地基基础施工工序对其质量和安全的影响及对策

戴 劲

（福建省顺安建筑工程有限公司，福建 莆田 351200）

0 引言

地基基础施工工序的设计要从多个方面加以考量，例如：施工工期、季节、施工工艺、桩基结构、地基处理方法和外部地质水文条件等，综合多种因素形成科学施工工序，切实符合质量与安全的需要。但在实际施工中，受到人员意识、素质和技术水平以及施工机械、场地环境条件等的限制，无法保证各项工作衔接顺畅，难以满足高质高效的施工要求。本文以璀璨悦璟6栋高层住宅地基基础施工为例，主要研究桩基和地基处理施工以及土方开挖和回填施工的工序对地基质量和安全的影响，并提出相应的施工对策。

1 工程概况

璀璨悦璟由6 栋高层住宅(1#～3#楼、5#～7#楼)，1 栋2 层配套用房（S6#楼），2 栋1 层配电房（S2#楼和S3#楼），1 栋1 层大区门卫（S1#楼），1 栋 1 层垃圾收集间（S5#楼），1 个地下一层汽车库组成。场地西侧为王坑路（在建），南侧为天山路（已通车），东侧为王坑路（规划中）及毗邻沈海高速复线高架桥（宁连高速公路），北侧为建发在建项目。场地已回填整平，较为空旷平坦，局部有较大起伏，勘察时，地面高程介于3.69～6.21m。地表水勘察时，发现场地内局部低洼处有明显地表水，下雨后雨水会汇集在场地内，需集中疏排水，确保场地稳定。各岩土层中地下水在垂直方向上连通性较好；第一含水层与第二含水层中地下水的联系较弱。该施工场地及周边无水源、无污染，其工程总体施工顺序设计见图1。

图1 璀璨悦璟6栋高层住宅总体施工顺序图

2 桩基和地基处理工序的影响及施工对策

该工程场地狭窄，对现场平面布置要求高。周边交通条件、排水条件较差，因此在前期施工时需充分考虑整体部署。由于持力层为强风化岩（砂土状），采用的桩类型为PHC800 AB130 和PHC500 AB125，为降低安全事故发生几率应当就锤击桩、水泥搅拌桩、木桩、拉森钢板桩以及灌注桩后注浆和地基处理施工工序加以分析[1]并采取科学有效的对策。

2.1 桩基施工工序的影响及施工对策

2.1.1 锤击桩施工

锤击桩施工过程中，受到施工工序的影响，易带来断桩、地面隆起过多、桩体上涌、桩位偏移、建筑物破坏等问题，难以保证施工安全与质量。建议该工程锤击桩施工顺序为：桩机就位→起吊预制桩→稳桩→打桩→接桩→送桩→中间检查验收→移桩机至下一个桩位。施工过程中，各步骤间衔接问题较为突出，施工时需针对可能存在的问题理顺施工工序，并严格按照施工工序开展施工。例如：稳桩前需检查起吊预制桩的桩箍和桩帽，需在保证桩顶紧扣后才能将索具去除。

2.1.2 水泥搅拌桩施工

同锤击桩施工情况类似，水泥搅拌桩施工流程设计不当也容易造成桩体上涌、桩位偏移、建筑物破坏等问题，需结合地理条件和建筑群特征优化施工工序。建议具体施工工序（见图2）为：开挖沟槽→搅拌机就位，校正复核桩机水平和垂直度→拌制水泥浆液，开启空压机，送浆至桩机钻头→钻头喷浆、搅拌下沉至设计桩底标高→钻头喷浆、搅拌并提升至设计桩顶标高的顺序进行施工，其中钻头喷浆、搅拌下沉至设计桩底标高→钻头喷浆、搅拌并提升至设计桩顶标高[2]。图2 中阴影部分代表重复套钻过程，利用此种方式能够确保接头和墙体施工质量，符合联系性要求。该工程中地基N 值不超过50，建议施工过程中借助重复套钻方式补正施工设备垂直度，优化搭接效果，提升止水性能。总体施工时采取单侧切割搭接法，完成相关施工任务。

图2 璀璨悦璟高层住宅单轴止水搅拌桩施工顺序图

2.1.3 木桩施工

木桩作用于厚石屑层，施工工序设计不当容易带来地面沉降和桩基下沉的问题。因此，针对施工工序的选择，建议首先对重要部位首先展开施工，按照自外向内的施工工序，以行车道外侧作为施工起始点，而后逐渐向中间施打推挤，最终施打行车道中间的木桩。

