01.前言
基坑工程是集巖土工程和結(jié)構(gòu)工程為一體的系統(tǒng)工程，它的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程一直是工程難點(diǎn)。
優(yōu)化是在考慮自身安全、周邊環(huán)境安全、投資等方面的前提下進(jìn)行的。因此在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中多方面綜合對(duì)比優(yōu)化是極為重要的。
02.工程實(shí)例
廣州市某項(xiàng)目，建6棟56層住宅（高度約172.50m），1棟48層住宅（高度約150.00m），1棟30層公寓（高度約150.00m），1棟26層公寓（高度約131.80m）?；臃譃閮蓧K，北面地塊約19800㎡，周長(zhǎng)約540m，南面地塊約14500㎡，周長(zhǎng)約470m，基坑開(kāi)挖深度均約8m?；铀幍乩砦恢弥苓叚h(huán)境復(fù)雜，位于工業(yè)大道西側(cè)，鶴洞橋以南，珠江后航道以東，與廣州造船廠舊址隔江相望，地下管線鋪設(shè)錯(cuò)綜復(fù)雜，且土質(zhì)含水量大，壓縮性高。
03.設(shè)計(jì)階段優(yōu)化
設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化是深基坑設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)，雖然它只是根據(jù)前期的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)等相關(guān)信息進(jìn)行方案的優(yōu)化調(diào)整，但合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)將直接減少施工動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的工作量，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，控制施工成本。
本工程施工地帶人口密集，車流量高，周圍建筑物密集。本工程建筑物設(shè)置三層地下室，基坑土方總量共約為32.5萬(wàn)㎥，堆土面積合共約11.2萬(wàn)㎥，基坑開(kāi)挖前平整場(chǎng)地至絕對(duì)標(biāo)高為12.00m。為保證施工質(zhì)量以及安全，基坑支護(hù)采用“分級(jí)放坡+坡面掛網(wǎng)噴錨硬化，局部區(qū)段采取土釘墻"的支護(hù)方案，然后根據(jù)實(shí)際情況對(duì)有需要的局部位置進(jìn)行調(diào)整。
04.施工動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)
對(duì)深基坑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)用新的技術(shù)和手段進(jìn)行深化，同時(shí)及時(shí)收集實(shí)驗(yàn)結(jié)果和施工中的反饋信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，快速調(diào)整糾偏。因?yàn)橛捎诩m偏措施實(shí)施時(shí)，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，要求操作人員必須能隨時(shí)判斷孔內(nèi)情況，對(duì)操作技工的要求較高。所以根據(jù)事實(shí)得到的反饋信息進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)優(yōu)化，使得施工操作方便可行，經(jīng)濟(jì)合理，便捷施工，同時(shí)避免工期延誤，造成額外經(jīng)濟(jì)效益損失。
1、土釘墻優(yōu)化施工設(shè)計(jì)
按設(shè)計(jì)分層分段施工，為配合土方開(kāi)挖與噴錨施工同步進(jìn)行，開(kāi)挖深度滿足鋼花管及松木樁施工要求，不得超過(guò)相應(yīng)鋼花管及松木樁層距0.5米，沿基坑水平向不超過(guò)50米為一施工段。在施工過(guò)程中，在挖土過(guò)程中及時(shí)進(jìn)行側(cè)壁的修補(bǔ)，保證垂直度滿足施工要求，同時(shí)此項(xiàng)工藝直接關(guān)系到面層噴射混凝土的質(zhì)量和材料耗用量，因此要嚴(yán)格按要求施工。但是由于土質(zhì)變化大，部分區(qū)段邊坡出現(xiàn)小范圍坍塌，補(bǔ)救后自穩(wěn)性能仍差，優(yōu)化設(shè)計(jì)采用超前錨桿進(jìn)行加固支護(hù)。同時(shí)，施工段改為30米一段以保證邊坡安全和穩(wěn)定。對(duì)于局部土體已經(jīng)剝落的位置，采用土袋填充，隨后噴射混凝土封閉，在混凝土終凝后注漿填實(shí)。
