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1引言
随着高层建筑的发展,深基坑支护的难度会越来越来大,因此深基坑的施工不仅要保证施工过程中的稳定,而且要严格限制周边的地层位移以确保环境安全。我们要高度重视深基坑工程设计与施工。近几年,在建筑工程的深基坑建设实践中,逐渐形成了较为合理经济、适用于不同地质条件和基坑深度的支护结构。
2深基坑施工的特点
基坑工程包括维护体系设计施工和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对围护体系是否成功产生重要的影响。不合理的土方开挖方式,步骤和速度可能导致主体结构桩基变位。因此,深基坑开挖与支护引起了广泛重视。深基坑工程施工具有以下特点: (1)建筑趋向高层化,基坑向大深度方向发展;
(2)基坑开挖面积大,长度与宽度有的达数百米,给支撑系统带来较大的难度;
(3)在软弱的土层中,基坑开挖会产生较大的位移和沉降,对周围建筑物、市政设施和地下管线产生严重威胁;
(4)深基坑施工工期长、场地狭窄,降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利;
(5)在相邻场地的施工中,打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序相互制约影响,增加协调工作的难度;
(6)支护型式的多样性。迄今为止,支护型式已经发展到数十种。
3深基坑支护的施工技术
深基坑的支护形式较多,在施工过程中要根据工程的周边环境和地质状况进行支护形式的选择。
(1)根据基坑的支护方式,深基坑的支护有悬臂式、混合式和重力式挡土墙三种。
①悬臂式支护结构主要依靠嵌入基坑底部的岩土支撑地面重量,需要保证足够的土压力和水压力,保持整体结构的平衡。主要适用于土质条件好、基坑深度小整体条件较好的基坑。 ②混合式支护结构。在悬臂式支护结构基础之上增加了锚杆等支撑,结构的稳定性更强。锚杆支护结构由挡土结构及锚固在基坑防滑面之外的稳定土体锚杆组成,这种技术主要运用于规模较大、变形较小的基坑。 ③重力式挡土结构。主要依靠自身的重量保持结构的平衡,保证支护结构在侧向的土压力作用力下处于稳定状态。
(2)根据深基坑的支护型式,支护结构有支挡型和加固型两种。支挡型支护结构如地下连续墙、桩排支挡结构、土钉支护结构;加固型支护结构如水泥搅拌加固结构。 ①地下连续墙结构。整体刚性强、防水防渗效果明显,适用于各种深度的基坑施工,适应地下水位更深的软体粘土层等各种复杂的施工环境。地下连续墙对施工地域周围建筑的影响较小,被广泛运用于高层建筑的基坑支护中。②桩排支挡结构。在柱列式间隔中布置钢筋混凝土挖孔和钻孔灌注桩,形成挡土结构,形式有连续桩排、双排桩和稀疏桩排。 ③土钉支护结构。依靠密集的土钉群、加固的土体和混凝土等,来建立类似于重力式挡土结构的支护结构,抵制土压力以及其他作用力,保证深基坑和边坡的稳定性。土钉墙支护结构结构轻便,柔性较高,工程造价低,施工经济方便,是当前深基坑支护工程中首选的支护型式。 ④深层搅拌加固结构。主要是将水泥进行机械搅拌作为固化剂,与软土剂进行强制搅拌,确保二者之间产生一定的反应并逐渐硬化,达到一定的强度要求,形成坚固的支护结构。工程造价少,对周边影响较小,稳定性强,适用于粘土等软土层。4 高层建筑深基坑支护施工的质量控制要点
高层建筑深基坑支护的施工阶段是整个工程中较为关键的阶段,因此,必须对该阶段的质量进行严格控制。
