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摘要:高层建筑中深基坑项目支护风险,一直是管理的重中之重,施工管理要走出“重增长、轻安全”的传统发展观念误区,需要加强质量控制,善于识别风险,归类风险,才能够真正解决深基坑项目建设中的不安全因素产生。故,本次研究提出深基坑项目支护风险评价及质量控制,以CBD深基坑项目为例,加强对安全问题和带有全局性、战略性、前瞻性重大现实风险和重大理论问题的研究,把经济快速增长与经济运行的风险问题,统一考虑,防患于未然,进而形成有效的风险评价体系及质量控制策略,提高深基坑项目支护技术水平。本次研究通过充分了解CBD深基坑项目支护风险,并构建模型,了解不同类型风险的权重,并有针对性的提出了质量控制策略。通过本次研究表明,科学的深基坑项目支护风险评价体系构建与掌握,对质量控制有着一定的影响意义,也是降低风险产生安全隐患的关键途径。期待通过本次研究,为同领域内的支护技术施工及应用提供参考。
关键词:深基坑项目;支护风险评价;质量控制
城市用地面积的不断减少,再加之人口不断增加,为了缓解城市用地压力,高层建筑规模也因此越来越多[1]。高层建筑基础较深,给深基坑项目支护施工带来风险,有效的评价支护风险,是保证质量控制有效性的关键途径。深基坑项目支护危险性较大,施工难度、质量、环境、设计等多方面考虑,识别风险,并进行有效评价,是降低风险产生安全事故的关键手段[2]。故,本次研究以CBD深基坑项目为例,提出如何在项目运行中,识别支护风险,并对所识别的风险加以科学的评价,从而达到质量控制的目标。具体内容报道如下:
1基坑工程设计概况
本研究为了进一步了解基坑工程的实际情况,对基坑工程项目设计概况从两方面进行了概述,具体内容如下:
(1)地下水处理设计概述。基坑地下水控制采用“地下连续墙帷幕止水”的地下水控制方案,为确保地下水位以下锚杆施工质量及应急处理,于南侧、北侧和西侧帷幕外设置降水井,内侧设置疏干井。
(2)基坑支护设计概述。按照基坑部位、周边环境情况以及地质条件等情况的不同,北侧、东侧及南侧共划分为13个支护段。东侧E1-E4支护段支护形式:E1支护段采用"连续墙+支护桩"支护体系,其余支护段采用“连续墙+预应力锚杆“支护体系。连续墙厚度800mm,E1、E2支护段连续墙作为止水措施,墙底标高-38.00m;E3、E4支护段设置于管廊抗拔桩位置,代替相应管廊抗拔桩,与管廊底板连接,墙底标高-43.00m;兼作止水帷幕;其中E3支护段连续墙已施工。南侧S1-S7支护段支护形式:采用“连续墙+预应力锚杆“支护体系。连续墙厚800mm,均置于管廊抗拔桩位置,代替相应管廊抗拔桩,与管廊底板连接,墙底标高-43.00m;兼作止水帷幕。北侧N1-N1,N2-N2支护段支护形式:采用“连续墙+预应力锚杆“支护体系。连续墙厚800mm。其中N1-N1为中期地块支护段,N2- N2为清华地块支护段。
2CBD深基坑项目支护风险评价
2.1CBD深基坑项目支护风险识别
2.1.1围护结构风险
根据本项目的实际情况,提出如下围护结构风险:
(1)围护结构插入比。由于支护结构在基坑内,在底部范围内其嵌入土体的深度,以及基坑开挖的深度所形成的比值,也被称之为围护结构的插入比。一般基坑安全事故的发生中,基坑的嵌入深度不够,则会导致质量问题产生,进一步为基坑施工带来事故风险隐患。因此,合理设计基坑的嵌入深度,保证围护结构插入比,对于降低基坑不安全事故的发生,至关重要。
(2)锚杆的预应力影响。在实际基坑工程的设计过程中,考虑到对基变形的影响,还应重点考虑锚杆的预应力影响,进而产生的风险。本项目中支护结构因基坑开挖产生土体的主动土压力,而这种压力可以通过施加锚杆预应力有效解决,若处理不当,则会引发周边地面的沉降量增加,进而导致基坑无法安全稳定运行的风险产生。
2.1.2施工风险
根据本项目的实际情况,提出如下支护施工风险:
(1)施工方案、工艺的不合理风险。在支护施工中,施工方案与工艺若无法准确的给出,那么则会导致施工质量问题产生,进而带来不安全因素及风险。
(2)施工监测风险识别。结合本项目实际史,对施工监测风险应做如下识别:
a.监测数据达到报警值的累计值.
