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一、基坑支护技术概述
随着建筑业的不断发展,深基坑支护施工技术得到了越来越广泛的使用,加之该技术在应用中不断的改进和被完善,在实践中此技术已逐步形成了一个较为完整的深基坑支护技术体系。在现在的建筑工程建设中,所使用到的深基坑支护技术主要有拍桩支护、土钉支护、搅拌桩支护等。其中,在5m以内或者是10m以内的深基坑工程,较为常用的支护技术是土钉墙技术和搅拌桩技术。如果工程所在地地质条件比较不错,15m 左右的深基坑也可以利用土钉墙技术。通常来说,搅拌桩支护技术既可以做到挡土,又能够有效地挡水,而土钉墙支护技术则更多是在地下水位过低的地方进行使用。土钉墙技术既能够单独使用,也能够联合其他各种支护技术进行使用,由此也就让此种支护工艺成为现如今最为常用的深基坑工程支护技术。
二、建筑工程深基坑支护施工技术中存在的问题
1.实验研究工作没有做好。若要设计出实用且安全的深基坑,平常的总结研究是必不可少的。所以,应当注意在设计之前,要花费一定的人力物力去做实验研究,用实验去模拟现实,力求在实际运用中是十分可靠实用的。从以往的实际经验来看,许多深基坑设计的失败,都是因为这个工作没有引起特别大的注意。在设计成型之前,要注意应有足够的科技资料和测试数据来支撑这一设计,使其有理论的基础,这样形成的设计才是具有说服力的。
2.对不合适的参数结构支撑土壤的物理和机械设计。土压力值在深基坑支护结构所承受的直接影响安全度,但由于地质情况复杂多变,准确地计算土压力是目前很难,还是用库伦公式或朗肯公式。对土壤的物理参数是一个非常复杂的问题,尤其是在深基坑的开挖,水含量,三个参数的内摩擦角和凝聚力是一个变量的值,它是难以准确计算的支撑结构的实际应力。在深基坑支护结构设计,如果地基土的物理力学参数是不允许的,将对设计结果有很大的影响。土力学试验数据表明:内摩擦角值的不同,在不同的内部凝聚力产生主动土压力;土壤凝聚力和原土开挖,差异较大。不同的施工工艺和支护结构,土的物理力学参数的选择也有很大的影响。
三、深基坑支护施工技术要点
深基坑支护施工的流程一般包括以下几个阶段:施工准备、锚杆的施工、支护桩的施工及土方开挖。
1.施工准备。施工前,应对场地标高以及基坑的开挖深度进行复核,调查周边道路管线的埋设以及周边建筑物的基础类型及埋深等资料,施工期间若发现场地布置、施工工况、地质条件与设计与勘察报告不符,应及时通知设计进行相应调整。
2.锚杆的施工。锚杆是一种新型承拉杆件,它的一端联结挡土墙桩或结构物,另一端锚固于地基岩石中,利用锚杆与岩石不能与锚固力来承受各种向外倾覆力。基坑开挖至锚杆标高后,施工土层锚杆,进行制作锚头、钻孔、注浆、穿锚索,注浆材料为水泥浆及水泥砂浆。注浆后,安装钢台座、钢腰梁、钢垫板,穿外锚具,然后张拉锚固。然后在现场进行锚杆试验,满足设计要求后方可结束。
3.支护桩的施工。支护桩可采用人工挖孔桩,钢筋混凝土护壁。例如灌注桩土方开挖形式,用吊桶和电动葫芦运输。这个过程要严格控制清孔以及成孔,混凝土配制、灌注以及钢筋笼的制作、安放等工序过程的质量标准,以确保成桩的质量。
4.土方开挖。土方开挖量大,尘土会影响到居民的生活,因此要采用分层开挖,一边挖一边运,配合人工清土。挖土的速度要根据围护监测结果的变化而变化,如果有异常,立即停止,并且查出原因,立即采取相应的措施,然后才可继续施工。
四、某工程深基坑支护技术应用分析
1、工程总概况
某房建工程的总面积为 36280m2,地下总面积是9519m2,大厦总体高度在75m,房建的平面形式呈方形,大厦设计地下3 层,基坑最深处距离地面大约在16m,工程为钢筋混凝土框架和剪力墙结构,地下部分采用混凝土梁内设无粘结预应力筋。
关于地质条件,根据初期的土层勘探得知,这个工程的拟建区是处于某洪冲积扇北面,地面标高在46.8~50.1m的区间范围内;拟建区的地质土层主要为粘质粉土层,局部为粘质重粉质粘土层,大厦地基的承载力标准值是230kPa,地下没有软弱的下卧层。
关于水文情况,根据勘探报告,拟建区存在三层地下水:第一层是滞水,其水位深度约在1.2-4.1m之间,水位标高在46.13-43.04m之间;第二层是潜水,其水位深度约在9.87-12.19m,水位标高在37.18-36.24m 之间;第三层是层间水,其水位深度约在 21.02-26.07m,水位标高约在 23.22-25.04m 之间。这个场区的地下水水质呈弱酸性,对混凝土结构不产生腐蚀性,但对钢结构产生弱腐蚀性。
2、工程特点
该拟建区处于繁华的街区,施工条件苛刻,运输困难,白天交通拥挤,建材只能夜间运输。对周围环境要求高,施工时间有限制,总的来说施工场区面积狭窄,无法大量堆放建材,大件钢材结构只能存在仓库,增加了二次运输量,提高了运输成本等。
3、该大厦深基坑的支护施工技术
根据工程具体情况,采用混凝土灌注桩和锚杆支护相结合的支护方案。
2.3.1 混凝土灌注桩
混凝土灌注桩,具体的工艺流程为:平整钻孔场地、测量放线布孔、挖设排水沟和布设泥浆池、桩机就位和制备泥浆、钻机钻孔,洗孔清孔、吊放钢筋笼、浇筑灌注桩水下混凝土。开钻前,检查轴线的定位点与水准点是否正确、放线定桩位等。桩机就位后,在桩位位置埋设孔口护筒,起到定位、储存泥浆以及护孔等作用。
2.3.2 锚杆支护施工要点
土层锚杆在开挖的深基坑墙面或者尚未开挖的基坑立壁土层钻孔,在达到要求的深度后再次扩大孔的端部,一般形成柱状。实施锚杆支护技术施工,主要将钢筋、钢索或者其它类型的抗拉材料放入孔内,然后灌注浆液材料,令其和土层结合成为抗拉力强的锚杆。这样的支护技术能够让支撑体系承受很大的拉力,有利于保护其结构稳定,防止出现变形,同时还具有节省材料、人力,加快施工进度。
4、支护效果
完成深基坑支护之后,在进行房建工程的施工期间,没有出现坑壁坍塌等问题,利用相关测量仪器对周围建筑物作监测也没有发现明显的变形痕迹。混凝土灌注桩和锚杆支护可以有效地确保工程的顺利施工,同时保障周围的建筑物安全,所以,进行深基坑支护施工方案的实施是切实可行的。
五、结语
为了缓解城市空间压力,人们开始向地下空间寻求发展,对深基坑施工提出了越来越高的要求。目前,传统技术传统的深基坑设计相对来说已经很落后,跟不上建筑发展需要。要在此基础上有所创新,才能使深基坑支护技术有所改善。但是要注意的是,设计新的方法来使整个深基坑的结构有所改变,但是还要从各方面考虑,研究改变的是否得当。例如要确定地面是否超载,空间效应与平面效应是如何转化的,还有就是在施工中,应按先设计、后施工的原则进行施工,并尽量做到在施工的同时进行监测。
参考文献:
中图分类号: TU208 文献标识码: A
前言:
当前社会经济飞速发展,带动我国的建筑行业也得到了蓬勃的发展,各城市如雨后春笋般建设起来,在工程建筑中,基础工程是整个工程的重要组成部分,其基础部分的质量直接决定后工程最后的质量如何,尤为重中之重的是基坑的施工,因其地质、施工等各种问题,是整个施工中的难点。基坑工程中,降排水时非常重要的组成部分,如何严格的控制整个施工中的各个关键点,对最后基坑是否达到设计规范的要求具有深远的意义。