(1)深基坑施工在高层建筑深基坑工程中,包括许多重要环节,如挖土、防水、挡土及维护等,是一项较为复杂的系统工程,一旦其中任何一个环节出现失误,都将会对整个工程造成影响,严重时还会发生安全事故。因此,施工单位必须严格按照施工流程和有关的技术规范等组织施工,并对重要位置的施工制定详细可行的施工方案,同时还应加强过程控制。例如,在确定土方开挖方案时,需对基坑的地质报告、地下设施以及周边建筑物等实际情况进行详细分析,如果是特殊土体则应精心组织施工,对于软土地区而言,基坑的开挖深度不宜过大;膨胀土地区尽量不要在雨季进行开挖。 (2)深基坑周围土体止水效果的控制由于地下水对深基坑工程的施工影响较大,因此,在地下水位较高的地区进行深基坑施工,必须制定详细的止水方案。在制定具体的止水方案时,应从防、降、排这三个方面加以考虑,并根据地勘部门提供的详细地质资料,分析地下水的主要成因,同时还应对基坑周围的环境进行深入了解,绝对不能仅靠不间断的抽水来降低水位,不然很有可能造成基坑附近的土体发生流失,致使周边建筑物不均匀沉陷,严重时甚至会发生管涌,不仅增加了处理难度,而且还会延误工期。 止水帷幕是深基坑支护中较为常用一种止水措施,为了确保支护工程能够顺利进行,在止水帷幕施工时需注意以下几点:
①确保桩体质量合格;
②确保桩的密实度和搭接长度符合要求,防止桩头开叉、蜂窝、空洞等现象的发生;③严禁在支护结构上随意开口,否则不仅会使支护结构的安全受到影响,而且还破了止水帷幕的效果,地下水则很容易从开口位置渗入。
(3)深基坑支护的信息化管理。深基坑支护信息化管理的主要手段是安排较为专业的施工监测人员对基坑及周围环境进行实时监测,并根据监测到实际情况与预期性状进行对比分析,发现异常情况及时采取相应措施进行处理,确保工程安全。深基坑支护的具体监测内容如下:
①支护结构顶部的水平位移情况;
②支护结构及周围建筑、道路的沉降、裂缝情况;
③基坑底部隆起情况。
上诉监测内容除了应每天进行一遍目测之外,还应每隔10m 左右设置一个观测点,并在基坑开挖后,每隔3天左右监测一次,位移较大时可调整为1天1次。监测到的结果必须能够真实反映被测目标的动态趋势,并绘制变化曲线图。另外,在开挖较深的基坑时,需对支撑的内应力进行测试,当应力值达到设计值的90%时,应采取必要的防范措施。5连续墙支护技术探讨
某工程施工属于技术复杂、难度大。地段地质情况复杂,地下水位埋藏较浅,水位埋深2.5~3.15m,平均埋深2.86m。施工开挖基础基本为淤泥质粘土及粉细砂土,因此基坑开挖和地下连续墙施工时,可能出现坑底管涌突水或边坡塌方等现象。因此需要认真处理好深基坑的土方开挖以及支护问题。该工程主要是深基坑基础、主体土建工程。基础结构以地下连续墙为主,地下连续墙墙厚为800mm,墙高约13.5m。本工程建设规模比较大,基坑开挖深度达到13.5m,需要进行深基坑施工。
(1)工艺流程及槽段划分
连续墙施工工艺流程:轴线定位放线开挖、浇筑导墙划分槽段铺设路轨设备安装就位定段造槽反循环换浆清渣制安钢筋网架接头处理浇筑水下混凝土。
(2)导墙施工
导墙是地下连续墙挖槽之前,构筑的临时结构物,它对地下连续墙的挖槽起着重要作用。本工程导墙采用“Γ”形钢筋混凝土导墙形式,可以比较好地适应现场较差的土层。
导墙施工注意如下问题:
①测量放线,内外导墙之间中心线应和地下连续墙纵轴重合,轴线偏差小于30mm,尤其是折线段放线应确保准确。