b.基坑支护结构或周边土体的位移值突然明显增大或基坑出现管涌、流沙、隆起、陷落或较严重的渗漏等。
c.基坑支护结构的支撑或锚杆体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象。
d.周边建筑的结构部分、周边地面出现较严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝。
e.周边管线变形突然明显增大或出现裂缝、泄露等。
f.根据当地工程经验判断,出现其他必须进行危险报警的情况。
(3)支护结构的变形风险。基坑开挖中支护结构变形的影响因素有支护结构的刚度、土层的性质、基坑开挖的深度、支护结构插入基坑中的深度以及工程施工等。悬臂式支护结构的变形表现为越靠近上部位移越大。支护结构的刚度越小土体的位移越大,基坑越深则位移越大[3]。所以地基沉降越靠近支护结构越大,离基坑越远沉降越小。如果基坑内部增加了内部支撑或者采用了锚杆结构时,沉降相应减小[4]。在施工中,如果先支护后开挖或者边开挖边支护都可以有效地限制土体的侧移。支护桩施工如果插入岩石中,也可以有效防止下部结构侧移。不同支护结构位移情况如下图。
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图1支护结构变形示意图
除了水平位移以外,支护结构往往还有竖向位移。但是竖向位移经常被设计人员忽略。因为基坑开挖会造成基底的应力释放,产生隆起的情况。因此会带动支护结构一起有一定的上升。支护桩在实际的施工中往往有清孔不干净等情况出现,则施工完毕进行基坑开挖过程中会略下沉或者上升,所以,在实际基坑开挖过程中,支护结构会发生上升或者下降的情况。
2.1.3其他风险
依据项目实际情况,识别其他风险如下:
(1)基坑地下水位高的风险。在勘探深度范围内场地地下水主要有两层,第一层为赋存于①层杂填土、③层粉质粘土、④层粉砂、⑤层粗砂中的孔隙潜水,第二层为赋存于⑦层粗砂、⑨层砾砂中的孔隙微承压水。勘察期间测得第一层地下水稳定水位位于地面以下1.30~2.00m(标高2.04~2.50m)。根据水位情况,该基坑实际支护过程中,需要做好止水,若止水不及时,则会导致支护施工无法开展,支护质量下降。
(2)安全、消防、环保、环卫及文明施工等风险。目前,支护施工中,所造成的安全、消防、环保、环卫及文明施工等因素,也是基坑施工风险产生的关键,前述的任何一项处理不当,均对附近居民生活质量方面的影响,进而产生较大的风险。本项目位于城市中心,对支护施工中,对文明施工和环境保护要求很高,工序众多,土方量大,需要采取特别的环保措施,以达到“安全文明样板工地”的要求。
(3)履职风险。管理人员是否能够按照要求认真管理,保证完善各项基坑支护工作,若未行之有效的履行责任,将会造成不可预知的风险。
(4)质量风险。每一道支护工序中,均需要进行质量控制,需要保证国符合国家标准,若不符合标准要求,质量风险容易造成较大的安全隐患。
2.2风险评价
2.2.1风险模型构建
表1 CBD深基坑项目支护风险评价指标体系
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本次研究所构建的风险评估模型旨在更准确的获得评价指标的有效性,在此之前对影响程度进行1-9标度[5],由专业人员对所列的问卷内容进行标度,标度后的结果录入软件,具体实施层次分析的权重标注,构建风险评估体系的模型,经过权重测算后,使用综合模糊评价法将各指标定量,进一步对CBD基坑项目中支护目前风险评估水平做出准确性的评价得分,构建一个合理科学的风险评价指标体系(见表1)。
2.2.2风险评价结果
通过上述模型构建后,分别由专业人员打分,最终确定各层级权重,再配合综合模糊评价法,最终确定BD深基坑项目支护风险评估水平,以及相应的优化指标权重。CBD深基坑项目支护风险评价指标体系的各风险评估结果见下表所示:
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判断矩阵RI取值表
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表2专家目标层打分
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=-0.085,
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=-0.095.