1、工程概况
本文结合笔者的一次实际施工经验,以工程为例,此次工程总建筑面积203万平方米,用地面积为16145平方米,地上建筑的总建筑面积为153万平方米,地下建筑的总面积为52万平方米,地上部分总共由3栋建筑组成,其中一座为53层的建筑,其基坑的平均深度为162m,局部的深度为22.3m,长度为35m,宽度为16m,属于典型的深基坑。通过对工程施工现场进行勘察,该深基坑的地貌为新近人工填土、风化残积土、第三系上新统玄武岩等,该深基坑的地下水压力非常大,大气降水渗入补给,地下水随季节的变化幅度为1.45m,通过对水样分析结果进行分析,评价地下水对钢筋、混凝土等具有较弱的腐蚀性。
2、建筑工程深基坑降排水施工技术的控制要点探析
2.1深基坑降排水施工方案
通过分析该建筑工程的地质资料,并认真的分析其他类似建筑工程降排水施工的经验,并根据施工现场的具体条件,对管井、轻型、喷射、电渗等几种降排水方案进行综合的对比分析,然后再考虑降水方式可能对基坑开挖施工以及桩孔的影响程度,该施工单位决定采用大口径管井降排水施工方案进行降水,这主要是因为大口径管井的施工方法相对简单,不仅能够适用于淤泥质粘性土、各类砂性土等,并且适用的降深范围也相对较大,通常为80m-500m,因此该建筑工程的深基坑降排水决定采用大口径管井降排水施工方案。该降排水施工方案应该满足以下要求:(1)降低承压水头的高度,以此保证深基坑能够稳定开挖与结构施做;(2)通过降水提高土壤层的土体强度,能够显著的提高土体的水平抗力,降低周围地基沉降以及基坑位移,便于进行机械作业;(3)通过疏干基坑开挖范围内土层中的地下水,能够满足基坑无水开挖的要求。
2.2降水井的设计和计算
(1)降水井单井最大出水量(q)计算:q=11πRLK1/3,其中q表示单井出水量,单位为m³/d;R表示单抽水井半径,单位为m;L表示抽水井过滤器的长度,单位为m;(2)基坑涌水量(Q)计算:Q=[1.366k(2HS)S]/1g(1+R0/r0),其中,Q表示基坑涌水量,单位为m³/d;k表示渗透系数,单位为m/d;H表示潜水含水层厚度,单位为m;S表示基坑水位下降值,单位为m,R0表示降水影响半径,单位为m;r0表示井的引用半径,单位为m;(3)降水井数量(n)的计算,n=1.1Q/q;
2.3降水井位的布置
根据上述计算,能够确定降水井的数量,然后根据施工现场的具体状况,合理的布置降水井,进行降水井施工时,应该注意以下几个方面:(1)严格的按照临时用电的要求,使用配电箱以及钻机设备;(2)严格的控制水位,并实时的进行观察,保证水位始终处于平稳状态,然后缓慢的下降,尽可能的避免出现不均匀沉降的问题,对周边环境造成影响;(3)降水井护筒应该高出地面45cm左右,防止异物掉入到降水井中;(4)在进行打孔施工时,不能在井底留沉渣;(5)控制好下管的速度,并保证连接良好;(6)严格的按照相关的设计级配进行滤料的拌合,并进行分层回填;(7)当能够降水井成型之后,还应该在井口覆盖木板,这样能够防止杂物掉入。(8)在降水井施工现场还应该有专门的现场维护人员,由专职电工负责日常维护工作,并且在降水施工期间,应该每隔2个小时进行监测,这样能够及时的发现水位有没有发生上升,并且现场基础施工的作业人员也应该积极的配合维护人员的工作,保证降水井维护工作能够顺利的进行。
2.4降排水的应急预案
深基坑降排水的应急预案主要包括以下几个方面:(1)防停预案,将水泵电动机的功率通常为55kW左右,为了防止在降水施工的过程中出现停电的问题,应该在施工现场配备一台以上的150kW柴油发电机,当出现停电故障时,马上启动柴油发电机,保证降水施工能够正常的进行;(2)临时支护应急预案,由于建筑工程深基坑的施工周期相对较长,在施工的过程中很可能出现坑壁坍塌的问题,因此,为了防止坍塌事故的发生,应该采用相应的支护措施,例如采用单根长度为2m、35mm×48mm的脚手架钢管,垂直排压在基坑的坡壁上,间距为450mm-850mm,然后在坑壁上挂钢筋网片,并将钢管和钢筋网焊接牢固;(3)当降水较多时,应该在深基坑低增设深度为500mm、宽度为500mm的盲沟,并在坑底的周围设置深度为1000mm、宽度为1000mm的集水坑,在集水坑内设置1台泥浆泵,这样当降水较大时,能够及时的将雨水排出。
2.5其他控制要点
(1)做好现场的降水记录,并及时的检查降水设备,如果出现不能正常使用的故障设备,应该及时的更换;(2)做好现场明水的收集排放工作,避免水进入到基坑中,导致坑内形成积水,影响以后的施工;(3)定期的观测降水过程,参看相关的参数,严格的控制水位,如果水位的深度超过给定的参数,应该关闭部分抽水装置,控制抽水量,必要时应该进行回灌;(4)降水井与回灌井是相辅相成的,当两者能够同时工作时,降水效果非常明显,并且能够保持水系出入的平衡,应该同时启动、停止以及恢复;(5)回灌水能够使用深基坑中的地下水,但是必须经过沉淀以及过滤之后才能进行使用,如果需要使用其他水源,应该先对水源进行处理,当水质满足回灌水的相关要求之后才能使用。
3、结束语
总而言之,降排水在建筑工程的深基坑施工中占据这非常重要的地位,通过合理的控制降排水施工的所有施工要点,能够达到提高降排水效果以及降低降水排水成本的效果。
参考文献:
中图分类号:U231+.3 文献标识码:A 文章编号:
1 工程概况
南昌轨道交通1号线珠江路站位于昌北凤凰洲丰和大道与珠江路交叉处,沿丰和北大道呈南北走向,车站总长为456.6m,宽17.7~21.5m,设计为地下二层岛式车站。车站主体为单柱双跨、双柱三跨的现浇钢筋混凝土箱型框架结构,共设4个出入口,基坑开挖深度除出入口楼梯放坡段其他位置深度为8.5~11.5m。
附属结构出入口围护采用φ850@600SMW工法桩,内插700×300×13×24mm的H型钢,隔一插一,水泥掺量≥20%,搅拌桩的有效桩长为9.8~16.8m(根据基坑开挖深度呈阶梯状设计)。主体围护与附属围护的连接处的冷缝采用R1500mm范围内φ800mm的高压旋喷桩加固止水。
2 地质、水文条件
根据地质勘查报告,场地地层由人工填土、第四系全新统冲积层、下部为第三系新余群基岩。按其岩性及其工程特性,自上而下依次划分为①2素填土、②1粉质粘土、②2粉砂、②2-1淤泥质粉质粘土、②4中砂、②5粗砂、②6砾砂、⑤泥质粉砂岩。
本工程拟建场地内的地下水主要为赋存于第四系砂砾层中的孔隙潜水,含水层为地面以下4.10m~220.5m范围内。地下水位埋深年变幅1~3m,地下水主要接受赣江水体的侧向补给,受人为开采影响较小,平水季节及枯水季节,地下水向赣江排泄;汛期,赣江补给地下水,地下水与赣江水力联系密切,地下水水量丰富。
3 基坑涌水量的理论计算
根据本工程水文地质条件,基槽开挖深度范围内分布的地下水有两层,依次为上层滞水、潜水。场地内地下水极为丰富,地下水与赣江水力联系密切,且场地距赣江仅为800米左右,主要含水层为赋存于砂砾石层中的孔隙潜水。含水层主要为②2粉砂层、②4中砂层、②5粗砂层、②6砾砂层。地下水位埋深4.10~6.50m,标高14.10~15.46m,地下水位变幅1~3m。