②开挖前,须探明地下管线和地下障碍物等情况,采用反铲挖掘机开挖导沟,人工配合清槽,挖至导墙设计标高后,夯实基底,作混凝土垫层。
③拆摸后导墙加设支撑,支撑设二道,上为φ10槽钢@2000,下为80×80方木@2000,导墙背后以粘性土分层回填并夯实,导墙外设排水沟一道。
④墙内壁必须垂直平整,不平度小于10mm。
⑤导墙施工时,严禁重型机械设备在导墙附近停置或进行作业,以免引起导墙变形。(2)槽段开挖
①考虑连续墙厚度、墙深地质条件、施工精度要求等条件,选用液压抓斗SM860/BH12和ZG-22型冲击钻机冲刷接头。
②按槽采用间错法施工,即先施工第一,第三槽段,浇混凝土三天后再施工第二,四槽段。
③划分好每个槽段的抓挖的中心位置,注入膨润土泥浆,开始挖槽。
④挖槽结束,终孔验收合格后进行清孔工作。
(3)钢筋网架制作及安放
①钢筋网架现场制作,先在场内铺设加工平台,根据配筋图,在平台模上制作成型。
②钢筋网架制作,根据设计图纸下料加工,要求钢筋的间距、长度、宽度及搭接长度等满足设计要求,由于本工程地连墙的钢筋要求直径较大,所以施工时,钢筋竖向连接采用套筒冷挤压接头,以保证钢筋连接的质量。
③钢筋网架上预埋筋及钢板预留洞口严格按设计图纸尺寸、标高进行焊接预留;预留泡沫板应牢固地绑扎在钢筋片上。钢筋网架制作完毕后,应认真检查是否合格。
④槽段连接采用刚性接头,在先开挖槽段的钢筋网架两侧焊接“工”字钢。后施工槽段的钢筋网架两侧不焊接“工”字钢,吊放钢筋网架时直接插入先施工槽段焊接好的“工”字钢内。先施工槽段成孔时,应向两头扩大成孔500mm长,待钢筋笼放好后,空余部分用沙包填至地面。
⑤钢筋网架应在清槽换浆后立即吊装,用50T及100T履带起重机起吊,避免受力钢筋变形;钢筋网架放不下时,应将钢筋网架重新起吊,重新修槽,直到钢筋网架能顺利放下为止。
(4)混凝土灌注
①根据施工图纸,地下连续墙采用商品混凝土,水下混凝土法浇灌,强度等级C30,抗渗等级0.8MPa,混凝土塌落度180~220mm。
②混凝土供应量为30m3/h以上,以保证在规定时间内连续浇灌,每个槽段设2根导管,灌注导管直径250mm,导管底部埋入混凝土深度控制在2~4m范围内,不得小于1m,导管每节长度为1.5~2m,导管接应密封不漏水,使用前做水密试验。
③浇注过程中不断测量槽内的混凝土面高度,根据浇注记录,随浇注混凝土随拆导管,混凝土表面高差应控制在0.5m以内,浇注到离顶部4m时,导管底埋入混凝土内可控制在1m左右,终浇混凝土面高程控制在结构设计高度以上0.5m,以便表面凿除后,满足结构高度的混凝土强度要求。
④按规范预留混凝土试块。
(5)泥浆管理和土渣处理
①本工程采用膨润土泥浆,泥浆的作用是通过泥浆的静水压力防止槽壁坍塌或剥落,维持挖成的孔形不变,同时,由于膨润土的高度稳定性,泥浆还有悬浮岩屑的作用。实践证明,泥浆质量的好坏对连续墙的施工质量有着密切关系,此外,在对泥浆的再生处理及废泥浆的处理时,如果管理不善,会造成现场泥泞,污染环境,从而影响到施工进度等。
②根据现场情况,在中部布置1个泥浆池,尺寸为:6m×5m×2.5m,内分三个小池,平面布置以满足泥浆的循环供应为原则。
③通过循环或混凝土置换从槽内排出的泥浆,按其恶化程度,进行舍弃或再处理,废弃的泥浆和渣土按环
保要求弃于容许地点。
④泥浆用离心泵重复循环拌合。膨润土的溶胀时间按出厂说明办理,预先储备一定数量的泥浆,使之充分溶胀后再开始成槽。
6结束语