在修好的坡面上及時(shí)進(jìn)行綁扎網(wǎng)片固定在坡面的短鋼筋上，上下左右根對(duì)根搭接綁扎，兩點(diǎn)焊接。鋼筋網(wǎng)與土釘錨固裝置要連接牢固，面層混凝土用混凝土噴射機(jī)施噴，壓縮空氣機(jī)施噴氣壓2～5kg/c㎡，噴射混凝土發(fā)現(xiàn)鋼筋產(chǎn)生晃動(dòng)，故采用鋼筋網(wǎng)片借助l字型錨頭及壓筋壓焊在土釘端部形成一體，同時(shí)視實(shí)際情況增加焊接點(diǎn)的數(shù)量。并在優(yōu)化施工后觀測(cè)土體的變形和位移，在容許范圍內(nèi)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)受力效果效果好，結(jié)構(gòu)處于良好應(yīng)力狀態(tài)。
2、土方開(kāi)挖技術(shù)優(yōu)化措施
由于土質(zhì)含水量大，自穩(wěn)性能差，故設(shè)計(jì)機(jī)械挖土?xí)r，根據(jù)場(chǎng)地條件重新合理規(guī)劃運(yùn)土路線，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及時(shí)劃分整理地域，優(yōu)化設(shè)計(jì)采用溝端開(kāi)挖和分段溝端開(kāi)挖想配合的方法，以溝端開(kāi)挖為主，當(dāng)開(kāi)挖寬度大，挖掘機(jī)不能一次開(kāi)挖，可采用分段溝端開(kāi)挖法，挖掘機(jī)從溝端倒退，逐漸向后一挖，傾卸汽車可停置在溝側(cè)，而且由于現(xiàn)場(chǎng)地形限制，汽車運(yùn)土路線主要采用往復(fù)式路線運(yùn)土，當(dāng)運(yùn)土便道全部修好后，可采用循環(huán)式路線的盡量采用循環(huán)式的運(yùn)土路線。
當(dāng)基坑開(kāi)挖深度大于反鏟挖掘機(jī)最大挖土深度，采用分層挖土法時(shí)，原設(shè)計(jì)分層挖土需開(kāi)設(shè)汽車運(yùn)土上下坡度或棧橋，寬度一般為4m，坡度根據(jù)分層深度及汽車性能，層深在2m以內(nèi)時(shí)，坡道坡度為1:3~1:5；層深5m以內(nèi)時(shí)，坡道坡度為1:6~1:7，實(shí)際施工時(shí)南面地塊積水嚴(yán)重，上下坡度或棧橋改為6米寬，層深超過(guò)3.5米時(shí)，需要減緩坡度。同時(shí)，挖土?xí)r不直接挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，視土質(zhì)松實(shí)情況預(yù)留虛高，以備修坡及壓實(shí)，對(duì)于挖方土側(cè)棄土位置，體積等等都及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
3、樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)
場(chǎng)地地貌類型屬珠江三角洲沖積平原和構(gòu)造剝蝕殘丘地貌，地形較平平坦，根據(jù)地質(zhì)反映資料（表1），設(shè)計(jì)使用旋挖樁。參考廣深相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，備用方案在場(chǎng)地打孔時(shí)發(fā)現(xiàn)巖層分布不均、巖面傾斜角無(wú)規(guī)律，顯各向異性分布，采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)出現(xiàn)孔斜的概率很大，則為保證垂直度，優(yōu)化設(shè)計(jì)采取合金套筒鉆頭環(huán)切糾偏。推薦使用yg8、yg11c、yg15等系列型號(hào)合金鉆頭先后試驗(yàn)，若成孔效果均不理想，則采用硬度為88hra抗彎強(qiáng)度為2600mpa的yg系列粗顆粒合金鉆頭。
實(shí)驗(yàn)取樣分析后發(fā)現(xiàn)基巖為極軟巖（表2），并考慮含水量高，基坑邊坡自穩(wěn)性差，旋挖機(jī)布置運(yùn)輸不易，故加大試驗(yàn)采樣密度，確定場(chǎng)地巖層皆容易成孔，樁基持力層位置好，故改為經(jīng)濟(jì)合理且沖擊較小的人孔挖樁。工程樁樁徑均為ф1200㎜、ф1400㎜、ф1600㎜樁頂標(biāo)高根據(jù)實(shí)際承臺(tái)高度調(diào)整。樁端設(shè)有擴(kuò)大頭，工程樁樁凈長(zhǎng)為6.3m到14.7m，樁端持力層均為微風(fēng)化巖，巖石天然濕度單軸極限抗壓強(qiáng)度為15mpa（微風(fēng)化粉砂巖）/20 mpa（微風(fēng)化砂礫巖）,且樁端全截面嵌入該巖層內(nèi)大于或等于500㎜。個(gè)別樁在樁身最大彎矩處采用局部加密配筋優(yōu)化的樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)。