4号出入口地面整平标高19.70m,基坑底标高8.11m, 基坑设计开挖深度为11.59m,地下水位取14.66m,采用基坑内降水,水位必须降至基坑底以下1.0m,降水深度达到7.55m。根据勘察资料,各含水层渗透系数为:②2粉砂渗透系数为6.0、②4中砂渗透系数为75、②5粗砂渗透系数为75、②6砾砂渗透系数为75。
基坑长度L为46.48m,宽度B为9.4m,L与B的比值小于10,为块状基坑,根据该场地的环境条件和水文地质条件,含水层的渗透系数较大,地下水量较大,拟采用管井降水方案。采用“大井法”计算出水量。
1、基坑降水设计计算:
1.1确定井点管的埋深L:
式中:――基坑开挖深度,;
――井点露出地面高度,一般取0.2~0.3m,;
――降水后地下水位至基坑地面的安全距离,一般取0.5~1.0m,;
――降水漏斗曲线水力坡度,环状布置取1/10,单排线状布置取1/5,;
――井点管至基坑顶面边缘距离,一般取0.7~1.2m,;
――基坑中心至基坑顶面边缘距离,;
――滤管长度,一般取1.3~1.7m,;
则 ,取。
1.2确定引用半径(假想半径)R0
对于矩形基坑,其长宽比不大于10时,可用“大井法”将矩形基坑折算成假想半径为R0的理想大圆井
式中:――基坑的面积;
1.3确定抽水影响半径R
式中:――渗透系数,取加权平均值,;
――含水层厚度,;
S――抽水坑内水位下降值,s=14.66-7.11=7.55m。
表1各土层的渗透系数
1.4确定基坑涌水量Q
4 降水井平面布置图及相关位置关系
1、降水井的平面布置:根据地质勘查报告,结合主体结构在此地质条件下的降水经验,4号出入口基坑开挖深度为9.6m~11.5m,疏干井的深度根据基坑开挖深度来设置,井深设置为16m,井底标高位于基底以下4~5m。本工程作为南昌轨道交通的试验站点,尚无类似经验参考,本工程以4号出入口为试验进行降水,设置2口疏干井,分别位于L型出入口两侧中部,并在拐角处布设一口水位观测井兼做备用井。
2、结构剖面及现状地质水位等相关位置关系为:地面整平标高为19.700,基坑外地下水位为16.60,赣江水位为14.50、基坑距离赣江约800m,基坑内水位为12.69,基坑开挖底为9.60,基坑底处于②2粉砂层中。
5 降水井管的设置
降水井井管直径0.3m,泥孔径0.5m。滤水层厚度0.2m,滤水层采用3~15mm级配砾石过滤层。井管为Φ300mmPVC波纹管,波纹管上布置300mm圆孔,间距为100mm,梅花形布置。PVC管外包两层滤网,内层滤网采用孔眼1×1mm尼龙网,外层滤网采用孔眼2×2mm尼龙网,用12#铁丝间隔1.0m扎紧。
6 降水运行情况及分析
4号出入口于9月28日开始抽水,降水井水位降深-时间曲线见水位降深-时间曲线图,降水井水泵功率及抽水量详见下表。
表24号出入口水泵布设及抽水量统计
备注:4-1、2降水井每天24小时连续抽水;观测井内静水位为+12.60m,每抽水20分钟后,井内水位下降至井底(约+5.50m),停抽后约20分钟,井内水位回升至+10.50m,如此反复循环(观测井三面紧靠搅拌桩止水帷幕,仅有靠近基坑内一侧有进水补给)。
通过对观测井内的抽水试验情况发现,观测井内水在20分钟左右抽干,抽干后停约20分钟水位回升,观测井的四周已封闭,水的补给仅从井底部补给,由此可见水的补给量之大,且根据目前的实际情况分析估算,其每天的补给量约为8340m3。
图4 水位降深-时间曲线
根据上图统计,4#-01降水井初始水位标高+12.701,4#-02井初始水位标高+12.528,截止至10月10日经过历时12天的降水工作,4#-01降水井水位标高+12.734,水位下降0.03m,4#-02降水井水位标高+12.698,水位上升0.17m,基坑累计出水量约为6768m3。降水井水位深度为降水井内静水位标高(静水位:暂时停止水泵抽水5分钟,保证井内水位能真实的反应基坑内的水位时,量测的井内水位标高)。
7、针对目前降水情况处理的建议
通过理论计算的基坑涌水量,并结合4号出入口的降水实际情况进行分析,基坑内外水量达到平衡时为6884m3/d,而实际涌水量远大于此,要确保水位能下降每天的出水量必须要达到8000~10000m3/d左右方能满足要求(考虑到局部围护体系有可能渗漏的情况)。由于本工程为南昌轨道交通的试验站点,本地区尚无相关的类似情况进行参考,如此大的抽水量及补给量在如此小的基坑内将如何确保基坑施工的安全。针对目前情况,提出以下两点建议:
0 引 言
近年来上海轨道交通建设大规模发展,对地铁深基坑施工和设计也提出了越来越高的要求。目前上海市大部分地铁深基坑工程都采用刘建航院士提出的“时空效应”施工方法,采用“分层、分段、对称、平衡”的开挖方法和“随挖随撑,按规定时限施加预应力,减少基坑暴露时间”的支撑方法,取得了较好的效果;但在地铁基坑设计尤其是基坑变形计算方面还存在一定的欠缺。地铁车站基坑工程的主要设计内容是根据地质条件和环境保护要求合理地确定围护结构支撑体系、地基加固要求和施工方法及工艺。其中一个关键问题就是如何选取围护结构被动土压区的水平基床系数Kh。Kh是综合反映地质条件、支撑和围护结构条件以及开挖施工条件的等效水平基床系数。合理地选取Kh关系到基坑设计的安全合理性。Kh的正确取得有赖于工程实践中的大量观测分析和总结。
中图分类号:U231+.3 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)01-0052-2
1.工程概况
与一般基坑工程相比,与运营地铁线紧邻的基坑工程常处于道路十字交叉口,是城市繁华地段,该地段建设的基坑工程具有埋深大、跨度大、结构复杂、施工组织与施工技术难度大等特点0。施工中会碰到对于已有地下构筑物的穿越和对将来修建地下构筑物的预留口,或者对已有地下构筑物的部分拆除、结构打开和改建等难题00。世纪大道地铁车站处的6号线明挖段为地下二层结构,其中地下一层为6号线明挖区间,地下二层为预留地块的连接通道。后建的6号线两侧的基坑工程为地下三层结构,世纪汇基坑工程地处市区地面交通枢纽,周边环境复杂,受道路、地下管线、施工场地等因素制约,对施工环境要求极高。且世纪汇基坑工程涉及6号线东西两侧基坑开挖(开挖深度20m、宽度22m、西区长75m、东区长90m)、地下预留口拆除、打通隧道正下方联络通道和东西两侧基坑相连等关键工序。该基坑工程平面图如图1。
4.结论
本文通过对紧邻运营地铁的世纪汇后建基坑施工关键工况对隧道结构的影响进行分析,总结了施工中所采取的主要技术措施:(1)钻孔灌注桩加固;(2)基坑满堂注浆加固;(3)临时钢管撑换撑;(4)运营隧道结构变形监测,反馈指导施工等。这些经验和技术措施可为同类工程提供借鉴。
参考文献
[1]李博,刘国彬,黄毅.在已运营地铁车站超近距基坑开挖几个问题的探讨[J].施工技术,2007,36(增):29-31.
[2]孙宪铭,谢弘帅.紧邻运营地铁车站的深基坑设计与施工技术研究[J].建筑施工,2004,26(6):483-485.
[3]顾亚囝,朱毅敏,乔恒昌.大型地铁枢纽站施工中的地下障碍物拆除及车站结构逆作施工技术[J].建筑施工,2008,30(5):342-344.