所有风险防范水平的评价矩阵:根据权重值计算所得CR=-0.095,CR值小于0.1,表明可以接受一致性判断矩阵。通过对CBD深基坑项目支护风险评估发现,围护结构风险评估水平权重最大,其次是施工风险防范。具体如表3所示。
表3 CBD深基坑项目支护风险评估结果
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围护结构风险权重0.5123>施工风险防范权重0.3021>其他风险权重0.1856,因此,在实际操作过程中应具体针对支护结构实施风险管理,从源头上对业务的风险进行有效的控制,进一步降低审批、其他风险的产生,提升风险防范能力。另外,在支护结构中应重点对围护结构风险控制水平采取防范措施,保证施工风险的有效控制。在施工风险防范控制过程中,应重点对施工监测风险有效识别,并提供有效的操作风险防范措施,降低施工过程中产生的业务风险产生。在其他风险中,重点对质量风险进行防范,降低工程后期投入使用产生的风险。
3质量控制策略
3.1围护结构质量控制策略
在实际基坑工程的设计过程中,考虑到对基变形的影响,还应重点考虑锚杆的预应力影响,围护结构因基坑开挖产生土体的主动土压力,而这种压力可以通过施加锚杆预应力有效解决,进而减小塑性变形,从而减小基坑内侧发生水平位移的走向,并且能够减小周边地面的沉降量,从而达到基坑工程的安全稳定运行。
3.2施工质量控制策略
除每道工序质量控制以外,针对地下水位高的风险防范中,保证基坑止水施工质量是本工程关键。具体操作如下:
(1)止水施工时应加强施工质量控制,保证高压旋喷桩的搭接长度、水泥用量。
(2)支护桩施工采用旋挖钻机成孔,更有利于支护桩的垂直度的控制,更有利于止水旋喷桩的施工并保证基坑的止水效果。
(3)结合设计图纸、地质勘察报告,施工过程对地层变化进行分析,发现与地勘、设计图纸有较大变化的地层及时与设计沟通,如地层变化较大采取再桩后增加旋喷桩的补救措施。
施工监测需要掌握一定的方法,根据本工程的实际情况,提出如下监测方法:
(1)监测过程中固定监测人员,以尽可能减少人为误差;
(2)监测过程中固定监测仪器,以尽可能减少仪器本身的系统误差;
(3)在监测过程中固定观测时间,采用基本相同的观测路线,以减少温度、湿度等造成的误差;
(4)在监测过程中采用相同的监测方法进行监测,以减少不同方法间的系统误差。
3.3安全、消防、环保、环卫及文明施工等质量控制策略
施工过程中合理进行施工部署,优选最佳方案,合理布设及使用施工机械,对施工噪声、施工垃圾做好控制管理工作。施工中对噪音的污染要严格进行控制,以保证周边环境不因施工噪音而受到破坏。严格控制人为噪声,进入施工现场不得高声喊叫、无故摔打模板、乱吹哨,杜绝高音喇叭的使用,最大限度地减少噪声干扰。施工现场噪音按照有关的规定进行控制,不得影响施工现场单位的正常工作。具体限值:白天,土方施工:75分贝;支护结构、基础桩、抗浮锚杆施工:70分贝;夜间,土方施工:55分贝;支护结构施工:55分贝。从声源上降低噪声,从根本上防止噪声污染。
4结束语
综上所述,在对深基坑项目支护风险评价及质量控制中,需要先行识别风险,结合施工、设计、周围环境等多种因素,明确支护施工中面临的风险,并做出准确评估,从而进一步保证质量控制的有效性,提升工程管理水平,降低风险带来的施工隐患与不安全因互产生。
参考文献:
[1]王峰,高月新,周勋,等.成都市地铁深基坑施工风险评价实证研究[J].建筑结构,2019(S2).
[2]王景春,张法.基于熵权二维云模型的深基坑施工风险评价[J].安全与环境学报,2018,018(003):849-853.
[3]徐嘉林,方光秀,赵世范,等.深基坑长螺旋压孔灌注桩支护与锚索设计及二次加固方法[J].建筑技术,2019(3):335-337.
[4]王明年,曾正强,赵银亭,等.级配不良卵石深基坑地表及支护变形规律研究[J].铁道科学与工程学报,2019,16(03):96-103.
[5]周启清,韩永楠.基于模糊层次综合评价法的房地产项目投资风险评价及控制研究[J].金融理论与实践,2018,000(006):104-110.