4、根據(jù)環(huán)境進(jìn)行的優(yōu)化措施
收集類似復(fù)雜環(huán)境條件下的深基坑設(shè)計(jì)方案，做好本施工的信息收集及動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)。曾有珠海城廣場(chǎng)基坑，在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)巖面傾斜，產(chǎn)生了較大的位移后對(duì)部分區(qū)域進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索加固，但是加固范圍只是南部西側(cè)的20-30米，加固范圍太少，在2005年7月21日基坑南邊人工挖孔樁及噴錨面交界處，人工挖孔樁擋土樁樁身出現(xiàn)豎向裂縫，之后縫錨索夾片破壞造成大面積坍塌。
在北基坑場(chǎng)地東側(cè)靠近馬路，同時(shí)也是建筑物密集區(qū)，對(duì)實(shí)際土質(zhì)狀況、周圍車流量、車型等等的信息收集，匯總可以發(fā)現(xiàn)，該段車流量大，每日可達(dá)8-10萬(wàn)車次/日，擁堵指數(shù)達(dá)4.9，同時(shí)大型車輛量占比也高，因此承受活動(dòng)荷載較多。為避免對(duì)周圍建筑產(chǎn)生影響造成事故，對(duì)施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。除原有設(shè)計(jì)支護(hù)手段外，另采取增加錨桿數(shù)量的措施，將錨桿間距加密為500㎜，情況較差時(shí)，先采用φ60鋼管臨時(shí)立柱進(jìn)行支頂，間距為1.0m。除此之外，地面加強(qiáng)措施為在基坑周邊5.0m范圍內(nèi)采用注漿進(jìn)行加固土體，地面注漿材料采用純水泥漿，注漿壓力0.5～1.0mpa，土體加固深度為8.0m。
5、根據(jù)地層變化的優(yōu)化設(shè)計(jì)
在施工時(shí)，在實(shí)際場(chǎng)地中遇到打孔難的問(wèn)題，成孔孔位在于化設(shè)計(jì)中進(jìn)行局部調(diào)整，成孔角度，在遇到障礙物時(shí)，也進(jìn)行微調(diào)。挖土?xí)r分層開(kāi)挖，嚴(yán)格控制每層開(kāi)挖深度，根據(jù)土樣的不同調(diào)整首次開(kāi)標(biāo)高和二次開(kāi)標(biāo)高，基坑底部遇到粉砂和細(xì)砂層，要嚴(yán)格控制砂層含水量，防止過(guò)大和過(guò)小，根據(jù)實(shí)際情況，減少開(kāi)挖深度和范圍，必要時(shí)在原設(shè)計(jì)土釘之間增加短錨桿，若中粗砂含量大，可以設(shè)置超前素水泥小樁等措施。因土體含水量大或卵石中出現(xiàn)的不能成孔情況，可采用φ50鋼管替代釘桿，壓力注漿形成錨釘，避免挖孔樁成吊腳樁。
05.結(jié)語(yǔ)
隨著城市化建設(shè)的加速，開(kāi)發(fā)城市地下大空間的任務(wù)越來(lái)越重，由于建筑場(chǎng)地和周邊環(huán)境的復(fù)雜性，結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)，通過(guò)采用超前錨桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)部分坍塌邊坡進(jìn)行加固支護(hù)，采用分段溝端倒退開(kāi)挖，運(yùn)土車采用循環(huán)式運(yùn)土路線，極大地加快了運(yùn)土效率。在巖面傾斜角無(wú)規(guī)律，鉆孔旋挖時(shí)極易造成孔偏斜的情況下，優(yōu)化采取合金套筒鉆頭環(huán)切糾偏，經(jīng)取樣分析基巖為極軟巖，場(chǎng)地極易成孔進(jìn)而優(yōu)化改進(jìn)成經(jīng)濟(jì)合理且沖擊較小的人孔挖孔樁，在周圍有密集建筑群及有活動(dòng)荷載較大的情況下，采取基于場(chǎng)地環(huán)境的加固處理避免受力不均加固不到位的事故發(fā)生。通過(guò)分層放坡開(kāi)挖，調(diào)整每層開(kāi)挖標(biāo)高、控制含砂層含水率、使用土釘加錨桿或使用鋼管超前注漿等方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)各種優(yōu)化設(shè)計(jì)在保證基坑安全的前提下旨在有效控制基坑開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生的變形,簡(jiǎn)化施工工序,有效節(jié)約建設(shè)資金和時(shí)間?？蔀轭愃乒こ虄?yōu)化設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。