随着现代建筑水平的不断提升,各种高层建筑及地下工程逐渐增多,对深基坑支护工程提出了更高的要求。本文分析了深基坑施工中常见的问题,并从转变设计理念、注重变形观测及补救、加强全程控制三个方面提出了解决对策,以期为深基坑支护施工提供一些有益的借鉴和参考。
1.岩土工程深基坑支护中常见的问题
1.1施工实际与设计方案之间存在较大差异
在深基坑支护施工中,要在深层搅拌桩内掺入一定比例的水泥量,但实际施工中水泥的用量很难控制到位,经常出现掺量过少等问题,使得深基坑支护强度达不到设计要求,而且后期极易产生裂缝等质量问题。在深基坑设计阶段,一般会对施工程序做出非常详细的要求,以避免支护中发生意外变形,在施工结束后也会进行图纸设计交底。然而在实际施工中,施工人员受自身水平及素质所限,对一些复杂的程序要求往往缺乏深入了解,因此并未给予足够重视,加之赶进度、图省事等心理作崇,往往只在意施工的局部效益,而对工程整体效益漠不关心,导致工程质量达不到设计规范。深基坑开挖属于在空间范畴上进行的调整和操作,而传统的深基坑支护设计往往是基于平面应变问题所展开的,这是在不考虑空间具体处理情况下做出的一种假设设计,而平面应变假设设计要求对支护结构进行适度的改变,以达到满足开挖后诸多客观要求的目的。由此可见,平面应变设计同实际的施工之间存在很大差异,必须对这一问题加以关注。
1.2边坡修理达不到规范要求
通常情况下,深基坑挖掘是由挖掘机进行大方开挖,再由人工进行简单修整,最后实施挡土支护、初喷等后道工序,在这一过程中,机械开挖的质量是非常关键的。机械开挖规范、到位,将给后道工序的施工带来很大方便。然而在实际施工中,由于机械操作人员的技术水平有限,加之施工环境的复杂多变,经常造成欠挖、超挖等问题,同时基坑边坡的顺直度及平整度也经常满足不了设计要求。在人工修整阶段,施工人员只能对机械挖掘的表面做简单修整,不可能对坡面缺陷进行彻底修补,而验收环节也没有进行严格把关,便直接进行初喷,造成挡土支护之后又出现欠挖、深挖等施工质量问题。
1.3土层开挖与边坡支护之间的施工不协调
较之边坡支护而言,土层开挖的技术成分低,并且施工组织比较简单。而边坡支护的技术含量就比较复杂,并且对专业要求比较高,所以边坡支护施工一般都交由专业的施工队伍来实施,这就造成不同施工单位之间的管理协调问题。比如土方开挖单位常常发生拖延工期、抢赶进度等问题,挖掘工作无序、混乱,特别是雨天施工时,土方单位经常占据过多的工作面,使得支护单位的作业空间所剩无几,无法顺利开展边坡支护工作,造成工期的延误。
2.岩土工程深基坑支护完善措施
2.1转变深基坑支护设计理念
我国建筑行业在多年的发展之中,已经积累和总结了大量的施工设计经验,对于岩土变化中支护结构的受力情况也有了比较深入的了解。对支护结构受力情况的探索为支护技术及理论的进一步发展提供了科学依据,不断补充和完善着支护结构理论体系。但岩土深基坑支护是一件非常复杂的工程,我们在此取得的经验成果尚不足以满足工程实践的复杂需要,甚至国家对于深基坑支护设计方面尚未出台统一的行业规范,依然采用传统的朗肯、库伦理论来计算土方压力情况,以“等值梁法”确定支护桩结构,运用这些过时的理论及方法所计算出来的结果与实际情况存在较大偏差,不能与深基坑支护结构的实际受力情况相匹配,最终对支护结构的强度及稳定性造成不可逆转的恶劣影响。目前,动态设计理论作为一种全新的设计体系显示出了极大的优势,因此在以后的深基坑支护设计中,要逐渐摒弃基于结构载荷的传统设计理念,建立起动态设计体系,并充分结合施工监测手段,实现对信息的实时反馈。
2.2注重变形观测、注意及时补救
变形观测的具体内容有:周边建筑观测、边坡变形观测、地下管道观测。通过观测获得的数据,能够及时对土方挖掘及支护设计情况展开分析,并对发现的偏差进行及早调整。通过变形观测,可以准确把握土方挖掘造成的土体沉降等情况。若施工中发觉设计方面的偏差,应该对后续施工的设计参数进行适当调整,以达到补救目的,对于已施工部位出现的偏差,要妥善制定补救和控制方案。变形观测要做到及时、准确,要严格依照既定的方案进行观测,以保证测量数据的准确、有效。若观测发现大范围的变形或滑动,要立即展开分析,并制定有效的加固和补救方案,防止再次出现变形或滑动。
2.3对深基坑支护进行全程控制,保证施工质量
提高深基坑支护施工质量的关键就是加强过程控制,严格依照设计方案施工,全面保障工程质量。首先,施工前要对施工现场的地质情况、周边环境进行了解,并事先熟悉施工设计图纸。其次,施工中要确保地基降水系统处于正常状态,施工中对于坑基支护的平面位置、桩长、位置、钢筋网间距等参数不能私自进行变动,任何方案上的变动或更改都要通过专家评审后方能实施。此外,土方挖掘单位与支护单位在施工中要彼此配合,最好能够做到分段分层开挖与分段分层支护。土方挖掘单位要依照设计方案有序的进行挖掘工作,依据开凿支撑、先撑后挖、均匀开挖、对称开挖等原则,减少挖掘工作扰动范围。基层开挖后不能长期暴露在无支护状态下,开挖时要避开支护结构,同时避开基地原状土,要严防挖掘之后的土体变形及滑坡,如果挖掘中发现反常状况,要第一时间暂停挖掘工作,及时分析状况查明原因,并制定针对性的解决方案。
3.总结
随着国内建筑施工技术的快速发展,我国逐渐形成了自己独特的支护结构体系,发展出了多种安全、经济、成熟的深基坑支护技术,能够针对不同规格及地质条件的基坑进行科学支护。近年来,深基工程的基坑深度有逐渐加深的趋势,给基坑支护技术提出了更高的挑战和要求,因此我们必须不断总结深基坑支护的技术经验,妥善解决实际施工中存在的问题,以推动深基坑工程理论建设与工程实践的齐驱并进。 [科]
【参考文献】
[1]张许永,郭波锋.浅谈岩土工程深基坑支护施工技术[J].技术与市场,2014(4).
关键词: 郑州地区;深基坑;支护结构;选型;黄土;黄河泛滥沉积
Key words: Zhengzhou region;deep foundation;supporting structure;selection;loess;Yellow River flood deposition
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)10-0092-02
1 郑州地区地层情况概述
郑州位于华北平原西南部边缘地带,地势西南高,东北低,具有典型的山区向平原过度的地势特征。按地貌形态的不同,把郑州市由西南向东北划分为:丘陵岗地、坡状平原、倾斜平原和泛滥平原4个地貌单元。地下水位埋藏主要受地形控制,从西南到东北由深到浅,西南部丘陵岗地局部埋深大于20m,而东北泛滥平原埋深一般较浅,部分地区仅1-2m,受建筑基坑施工大量抽取地下水影响,局部有大幅的下降,总的流向是由西南到东北,水力坡度一般为1%-2%。
郑州市区大致以京广铁路为界划分为2个地质单元:
1.1 黄土地质单元,其范围主要分布于市区内京广铁路以西,东西大街、郑汴路以南的地区,60m深度范围内,除早更新世地层受喜马拉雅运动影响缺失外,主要发育地层有:全新世粉土和粉质粘土层、早更新世粉土层、中更新世粉质粘土层、晚第三纪泥灰岩,均为硬质土层类,具有色黄、大孔隙发育、含碳酸盐等特点,属于黄土类土,总体上浅层土工程特征较好,个别地方有轻微湿陷性。
1.2 黄河泛滥沉积地质单元,其范围主要位于京广铁路以东,东西大街、郑汴路以北的地区,地表浅层土体为全新世黄河泛滥堆积物,具典型的“二元”结构,上部地层主要为:全新世上段(Q■■)冲洪积稍密粉土层、软-流塑的粉质粘土层;全新世中段(Q■■)冲洪积稍密-中密粉土层、软-可塑的粉质粘土层,色暗,富含有机质,有机质含量3%-8%;全新世下段(Q■■)冲洪积粉细砂。全新世上段(Q■■)、全新世中段(Q■■)的土多为软弱土,天然含水量高,一般均接近或大于25%,近液限,天然孔隙比一般在0.80-0.95之间,属高压缩性,承载力一般为70-110kPa,且土层不均匀,夹层互层较多,地下水位埋深较浅。
2 郑州地区常用的深基坑支护结构介绍
郑州地区常用的深基坑支护结构型式和应用情况介绍。
2.1 土钉墙,土钉墙支护技术在20世纪90年代初开始在郑州地区应用,由于其造价低廉、施工方便的特点,迅速地推广开来。到20世纪90年代末,由于城市的快速发展,深基坑工程数量增加较快,土钉墙支护技术很快得到推广,施工队伍数量猛增。一般一层地下室(基坑深度小于6m)的基坑,首选采用土钉墙支护结构。对于放坡大的情况,也可采用放坡网喷。
2.2 复合土钉墙,到20世纪90年代末,两层地下室的项目逐渐增多,一般对于两层地下室(基坑深度大于6m,小于10m)的基坑,采用土钉墙已无法满足安全要求,而采用灌注桩或灌注桩+锚杆的支护结构造价又较高,于是复合土钉墙支护结构得到了普遍应用。复合土钉墙一般是土钉墙和以下一种或几种桩型相结合:微型桩、水泥土桩、钢管桩,其中,土钉墙和微型桩相结合的复合土钉墙应用最多。
2.3 灌注桩或灌注桩+锚杆,到21世纪初开始,三层及更多地下层数的建筑增多(基坑深度大于10m),有的两层地下室开挖深度也超过10m,复合土钉墙无法满足安全要求,这样灌注桩或灌注桩+锚杆支护结构得到普遍应用。一般在应用中,采用上部土钉墙,下部桩锚结构的较多。少数项目用CFG后插筋或预应力管桩代替灌注桩。
2.4 双排灌注桩或双排灌注桩+锚杆,对于无法施工锚索,基坑深度又不太深(一般小于12m)情况,采用双排桩的较多。对于基坑深度大于12m,不宜施工锚索,应尽量减少锚索施工数量的基坑,或对变形要求严格的基坑,一般采用双排灌注桩+锚杆支护结构。
2.5 水泥土挡墙,对于土性较差且基坑开挖深度不大的基坑(一般小于6m),锚杆的承载力小,采用水泥土挡墙是一种较合适的选择。但由于郑州地区的地层特征和水泥土挡墙需要较宽阔的施工场地,应用较少。
2.6 灌注桩+内支撑或地下连续墙+内支撑,随着基坑开挖深度的加大和锚索施工受到限制(如支护结构不能出用地红线),灌注桩+内支撑或地下连续墙+内支撑逐渐开始应用。