未来的深基坑工程一定会越来越多,深度也会进一步加深,地质条件也会越来越差,这必然会对深基坑工程施工提出更高的要求。因此,工程建设者均应该珍惜每一次实践的机会,尽力对设计施工工作做全面细致的分析总结,在做好数据、资料整理积累的同时,提出问题,解释问题,解决问题,争取在日后的深基坑工程施工中有所创新,有所突破。
中图分类号:TV551.4 文献标识码:A文章编号:
一、前言
改革开放以来,我国建筑业发展迅速,地下建筑工程开挖深度也不断增加,开挖土方的面积越来越大,建筑工程支护施工的难度也相应的不断加大。基坑工程,就是为了保护基坑的开挖、地下主体结构的施工安全和周边环境不被或少被破坏而采取的支档措施,此外,它还包含了基坑的土方开挖、施工机械的利用以及降水防水等方面的,所有的这些,共同组成了建筑工程地下基坑支护的全部内容。建筑工程基坑工程是一个很复杂的问题,它包含的许多不确定的因素和内同,涉及到土力学中的变形、稳定、强度以及防水等方面的内容,需要我们不断地加以研究和在施工中总结经验,是基坑工程的施工技术得到不断的完善。
二、基坑支护技术概述
1、基坑支护结构功能
(1)基坑支护结构可以作为永久性建筑结构中的一个组成部分,成为工程建筑的其中一个环节;
(2)由于施工作业常受空气变化影响,当降水量过多时,将直接影响相邻建筑的建筑,通过利用基坑支护的功能结构性质,对地下水量进行控制,可以避免相邻建筑受水量影响而导致沉降;
(3)确保相邻的建筑物能够不受旁边施工引发的波动影响,保护地下设施的安全;
(4)基坑支护技术可以在建筑工程无法施工的地方建起支护结构,保障工程不间断施工,同时能够节省施工空间;
(5)建筑基底常由于受周围土体的回弹影响造成隆起现象,通过基坑支护机构,可以减少变形度,从而避免出现基底隆起。
2、基坑支护结构设计
基坑支护属于比较新兴的技术,其数据仍没有规范的确定值,仍在实践中摸索研究和总结。因此,实际的受力和研究总结得出的数据仍存在很大差距,加大对基坑支护设计的创新力度,使基坑支护结构技术得到改革发展和确认是当前一项重要的研究课题。基坑支护结构在防止基底变形隆起上有显著的作用,但是由于目前很多的设计人员在设计支护结构时均运用平衡原理进行计算,得出结果直接运用在设计数据参考中,使支护结构无法满足实践要求的刚度,也是工程事故频发的原因之一。因此,要求在设计支护结构时确保达到要求的受力标准数值,保障工程具有足够的刚度。
三、常见的建筑基坑支护技术
1、浅基坑的支撑方法
开挖浅基坑时,采用的支撑方法有斜撑支撑和锚拉支撑。
(1)斜撑支撑
水平挡土板钉在柱桩内侧,柱桩外侧用斜撑支顶,斜撑底端支在木桩上,在挡土板内侧回填土。这种支撑方式一般在机械挖土施工时使用,或者在开挖面积大深度不大的基坑时使用。
(2)锚拉支撑
水平挡土板支在柱桩的内侧,柱桩一端用拉杆与锚桩拉紧,在挡土板内侧回填土。适用于开挖较大型,深度不大的基坑或使用机械挖土,而不能安设横撑时使用。
2、深基坑的支护方法
相对于基槽和浅基坑来说,深基坑的支护有着更复杂谨慎的技术要求和更重要的施工作用。深基坑的支护关系着随后的基坑开挖工程以及整体建筑工程的施工质量,甚至还影响到工程邻近的建筑物的安全问题。因此在深基坑支护的施工流程上,不能因为支护是临时工程就不加以重视,如果一旦发生事故,造成的经济损失和人员伤亡将更加难以估量。经过多年实际实践,技术人员和施工人员总结出以下几种常用的深基坑支护方法:
(1)钢板桩支护