2.1.4 拉森钢板桩施工

拉森钢板装施工序不合理，容易造成桩的偏移或变位，施工环节要注意沉桩的顺序。该工程中桩群较为密集，施工过程中建议采取自中间向四周对称施打的施工方式，按照设计标高要求，按照先深后浅的顺序；同时结合桩规格，遵循先长后短、先大后小的原则，使用重锤低击。

2.2 灌注桩后注浆工序的影响及施工对策

注浆介入时间和基本流程将对灌注桩的稳定性和可靠性产生影响，为贴合安全与高质量作业要求，建议施工时采用以下工序完成注浆工作：（1）非饱和土：桩端→桩侧，多断面桩采用自上而下的工序施工；（2）饱和土：桩侧→桩端的施工工序；（3）桩群：外围→内部的施工工序。

2.3 地基处理施工工序的影响及施工对策

地基处理工序不当，可能造成地基承载力不足、地基不均匀沉降以及地基变形等问题。由于工程所在位置地理条件符合多桩型复合地基特点，因此建议：（1）浅部：地质条件满足欠固结土的特点，在处理浅层地基中，首先运用预压、压实、夯实、挤密方法或柔性桩等完成基础施工任务，随后运用刚性或柔性长桩达到施工要求；（2）长短桩：此种情况下，要将短桩施工作用于长桩施工后，维持施工流畅性。

该工程中建议采取灌注水泥浆的方法，制备水泥浆液后，注入相应位置。水泥浆配制好后，停滞时间小于2h，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔小于24h。采用在H 口混合注入2 条管路同Y 型接头混合浆液的方式，保证注浆压力和注浆流量基础上，进入到钻机搅拌和重复搅拌注浆环节[4]。

3 土方开挖和回填工序的影响及施工对策

桩质量和基坑安全受到土方开挖和回填施工工序的影响，其中支护结构受力变化对桩与基坑稳定性和可靠性起到制约作用，因此在设计施工工序环节应重点考虑工况，依据工况完善施工各环节施工方案。

3.1 开挖工序的影响及施工对策

3.1.1 开挖工序的影响

施工前就土方开挖工序对地基基础质量与安全影响展开讨论，结合大量施工事故案例来看，部分单位并未遵从分层开挖和先撑后挖的原则，为缩短工期，尚未保证支撑设置满足稳定性要求即进入下层土体开挖环节，带来基坑坍塌事故。例如，某些建筑开挖未严格遵从施工规范性指导意见，造成严重超挖问题。在水平方向设置钢支撑数量不满足承力要求，并未在基底处浇筑混凝土垫层，带来支撑轴力增大、墙身弯矩增大和地下连续墙侧向变形问题，严重影响地基质量。同时，在浇筑垫层和底板中并未采用分段分块作业形式，钢支撑安装不及时，难以维持整体结构的稳定特性。

3.1.2 时空效应的影响

建筑基坑工程具时空效应强的特点，受环境影响较为显著，支撑速度、挖土速度和挖土顺序均会制约地基稳定性和安全性，与基坑维护体系受力关系密切。现阶段，建筑工程规模逐渐扩大，时间效应和空间效应的影响更为明显，但部分施工单位并未意识到施工工序科学合理的必要性，例如软土地区采用的底板浇筑方法不符合基坑土体蠕动控制要求，进而导致坍塌。结合对某些工程坍塌事故分析结果来看，其施工工期较长，临时支护结构作用于基坑中时间过长，使得锚索预应力逐渐损失，施工构件发生锈蚀，软化渗水现象严重。出现此种不良情况的原因是施工段严重超载，其顶坑处无法支撑其他结构。为此，应当理顺施工工序，针对基坑开挖作业采取分块分层开挖方式，在开挖某一板块土方后，立即放置垫层结构，采用及时封底的办法，缩短施工时间，避免基坑长期处于暴露状态而降低整体结构性能。对于软土地区，要关注土体蠕变情况，缩短浇筑底板与土方开挖间隔时间[6]。

3.1.3 坑中坑土方开挖顺序的影响

坑中坑在开挖电梯井坑部位、集水坑、承台基础中形成，其施工工序对整体结构稳定性影响较为明显，应当理顺施工工序。本高层住宅坑中坑基本施工工序是：设置降排水井和小型集水井→土方开挖→拉森钢板桩支护。