其实,对于一个基坑,仅采用单一的支护型式并不多,一般都是根据不同的周围环境条件和不同部位的开挖深度,采取不同的支护措施,做到安全可靠和经济合理。比如:郑州绿都置业郑汴路安置楼一期,基坑平面尺寸仅75m×50m,却采用了双排桩、桩锚、复合土钉墙、放坡网喷四种支护结构。
3 郑州地区深基坑支护结构选型发展过程
对于郑州地区的深基坑发展,大致可以分为三个阶段,每个阶段都和郑州城市发展的步伐相适应,不同的发展阶段,都有相应的深基坑支护结构。
第一阶段为起步阶段,该阶段主要是20世纪90年代,郑州市区开始出现一些基坑,其深度以一层地下室为多,也有两层或两层以上的基坑,但数量较少。土钉墙支护技术从南方传到了郑州,在大多数基坑中进行了应用,对于基坑深度大或环境复杂的基坑,以灌注桩+土钉墙、搅拌桩+土钉墙居多。
当时,郑州市区的基坑绝大多数位于黄河泛滥沉积地质单元区,地下水位很浅,土钉墙支护技术在郑州的应用又不成熟,大多数基坑的变形都比较大。该阶段,支护施工单位数量很少,支护方案也不需要专门进行设计,由施工单位简单出个方案即可,施工资料简单,没有统一的格式和要求。降水以轻型井点为主,辅以管井。
第二阶段为快速发展阶段,该阶段主要是21世纪的头10年,标志是郑东新区CBD的建设和都市村庄的改造。到了21世纪,由于中国经济的快速发展,建筑业也不例外,于是基坑工程的数量逐渐增多。都市村庄改造的基坑周围环境一般比较复杂,郑东新区CBD的基坑对基坑工程的开挖深度较深且有统一的规定,在这种背景下,出现了大量的基坑施工单位和技术管理人员,同时也促进了基坑支护技术的快速发展。
该阶段,地下室2-3层的数量猛增,基坑开挖深度在6-15m的数量据多,支护结构也逐渐多样化,桩锚和复合土钉墙支护结构得到了快速的应用,双排桩、地下连续墙、内支撑等支护结构也开始应用,同时也引进了一些比较先进的技术。
随着对设计、施工文件要求的提高,逐渐出现了专业设计,施工资料也逐步规范和统一。到后期,专业的基坑监测也逐步开始并迅速发展。降水以管井为主,辅以轻型井点。
第三阶段为规范调整阶段,该阶段大致开始于2010年左右,标志是郑东新区高铁站及附近地块的开发和《河南省建筑边坡与深基坑管理规定》的实施。随着城市的发展,建设用地越来越紧张,基坑工程向着周围环境条件复杂和基坑开挖深度深的方向发展,基坑工程事故也不断出现,对基坑工程的管理和技术水平提出了更高的要求,于是建设主管部门出台了基坑工程的相关规定,基坑工程的地方技术标准也开始制定,同时,新的施工设备、施工技术也不断出现,形成了基坑设计、基坑施工、基坑监测专业化的分工。大量超深基坑的降水施工,导致了城市地下水的快速下降,以郑东新区最为典型。
4 郑州地区深基坑支护结构选型存在的问题和发展方向分析
在深基坑工程发展约20年以后的今天,基坑工程的设计、施工、变形监测都有了较高的水平,管理也逐渐规范,但也存在较为明显问题。针对基坑工程中存在的问题和以后的发展方向,分析如下。
4.1 支护结构型式的选择上,现在普遍采用的不可回收土钉、锚杆(索),绝大部分超出了用地红线,造成了严重的地下污染,给后续的开发利用造成了困难,同时,邻里之间的纠纷越来越多。
随着人们维权意识的提高和管理的进一步规范,支护结构超出红线将会严格限制,可回收锚杆(索)将会有较大的市场,内支撑支护结构将会逐步被接受和大量应用。
4.2 降水型式的选择上,普遍采用开放式降水,造成地下水位下降。郑州地区属于严重缺水地区,而大量的抽取地下水且不加以利用,造成地下水严重的浪费,水位快速下降,地面和建(构)筑物出现沉陷。
随着地下水下降造成的地面沉陷、建(构)筑物开裂的加剧和缺水的现状不断加剧,敞开式降水将会逐渐被限制。
4.3 基坑工程设计、施工、监测市场较为混乱,相互压价,造成一些基坑工程价低质劣,埋下很大的安全隐患。设计技术人员水平差距较大,设计文件没有统一的标准,造成设计成果质量难以保证;施工队伍混乱,一些基坑工程盲目压价;对监测工作不重视,造成监测数据不准确。
随着对基坑工程设计、施工、监测要求的提高,对安全的逐渐重视,管理的逐渐规范,一些不正规的、水平低的设计、施工、监测单位将会逐渐被淘汰,市场秩序会越来越正规。
4.4 过于重视经济效益,忽略技术上的总结和提高。随着中国经济结构的转型,科技创新型国家的建设,建筑市场的规范、技术标准的完善,必然会重视技术上的提高和创新。
4.5 管理上不规范,造成了都在郑州市,但对基坑工程的设计和评审不统一。
5 总结
①在20年左右的基坑工程发展过程中,总结出了适合郑州地区地层的支护结构,并逐步的总结经验和教训,走向了成熟。②在基坑工程支护结构选型上,还存在一些问题,需要逐步的解决。③目前基坑设计、施工、监测等的技术水平还需要进一步提高。④对基坑工程的管理还不完全到位,需要进一步的管理和规范。
参考文献:
[1]孙瑞民,杨凤灵.郑州地区饱和粉土的工程地质特性研究[J].河南科学,2009,27(5):346-350.
中图分类号:TV551.4+1 文献标识码:A
1、研究背景与意义
为保证深基坑工程的顺利开挖以及基坑周边建筑物和环境的安全,需对深基坑采取支挡保护措施。最开始用木桩作为基坑围护结构,后来出现了钢筋混凝土桩、地下连续墙、钢板桩以及水泥土挡墙、土钉墙等围护结构。
1.1地下连续墙
C.Veder于1950年开发了地下连续墙的施工技术。起初地下连续墙多被用于作为大坝的防渗墙,二十世纪五六十年代传入法、日、英、美、前苏联等国家,九十年代中期以后,越来越多的工程中将支护结构和主体结构相结合设计。世界各国都是首先从水利水电基础工程中开始应用,然后推广到建筑、市政、交通、矿山、铁道、环保等部门。日本自从引进地下连续墙的施工技术以后,开发了许多连续墙施工机具,研发了适用于不同施工场地的工法和手段,并将地下连续墙用于桥梁基础以及不断研发的新基础形式中。
在我国,地下连续墙最初仅用来作为基坑围护的挡土、防渗墙,后来逐渐应用于高层建筑的地下连续墙工程,并成功研发了许多施工机具,深基坑工程的不断涌现促进了地下连续墙工艺进一步提高。迄今为止,地下连续墙作为基坑围护结构的设计施工技术发展已十分成熟。
1.2锚杆
1958年德国首次将锚杆应用于深基坑工程中挡土墙的支护,此后世界各国对锚杆技术进行了大量的实践研究,探讨了相关理论和实践问题,产生了一系列专用施工机具制定了相关设计和施工规程。
我国最早将锚杆技术应用于地铁、公路、以及矿区的边坡工程,80年代初开始用于高层建筑深基坑支护。经过多年的实践研究,在施工技术、施工机具、提高锚杆承载力、锚杆与支护结构共同工作等方面都取得了卓越的成就,并制定了土层锚杆设计与施工规范。
地下连续墙与土层锚杆技术的成熟发展以及深基坑工程的不断涌现,使地下连续墙结合锚杆基坑支护结构成为土体开挖施工中控制侧向位移的有效手段。在深基坑工程施工过程中,只有对基坑支护结构、基坑周围土体和邻近建(构)筑物进行监测,才能确保工程的顺利进行。
2、国内外研究现状
深基坑施工过程中进行监测具有重要作用。邵现成 [1]总结了有关基坑围护结构监测的方案、设备、内容、方法等。胡友健 [2]介绍了深基坑工程监测数据处理与预测报警系统。董明钢、杨峰 [3]提出信息化施工的应用性问题。王光勇等 [4]模拟了地下连续墙加锚杆支护结构中锚杆设计参数对支护结构水平位移的影响。许文杰等人 [5]提出预锚地下连续墙的概念。闫文斌,王志豪 [6]结合工程实践,提出了一些深基坑监测方面的意见和建议。
2.1地下连续墙监测现状
Mana和Clough [7]分析了一些基坑的监测数据,发现围护墙体的变形与抗隆起稳定安全系数的密切关系。高彦斌,吴晓峰等 [8]通过有限元软件以及现场监测数据,研究了地下连续墙施工对临近建筑物沉降的影响。吴小将等 [9]根据监测得到的地下连续墙的测斜曲线,建立了一种估算地墙弯矩的简便方法。孙文怀等 [10]结合工程实测资料,分析了圆形基坑地下连续墙的内力、侧向位移、垂直沉降、墙顶水平位移、孔隙水压力、土压力等变化规律。程晔,张太科等人 [11]结合某大直径圆形嵌岩地下连续墙工程,采用现场监测和三维弹塑性有限元方法,分析了大直径圆形嵌岩地下连续墙和相似情况下非嵌岩地下连续墙的变形特征。兰守奇、张庆贺 [12]通过地下连续墙现场监测,分析了地下连续墙侧移和最大相对侧移与基坑开挖深度的关系,随开挖时间的变化规律。
2.2锚杆监测现状
地理信息系统及全球定位系统使锚杆监测正在朝着自动化、全天候、实时动态的方向发展。
柴敬等 [13]提出采用光纤Bragg光栅传感技术进行锚杆支护质量监测,该监测技术精度高、简单、可在线实时监测。程秀芝,张申 [14]根据弹性波法的检测原理和特点,提出利用弹性波技术进行锚杆支护监测,该技术具有监测周期短,费用低,可实现三维空间连续、动态监测等特点。隋海波等 [15]应用 BOTDR 的分布式光纤传感技术进行锚杆监测,简单、易于布置、测量范围大、直观。刘爱卿 [16]开发了CM—200I型测力锚杆和施加扭矩的扭矩套,能够监测高预紧力全长锚固锚杆受力状况。
结论
地下连续墙加锚杆基坑支护结构形式在深大基坑工程的施工中体现了优越性,尤其是在建筑物密集地区,具有广阔的应用前景。现行设计分析理论尚不成熟,积累基坑开挖与支护检测结果,对于完善设计分析理论具有十分重要的意义。只有对基坑变形进行现场监测,掌握了基坑支护结构的变形规律,更好的控制变形,才能保证基坑工程安全。
参考文献
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[4]王光勇,刘希亮,倪红梅,杨超.锚杆设计参数对拉锚式支护结构水平位移的影响.焦作工学院学报(自然科学版).2003.22(3):200~203
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[8]高彦斌,吴晓峰,叶观宝.地下连续墙施工对临近建筑物沉降的影响.地下空间.
