.当确实不可避免时,必须经设计单位认可,同意方案的调整,但当方案有重大调整时必须重新组织专家论证.
  3 加强现场监测工作
  现场监测是指在基坑开挖及地下工程施工过程中,对基坑岩土性状、支护结构变位和周围环境条件的变化,进行各种观测及分析工作。
  监测单位的监测报告一般应在24小时内送达监理单位项目部.监理工程师审阅监测报告的重点应为:①支护结构水平位移值和支护结构的内力值;②周围建筑物、地下管线变形;③地下水位的观测和地下土体位移观测;④基坑外地面沉降或隆起变形;⑤基坑底部及周边地体变形。上述五组数据的变化是有关联性,产生变化的主要原因一般为施工工况或天气变化。当观测数据达到报警值时,监理工程师应立即通报有关单位和人员,结合工况分析数据,及时查清原因,同时,应要求施工单位加大监测频率.必要时停止开挖施工,做好支护加固调整措施,确保基坑安全。
  4 基坑开挖的过程中监理工程师应重点控制的内容
  4.1 督促施工单位严格按照规范要求组织挡水系统的施工
  当要求灌注桩围护结构起到抗水防渗作用时,必须做好桩间和桩背的深层防水搅拌桩或旋喷桩(一般的钻孔压密注浆法不易保证止水,曾引发多起重大事故)。本项目的挡水系统为支护桩背为双轴深层水泥搅拌桩止水帷幕,三轴深层水泥搅拌桩加固电梯井、主楼与车库落差处。水泥搅拌桩施工随意性较大,表现形式主要为减少水泥的用量,搅拌时间不够,不按照技术规范规程施工,施工程序混乱,桩身咬合不够或不成功而形成滲水通道,以上形式是造成挡水系统达不到预想效果的主要原因,也正是我们监理工程师需要重点监控的目标。
  4.2 督促施工单位严格按照规范要求组织支护结构体系施工
  支护结构体系包括挡土系统和支撑系统。支护结构是整个基坑安全措施的骨架,是地下室安全施工的基本保证.有些施工单位可能认为支护结构施工为手段,地下土方开挖为目的,认为支撑体系非永久性结构构件,施工不够严谨.如,我们项目附近的一个同类项目,支撑桩挖出来以后,发现有断桩和较多混凝土不密实桩又很多露筋的现象,这样的结构体系怎么样保证基坑施工的安全?监理工程师应该严谨地控制以下内容:
  4.2.1 支护桩的质量控制。其重点控制的内容主要为长度、桩径、钢筋、混凝土质量、桩间距、和桩身的完整性。
  4.2.2 压顶梁的质量控制。灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度,但各桩之间的联系必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠联接。因此,压顶梁的质量控制重点主要是保证压顶梁连续浇筑。
  4.2.3 围檩的质量控制。围檩的作用主要为连接支撑梁和支护桩,传递相互作用力。围檩的截面一般较大,以便均匀传递相互作用力,所以,围檩的自重较大。围檩同桩的连接方式一般为在桩的钢筋上焊接钢筋锚入围檩,故围檩施工中重点的质量控制点应该为钢筋锚入围檩的长度和锚固钢筋与桩的焊接质量。
  4.2.4 钢立柱的质量控制。钢立柱的主要作用为承担支撑梁的自重,减少支撑梁的跨度,减少支撑梁的长细比,提高支撑梁的刚度。钢立柱的质量控制点主要应该放在钢立柱材质、焊接质量、立柱的方向、垂直度的控制上。
  4.2.5 钢筋混凝土内支撑质量控制。钢筋混凝土内支撑其功能是支承挡土系统的侧力与限制挡土系统位移。正常状态下,主要支撑梁的受力状态为轴向力:拉力或压力。大家都清楚,钢筋混凝土具有优良的抗压性能,其抗压强度是抗拉强度的20倍左右。这样,监理工程师应该能够分清在某工况下,主要钢筋混凝土梁所受的是拉力还是压力。所以监理工程师应该重点关注施工缝的留置和处理质量。