3.1.4 开挖工序的施工对策

结合对璀璨悦璟高层住宅施工环境的分析，土方开挖的基本工序设计如下：第一次土方开挖，分层分段开挖至桩顶超灌标高上50cm 处→第二次土方开挖至筏板垫层底标高上20cm处→人工清底。

（1）测量放线

从测量放线开始，基准点精度复核引测完毕后，利用BIM 技术构建放线平面控制测量模型。而后引入全站仪设备，针对基坑内边线予以确定。位置确定完毕后，就坡底线、坡顶线的位置和所在区域展开分析，明确桩点位置，保证土方开挖区域符合精准度要求[5]。最后记录平均标高、每层开挖深度及分层开挖高度。

（2）第一次土方开挖

完成预应力锚索施工和SMW 工法桩施工后，详细规划开挖区外延范围，按照锚索抗拔强度与桩检强度标准，将地下室筏板底标高作为限制基坑内水位高度的基准，只有在满足小于500mm 的条件下才能进入分段分层开挖作业。设置每层开挖深度和水平分段长度，控制在20m 的范围内。此工程采用边挖边撤的方式，在施工便道方向开挖完毕后，使用挖掘机和自卸汽车及时运土，并观察在开挖至桩顶超灌标高上50cm 处时，进入到出土环节。

（3）第二次土方开挖

此施工工序于第一次土方开挖顺序与质量控制目标达成后开始。施工人员使用多种机械设备，例如：挖机、反铲、长臂挖机等，确保第一次土方开挖产生施工废料直接运输至场外。而后进行基坑内临时边坡设置环节，采取一级和二级放坡顺次设置的施工工序，在开挖至筏板垫层底标高上20cm 处时，进入人工清底作业，提升各流程衔接紧密性。

（4）人工清底

此过程中需注意清底前应当预先设置临时马道，预留20cm，使用自卸汽车和塔吊装运出土。最后砌筑集水井及排水沟，提升基坑排水性能。

3.2 回填工序的影响及施工对策

3.2.1 肥槽回填工序的影响及施工对策

在地基中存在遇水软化和粘性土基岩结构时，地基强度系数会有所降低，无法维持原本地基支撑力，出现沉降程度加大的情况，从含水量与土体抗剪强度关系的分析结果来看，当含水量增加时，内摩擦角、抗剪强度和粘聚力均随之降低，无法维持原本结构形态。同时，就肥槽回填中出现含水量增加的情况细致分析后看出，因施工流程不科学，基坑中含有大量地表水，造成建筑物倾斜问题[7]。除此以外，地下结构上浮问题频发，与施工流程不满足建筑环境密切相关，在回填环节基槽上浮，施工人员没能设置灰土回填作业，使得施工场地中的水难以及时排出。因此，为保证结构稳定性和安全性，按照GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》中针对肥槽回填作业施工流程规范内容科学设计施工工序，对策采取将回填工作置于筏形基础地下室外墙施工后，可提升施工质量。

3.2.2 场地土回填工序的影响及施工对策

场地土回填工作与基础结构施工先后顺序判断是目前形成科学施工工序的重点研究对象。对于该工程而言，因建筑体周围缺少宽阔空间，当回填土大量堆积于建筑体周围将引起沉降增大问题，导致出现差异沉降现象。就沉降观测结果来看，当最大回填土厚度＞2m 时，沉降速度逐渐加快，并以伸缩缝处沉降最为明显。因此，在《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）中就回填土作用于地基基础施工的节点给出明确规定，要求在基础施工3 个月内完成场地土回填作业，不得出现基础堆载过重的情况。

4 结束语

综上所述，地基基础质量的提升是建筑体其他性能得到保证的必要条件，为保证地基基础具备稳固性和安全性，应当从桩基与地基处理施工以及土方开挖和回填施工等多个方面考量施工工序对地基安全性和稳定性的影响，并采取科学合理的施工对策加以控制。在璀璨悦璟6栋高层住宅地基基础施工中，就涉及桩基和地基处理施工、土方开挖和回填施工，在设计工序时，我们依据外部环境和水文条件等，从质量和安全角度出发采取了科学合理的施工对策，收到预期的建设效果。