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[9]吴小将,刘国彬,卢礼顺.基于深基坑工程测斜监测曲线的地下连续墙弯矩估算方法研究.岩土工程学报.2005.27(9):1086~1090
[10]孙文怀,裴成玉,邵旭.圆形基坑地下连续墙支护结构监测分析.施工技术.
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[11]程晔,张太科,姚志安.大直径圆形嵌岩地下连续墙变形特征分析.湖南大学学报(自然科学版).2008.35(11):128~131
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中图分类号:TU46 文章编号:1009-2374(2015)36-0106-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.36.052
1 概述
随着我国基础设施的快速发展,城市人口的急剧膨胀以及建筑用土的大大减少,地下结构建筑的开发利用已得到越来越多专家的重视。近年来,深基坑工程不断向大面积、大深度发展,对安全生产的需求也越来越高。然而,基坑安全事故占整个建筑事故的比例高达约20%,由此深基坑安全施工得到越来越多人的重视。如何做到安全生产,首先我们必须对危险因素心知肚明。本文通过总结深基坑工程普遍存在的危险因素,并对危险源进行分析归类,最后提出相应的控制措施。
2 荆州地区深基坑工程主要危险源辨识
2.1 深基坑工程特点
2.1.1 临时性、周期长。深基坑工程属临时性工程,周期长。在荆州地区,深基坑工程运用时间一般在6~18个月之间。由于深基坑为临时工程,会使施工人员和设计人员产生一种临时的想法。且基坑在运行过程中,会经历季节的更替,将经历多次降雨、周边荷载和车辆振动等不利因素。
2.1.2 面积大、造价高。近年来,基坑开挖深度随着城市建设用地的减少越来越深,工程规模越来越大,从而导致工程造价越来越高。而建设方都不愿投入较多资金,深基坑一旦出现问题,将会造成巨大的经济损失。
2.1.3 地质条件复杂。深基坑工程不同的位置和深度,基底所处的地质条件大多不一样,如土层的结构、力学性质、承压水水位等均不大相同,有时甚至相差
很大。
2.1.4 施工条件差、对周边环境的影响大。大规模的深基坑工程往往处在建筑物密集、地下管线以及地下空间开发较多的城市繁华区域。深基坑工程施工条件很差,如施工空间小、周边建筑物密集、地下管道众多、临近施工道路等都给安全施工带来了不小的挑战。
2.2 荆州地区深基坑工程的危险源的类别
2.2.1 基坑支护本体结构。通过对已发生的深基坑事故的整理和总结,发现基坑失稳的主要原因为基坑支护结构边线、基坑坑底隆起和基坑流砂等因素造成。
2.2.2 水压力。深基坑安全事故中,约90%的事故与水压力有关,在施工过程中要对水有正确的认识并给予高度的重视。水压力会使土体产生渗流现象,渗流会破坏土体:一是在渗流力的作用下,土体颗粒流失或局部土体产生移动;二是由于渗流作用水压力发生变化使土体或结构物失稳。
2.2.3 基坑监测。基坑监测需对支护结构和周边环境进行监测。基坑监测对基坑支护状态进行及时预报,通过对监测数据的分析,可确保基坑内的人、机、物的安全,也可为后续工作提供可靠的保障。然而,实际施工中,管理人员为降低基坑运行成本,往往未请第三方单位对基坑进行实时监测,当基坑一旦出现变形预警值时,往往会错过最佳抢险时间,从而造成巨大的经济损失。
3 深基坑危险源的预防与控制措施
深基坑工程一旦发生事故,处理事故的费用往往是基坑设计、施工的几倍,还会对社会产生非常大的负面影响,因此,对深基坑的安全事故进行预防显得尤为重要。为降低事故发生的概率,我们需提前对深基坑施工过程中可能发生的事故进行预测并制定切实可行的控制方案。
3.1 水压力控制
基坑开挖过程中,应严格控制水位。在基坑施工过程中,将水压力分为两类:一是地表承压水;二是承压水。为保证基坑安全施工运行需对其采取预防和控制措施。对于地表水,常在坡顶进行约2m的硬化处理,在破壁上设置泄水孔,并在坡顶和坡脚砌筑排水沟对雨水进行疏干引导,防止雨水长期浸泡坑底土层,破坏土体结构,导致土体失稳;对于承压水,则需采用降水措施,降水的主要作用是降低地下水位减少承压水头对基坑底板的顶托力,防止坑底产生突涌现象。降水过程中,易导致周边建筑物的下沉开裂,因此在基坑开挖过程中,应该严格控制承压水水位,禁止超降。
3.2 土方开挖控制
土方开挖破坏了原有土体的结构和岩性,且在土方开挖过程中涉及到较多施工作业组,如支护施工、支撑施工、监测、降水、凿桩头、主体基础等。此时总包单位面临着与各种分包单位的配合作业问题,较多施工组同时施工容易造成机械打架、施工混乱等场面。为保证土方开挖过程中高效运行,监理方必须全程监控。
3.3 基坑监测与信息化施工
基坑监测是指在基坑使用期限内,对基坑本身以及周边建筑物实施的一项检查、监控作业。其主要监控项目有支护体系水平位移和侧向变形、周边建筑物、道路和市政管道的沉降、地下水位高程等。而信息化施工是指通过现场监测搜集数据,对采集的数据进行反馈、分析并用以指导调整施工工作。信息化施工一方面可以保证施工安全,另一方面可使设计更加合理经济。
3.4 安全教育
作业现场施工人员的专业素质高低不同、文化程度参差不齐、风险敏感度低且不易管理。第一,负责安全生产的经理和法定代表人应经过安全教育再培训;第二,新人入场必须进行三级安全教育培训,且针对不同的施工班组,对在建工程有的特征且易出现的危险事故重复警告。对特殊作业人员除一般的安全教育外,还应对安全技术进行不定期的培训,严格按照考核标准选用合格人才;第三,在建工程采用新技术、新工艺、新设备时,需对施工人员进行新的培训,未经培训者不得上岗。
4 结语
深基坑工程在施工过程中存在很多危险源,如果不提前对其进行预防与控制,可能会带来巨大的财产损失和社会负面影响。深基坑施工条件复杂,为降低基坑安全事故风险,施工前需对在建深基坑危险源进行识别分析与预防,做到提前发现风险并做好相应的防御措施,为深基坑安全施工提供多重安全屏障。
参考文献
管井井点降水法是在开展水利工程基坑开挖工程前,做好规划,在基坑周边特定的位置设置数量不等的滤水管,使用抽水机器将基坑中的积水抽出来,排走,使得所挖出的土保持干燥。该降水方式的适应性较强,如轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等,运用极为广泛,且降水效果显著。
1.2基坑降深施工方案
在进行水利工程基坑开挖时,把填土层挖穿后才能到达强透水性质砂层,基坑内的涌水情况十分严重,该情况会直接影响到开挖工程的顺利进行,降低基坑坑壁安全性及结构的稳定性,情况严重的甚至会带来地质灾害,包括流砂、涌水等。需要合理的制定基坑降水施工方案,并充分考量基坑支护设计、基坑降水设计及实际的施工条件等。需要注意的是基坑的中心线位置的降深需要比基坑至少低0.5m,地下水位降低的目标是降至基坑基础桩的承台台底,且高度应保持在0.5m以内。