  4.3 监理工程师应该能够把握工况,督促施工单位严格按照施工方案组织开挖。
  基坑开挖应遵循时空效应原则,根据地质条件采取相应的开挖方式,“分层开挖,先撑后挖”,撑锚与挖土配合,在支撑全部完成并达到设计强度后,才可进行下层挖土,严禁超挖,要求尽可能减少初始位移,根据时空效应的原理,应按照“分层、分区、分块,分段、抽槽开挖、留土护壁、先撑后挖,先形成中间支撑,后限时对称平衡形成端头支撑,减少无支撑暴露时间”原则。 监理工程师一定要熟悉基坑的专项施工方案,能够随时对比工况同施工方案之间的差异,一当发现差异,监理工程师应该及时要求施工单位按照原方案施工,必要时发出书面指令甚至要求施工单位停止施工。
  4.4 基坑边堆放荷载的控制
  坑边荷载,是形成堆坑失稳的不利荷载,加大土体内的剪应力,一旦控制不当,会诱发基坑坍塌的突发。 在基坑开挖过程中,因为施工现场是动态的,每天现场都会发生变化,所以,监理工程师应该加强巡视,及时发现问题。监理工程师巡视时应注意:基坑边缘堆置土方和建筑材料,或沿挖方边缘移动运输工具和机械,一般应距基坑上部边缘不少于2m,弃土堆置高度不应超过1.5m,并且不能超过设计荷载值,严禁超堆荷载,机械设备如混搅拌机。
  4.5 督促施工单位落实排水措施
  基坑开挖后,基坑滑动失稳的实质是由于边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度,而抗剪强度由土的内聚力和内摩阻力所组成。因此,凡是影响土体中剪应力、内聚力和内摩阻力的因素,都会影响土方边坡的稳定。主要因素有:因风化、雨水、等气候影响使土质变得疏松,降低了土体的抗剪强度;土层中的含水量的影响,一方面因为浸水而产生润滑作用,降低了内摩阻力,另一方面水使土体自重增大,因渗流而产生动水压力,水浸入土体的裂缝之中产生静水压力,使土体内的剪应力增大。因此在开挖前,对基坑土体内含水量过大的工程,必须事先做好降水措施,以疏干加固坑内土体,达到增大土体的抗剪强度。开挖时,在基坑边界四周地面,设置排水沟,避免漏水、渗水进入坑内
  4.6 监理工程师应该加强现场安全防护措施的检查
  当基坑开挖深度超过2m,对临边作业已构成高处坠落的危险,按照高处作业和临边作业的要求,应及时设置双道防护栏杆,并挂设安全立网。人员上下基坑,应设置专用安全通道,严禁攀爬模板或支撑系统上下。要求施工單位及时清除支撑梁上没有拆除干净的模板,及时清除桩身残土和桩间松土,清除梁底和格构柱上混凝土块,这些都是坑底施工人员的安全威胁。
  5 结束语
  施工方案再好,防护技术再先进,如果未能得到贯彻实施,也只能是纸上谈兵,于事无补。因此,在深基坑施工中,监理工程师要督促施工单位要落实各级安全生产责任制,切实加强日常对施工现场的安全监管,将基坑各种防范措施落实到位,及时对施工现场安全隐患检查到位、整改到位。督促施工单位在施工中,切实按设计施工方案进行,做好施工人员的技术交底,严禁盲目掏挖。同时,监理单位也应认真履行建设工程安全生产职责,依照法律、法规规定实施工程监理,督促施工企业做好现场的防护,措施到位、管理到位,这样才能确保基坑工程的安全,达到经济效益与社会效益双赢的成效。
  作者简介:
  李爱华(1976.10出生)、男、籍贯(湖北安陆)、现供职浙江泛华工程监理有限公司,研究方向:工程监理。
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