2深基坑排水技术
深基坑排水技术主要有3个方面:井管施工技术、明沟排水技术和降低地下水水位的施工技术。
2.1井管施工技术
一般情况下,进行井管施工中,如大锅锻造孔,需要使用水冲沉井工具及钻井器械。如果井管外径尺寸为40~50cm,大锅锻造孔的直井则70~80cm。该过程中井壁容易坍塌,需要使用比重为1.2的泥浆,对井壁进行加固,孔中泥浆的高低需要超过地下水水位,但是不能超过井管管口。在钻孔的深度达标后,先下放性能一般的混凝土底管,再下放无砂性质的混凝土管,而透水性、混凝土浇筑质量良好的井管则放置于最下部。上述过程中,可以使用细的钢丝绳将井管底部吊环穿起来,制作一个活扣,利用插钎将井管牢牢的固定。抽动插钎上额拔钎副绳,将其从井管中抽至地面,再利用人力或者机械绞车实施控制,将井管在按照顺序一节一节的下放至孔内。各个井管需要有一部分露出地面,使用170℃的胶结剂均匀涂抹在井口,取宽度为20cm左右的麻袋片或者玻璃丝布,把相邻的管口之间的缝隙包裹严实,最后使用长度为40cm左右,宽度为4cm左右的木板或者竹片,贴在井管的外面,最后使用14型号的铅丝将管井绑扎牢固。在井管下放结束后,在井管底部填入各种物质,包括黄沙、碎石、细砾石等,厚度保持在0.5m左右,再使用粗砂及细砾石将井管与钻孔之间的空隙填充紧实,厚度应超过10cm,保障井管的牢固度。
2.2明沟排水技术
根据来源的不同,可以将基坑所排水分为不同的类型,包括围堰积聚余水、大气降水、基面渗水、基面泉水、基坑周围渗水等,在围堰完成后需要将其及时排出,保障基坑的稳定性。在进行排水时尽量利用下游河流或者水库水位地形低的优势,将其积水自然的排走,残留的水则需要设置排水沟将其引导至人工排水井,或排至地形较低的位置,利用设备将其抽走。排水沟在布置时,有不同的方式,其中一种是如果基坑开挖较深,或者面积较大,土质不佳,且地下水位较高,造成渗水的情况较为严重,应根据等高线的位置采用分层的方式设置数量不等的排水井或者排水沟;另外一种则是如果基坑的周边从高出到低处依次开挖排水沟,则需要将渗水缓慢的引导至集水井,在使用水泵等设备将其抽出排走.
2.3降低地下水水位的施工技术
一般情况下,如果粉土及粉砂基础处于地下水水位较高的位置,基坑会出现渗水现象,粉土与粉砂无法承受渗水出溢坡降,土粒与渗水均会不断的移动位置,在进行基坑开挖时,引起流砂、管涌等严重情况,影响基坑排水的施工状况。如果仅仅使用砂砾铺垫反滤层,放缓边坡或者铺垫其他材料等,来避免管涌及流沙,其不仅会明显增加工程的成本,也会影响到基坑排水的施工质量及进度,因此需要在水利工程基坑的周围设置射流排水系统,或者配备井管排水装置,不断优化地基施工的技术,强化基础结构等,才能保障基坑的质量。
引言:随着城市地铁建设的发展,基坑施工对于周围地铁正常的运作产生的影响越来越大,对于地铁设施的保护问题也越来越被重视。基坑的开挖施工,会使地铁隧道上层土壤出现松软和裂缝,从而出现坍塌的状况。对隧道的安全性和地铁的行车安全构成严重地威胁,不仅会产生经济损失,还会危害社会公共安全。因此根据基坑施工对地铁的影响,研究保护措施就显得尤为重要。
一、基坑施工对邻近地铁的影响
基坑施工过程中,常采用降水的方式。而降水的施工方式会冲走土壤中的细颗粒物质,使土壤中的承受能力降低,产生坍塌和变形的现象。而且基坑施工的过程,会对土壤的自然状态产生损坏。打破土壤结构中的应力平衡,出现地表沉降的状况。在自然状态遭到损害后,受施工的影响还不能进行回填处理,导致周围的土地发生形变和沉降,还会出现的下水下降,土壤物质不均衡的状况。这些问题会对邻近地铁隧道造成损害,给地铁行走过程带来安全隐患。
二、相应的保护措施
(一)完善施工过程,降低对附近土壤的损害
探究基坑施工对邻近地铁的影响及保护措施时,首先要对基坑施工过程进行了解。只有了解具体的施工过程,才能发现是什么因素导致对土壤的损害,进而对邻近地铁造成影响。大部分的基坑施工主要分顺作法,逆作法两种,还会采取两者结合的方式。顺作法:先建设周围的防护结构,采取从上到下的结合支撑的方式,挖至对应深度再采取从下到上建设主体机构;逆作法:使用地下结构作为支撑,采取从上到下和开挖工作交替进行的方式;基坑施工的过程具有非常大地风险,支撑和防护主要为临时的措施缺少长久性。因此可以根据基坑施工中降水,开挖和监测三个方面,对邻近地铁加设保护措施,降低地铁的安全隐患,避免经济损失。
例如对施工过程进行完善,降低对邻近土壤的损害。前期基坑降水阶段:基坑降水前制定好降水方案,使用间断性的降水方式,合理控制每次降水的数量。根据施工需要进行降水,水位控制在深度以下半米的高度;进行基坑降水时,要及时把积水排干,可以采取排水渠或水泵抽水等方式。及时排干积水,防止长期浸泡对土壤造成的损害;开挖前降水时,注意观察靠近地铁地段的水位情况做好记录。发现异常时,立即停止降水及时采取回灌的方式进行处理;基坑开挖阶段:开挖前制定完善的挖掘方案,采取顺作法的方式,使用三层支撑结构。一部分的支撑结构达到对应强度后,再进行施工。配合上混凝土浇筑保障质量。控制好下降高度,标准水位在坑底的一米左右。坚持分层之间对称的原则,不要出现超前挖掘的情况,保证支撑结构和挖掘交替进行。进行支撑结构构架时,选择合适的支撑结构,用多次振捣法进行支撑结构的构建。严格按照制定的方案,根据安全施工手册进行深处挖掘。避免挖掘中对土壤的损害,降低对邻近地铁的危害。施工中土体检测:制定检测方案时,要结合施工地段的土壤成分结构,经过相关专家论证的基础上进行制定。在邻近地铁的地段设置监测点,及时统计监测信息和数据。施工前提前和邻近地铁的负责部门进行沟通,寻找邻近地铁的相关资料,根据实际情况制定和完善施工方案。监测到异常数据及时和地铁部门沟通,做好应急处理预案,并进行提前演练。确保出现问题时,能够快速有效地进行预防。
(二)创新挖掘方案,避免对邻近地铁造成损害
传统的基坑挖掘方式是:根据基坑的范围要求,找到大致的施工范围。在施工范围内进行降水处理,降低土质的坚硬程度方便挖掘。开始挖掘时,根据预设的方案在设置支撑结构的基础上,开始基坑的挖掘工作。其中对土质结构危害最大的是,挖掘过程改变了土壤的自然状态。土壤虽然是固体状态,但大范围土壤的中间突然出现较大的坑洞,周围的土体就会随着水和惯性,流向坑洞方向。这样的特点,导致坑洞周围部分的土壤出现整体的下陷现象。而且因为土体的自然状态被改变,土体的坚硬度也大幅降低。因此在施工时,可以在传统的基坑挖掘基础上,创新挖掘方案。根据基坑所需面积和范围,在大坑的基础上,合理分化,加入隔墙和暗处支撑。从空间上减少周围土体的暴露面积,有效地降低地质变形的概率。从而达到对邻近地铁的保护作用。
例如创新挖掘方案,降低土体变形的概率保护邻近地铁。首先是整体方案的制定,改变传统的单坑模式,在单坑的基础上加入隔墙和暗处支撑。分两期进行施工,一期是整体基坑的施工,根据实际情况把基坑分割成三份,中间加入隔墙和支撑。二期是在邻近地铁一侧设置长条形的基坑,把地铁的走向设置为长条形基坑的长。加强支撑的传力作用,增加支撑时间。而且因为体积小的特点,方便施工,可以降低邻近地铁范围的土体暴露时间,避免出现土体变质。然后是如何进行隔墙和支撑,可以选取混凝土中搭配钢筋的材质进行构建,使用十字交叉的方式进行排列。材质选择是为了隔墙和支撑的质量,十字交叉的方式是为了提高稳定性,从而达到控制变形的效果。通过创新挖掘方案,采取隔墙和暗处支撑的方式分割基坑,增加受力面。达到控制土体变形降低变形概率的目的。
(三)采用的加固的方式,保护邻近地铁
探究基坑施工对邻近地铁的影响及保护措施时,在完善基坑施工程序的基础上,创新挖掘方案,而这些保护措施只是外在条件的防护。对邻近地铁进行保护时,还可以从地铁本身出发。在基坑施工前对地铁设施进行加固处理,增加地铁本身的防护强度,以达到保护的目的。让地铁本身的防护能力提升,降低安全隐患。还可以对基坑施工过程中的支撑和防护进行加固。全方位的加固措施,降低对地铁附近土体的损害。而且不同的基坑施工对于地铁设施的影响也都不同,所需要选择的保护措施也就不同。可以采取不同的加固措施,因地制宜保护好地铁设施。
例如在对地铁本身进行加固处理方面,可以在基坑工作开始前,对邻近地铁进行加固处理。如对地铁高架承台及高架桩周边进行加固,使用混凝土和钢筋混合材质,采取注入的方式进行加固。基坑周围的被动土层使用抽条加固的方式,在被动区加固的方式,防止土壤自然状态损害后的土体流动。基坑周围每间隔一段距离,使用钢筋结构创设模板,在模板内浇灌混凝土或水泥,形成隔离桩,加强对土层扩张的抵御能力。在十字支撑结构的基础上给每个支撑结构截面增设板带,增加支撑结构的受力面积,提高支撑的使用时间加强结构稳定性。通过这样分层次的全方位加固,加强相互力作用,防止土层在损害自然状态下的土体流动,达到对地铁保护的目的。
(四)对施工路线进行全面评估,提升效率降低危险
基坑施工涉及的地域广,环节多,任何一个小的环节出了差错都可能引发不可预计的损失和危险。在基坑施工前,工程师要基于大量的基坑工程的实践经验,调查周边环境,并根据施工的现状,总结出施工过程中可能出现的问题,并对施工的路线、细节等制定出较为全面的评估方案和数据分析,找出可能会影响地铁正常运作的影响因素,在理论上确保施工的顺利进行,降低对周边地铁的影响,提高安全性。此外,根据几何关系, 建立地铁隧道“总位移与曲率半径”、“曲率半径与管片张开量”的换算关系,在理论上做好预算。对于突况要有应急的解决方案,提前设计好施工过程中需要加固的地方及需要的材料,做好施工前的准备工作。同时,要因地制宜,对周围环境的地质条件也要进行监测,根据不同的地质条件,制定出不同的保护方案,避免没有重点的谨慎,浪费成本做无用功。
例如,在工作之前,要首先制定工作的简单规划,内容包括:先前的经验分析、同类型的工程之间的对比、定性分析、风险评估、对周边环境进行考察、对周围的地铁隧道的环境进行考察等等。设计师明确并预评估工作要点,详细的制定出基坑工程及周边地铁的空间关系图,明确基坑工程范围内的地铁的运行时间及服务性能,根据实际情况,要对基坑工程的具体实施、施工的工艺制定出详细的方案,如对于土质较为深厚松软的地区,要加强基坑的支撑强度,对于粉砂粉尘的地区,要控制土壤里含有的水分,降低降水量,避免塌陷。必要时可以找技术人员,对于整个施工过程中的细节进行仿真模拟,确保工程的万无一失。施工过程中,管理人员要及时的进行检测,检测在建工程的施工进度,记录施工过程,一旦偏离了施工计划,一定要及时的制定后续的施工安排,对于施工时对地铁正常运行和对地铁内部结构造成不可避免的影响,要及时采取加固措施以把这种影响降到最低。施工后要及时对这次施工过程中出现的问题进行总结并分析,为今后的工作提供宝贵的经验。
(五)根据地铁的不同情况,进行加固
在基坑工程时,除了要在工程本身加以小心,确保安全外,也要在地铁的安全上去加强保护措施,进行加固。地铁保护一方面要保证地铁运营安全, 另一方面要保证地铁结构安全。在加固地铁和基坑方面,也要有详细的计划,根据基坑工程对于地铁的不同影响,制定不同的加固方案,针对于基坑的规模、基坑对地铁影响的大小、地铁对于基坑的位置、基坑的形状结构,制定针对性的加固措施。这样做避免对资源材料、人力物力的浪费,大大减少对周边地铁的影响。
例如,对于规模大、对地铁影响较大的基坑,采取“大坑化小坑”的措施。将基坑加固措施分两个阶段进行,有效减少靠近地铁的一侧基坑的暴露时间。分成小坑进行实施,每一小坑基坑规模小,可增加支撑传力,挖土拆撑快,对于主体的沉降结构也要进行合理的划分,支撑结构巧妙,不易塌陷,可靠性较高。对于较为狭长型、位置形状与地铁平行的基坑,可采取中隔墙或暗撑的加固措施,在被动区抽条加固。在基坑中部设置一道中隔墙,相当于加了一道刚度很大的暗撑,可以选取混凝土中搭配钢筋的材质进行构建,在其中用5个十字交叉的方式进行排列,可增强中隔墙的稳定性和可靠性。对于地铁位于基坑下方的情况,抗隆起是防控加固的关键,为了控制下卧地铁变形,可采用门型或M型加固,把隧道两侧及隧道与隧道之间的深处进行加固,分为左右两个区间,相邻两深层加固区顶端经盾构隧道上方的顶部加固区连接, 基坑范围内的其余区域为浅层加固区;深层加固区内间隔施工有钻孔灌注桩, 所有加固区的顶面整体浇筑有底板, 适用于城市地下空间建设与盾构隧道的节点处理。道路或河道开挖一般位于地铁上方, 充分利用开挖过程中“降水固结沉降”和“土体卸载隆起”的相互抵消作用, 可大大减少对下部地铁的影响。对于地铁先天条件不好,或被动防控措施不足的情况,进行地铁设施预加固,增加地铁自身的刚度。采用注浆加固的办法或刚换加固的办法,减少施工过程中对地铁安全运行的影响。对于较为常用的地铁,充分利用空间情况减少基坑对其的影响,要分块分层实施,加强对各个分层次的处理,防止水体流动造成塌陷。综上所述,结合不同的情况,设置不同的加固方案,制定相适应的保护措施。
三、增加施工工人的责任意识
对于任何的基坑工程的施工工作而言,都是时间紧、任务重,有些工人专注于赶工期,有些工人只为了节约成本,而选用一些便宜的材料,或者偷工减料,这都是一种不负责任的行为。这就要求基坑工程的管理人员提高自身的素质及思想觉悟,而且在明确施工的具体事项以后,对所有参与施工的工人进行培训,特别是要在思想上进行培训,要提高工作人员的责任意识,不应为了短期的利益而造成不必要的经济损失,危害人们的生命安全。管理人员也应有所取舍,站在长远的发展角度上,将安全施工的理念传递给每一个工作人员,提高每一个人的安全意识和责任意识,并对工人的施工进行监管和监督。
例如,管理人员可以增加奖赏制度,若发现为了赶工期或者节约成本而偷工减料的工作人员,要对其进行罚款,严重者通报批评并辞退;对于那些严于律己,踏踏实实工作,积极地践行安全施工思想的工作人员,给予一定的奖励。同时,也要提高施工人员的综合能力,让工人有娴熟的操作和技术,增加施工的质量,是在根本上保护基坑施工的顺利进行。
总结:根据基坑施工的过程和方式,找出实际问题,并采取相应措施。完善基坑施工中每个过程,创新施工方案。从基坑和地铁两个方面进行加固,实行多方位多方面的保护措施,达到保护邻近地铁的目的。
参考文献:
[1]彭智勇, 杨秀仁. 基坑分块开挖参数对邻近地铁盾构隧道的变形影响分析[J]. 中外公路, 2019(2).