这是在经过精确的计算之后,在开挖基坑的周边打入钢板或者钢筋混凝土板桩,板桩入土的深度和悬臂的长度都应该符合计算后得到的数据。如果基坑的宽度足够大,则尽量要加加水平支撑。这样的基坑支护在地下水、深度和宽度都不是很大的粘性沙土层中使用较多。
(2)型钢桩横挡板支护
挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H型钢桩,间距1~1.5m,然后边挖方,边将3~6m厚的挡土板塞进钢桩之间挡土,并在横向挡板与型钢桩之间打入楔子,使横板与土体紧密接触。适用于地下水位较低,深度不很大的一般粘性或砂土层中应用。
(3)挡土灌注桩与土层锚杆结合支护
同挡土灌注桩支撑,但在桩顶不设锚桩锚杆,而是挖至一定深度,每隔一定距离向桩背面斜下方用锚杆钻机打孔,安放钢筋锚杆,用水泥压力灌浆,达到强度后,安上横撑,拉紧固定,在桩中间进行挖土,直至设计深度。适用于大型较深基坑,施工期较长,邻近有高层建筑,不允许支护,邻近地基不允许有任何下沉位移时采用。
(4)灌注桩排桩支护
在开挖基坑的周围,用钻机钻孔,现场灌注钢筋混凝土桩,达到强度后,在基坑中间用机械或人工挖土,下挖1m左右装上横撑,在桩背面装上拉杆与已设锚桩拉紧,然后继续挖土要求深度。在桩间土方挖成外拱形,使之起土拱作用。
(5)地下连续墙支护
在开挖的基坑周围,先建造混凝土或钢筋混凝土地下连续墙,达到强度后,在墙中间用机械或人工挖土,直至要求深度。对跨度、深度很大时,可在内部假设水平支撑及支柱。适用于开挖较大、较深(>10m)、有地下水、周围有建筑物、公路的基坑,作为地下结构外墙的一部分,或用于高层建筑的逆作法施工,作为地下室结构的部分外墙。
(6)土钉墙
土钉墙是一种边坡稳定式的支护,其作用与被动其挡土作用的上述围护墙不同,它是起主动嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。施工时,每挖深1.5m左右,挂细钢筋网,喷射细石混凝土面层厚50~100mm,然后钻孔插入钢筋(长10~15m,纵、横间距1.5m×1.5m),加垫板并灌浆,依次进行直至坑底。基坑坡面有较陡的坡度。土钉墙适用于基坑侧壁安全等级为二级、三级的非软质土场地;基坑深度不宜大于12m。
四、建筑基坑支护技术未来的发展方向
1、现阶段,在有支护的深基坑工程中,基坑开挖大多以人工挖土为主,效率不高,今后必须大力研究开发小型、灵活、专用的地下挖土机械,以提高工效,加快施工进度,减少时间效应的影响。
2、土钉墙方案的大量实施,使得喷射混凝土技术得以充分运用和发展。为减少喷射混凝土的回弹量以及保护环境的需要,湿式喷射混凝土将逐步取代干式喷射混凝土。
五、结语
综上所述,基坑支护结构技术在建筑工程中起到重要作用,在进行支护结构设计和建设时均需加强对其的投入力度,认真负责进行管理,此外,还要不断创新,积极运用新技术,使支护技术在现实的建筑工程中不断增强其有效性能,促进社会发展。
参考文献:
[1] 徐希萍 杨永卿:《深基坑支护技术的现状与发展趋势》,《福建建筑》, 2008年02期
1.引言
钻孔灌注桩加锚索(或锚杆)的深基坑支护结构形式是在岩石锚杆理论研究比较成熟的基础上发展起来的一种深基坑支护结构,其特点是将受拉杆件的一端锚固在开挖基坑的稳定土层中,另一端与基坑围护桩相联的基坑支护体系。桩锚体系支护形式下,在基坑内部土方开挖和基础施工过程与桩锚支护体系互不干扰,能有效的缩短工期,便于施工,尤其适用于复杂施工场地及对工期要求严格的基坑工程,由于其安全性和经济性的特点使它很快广泛应用于建筑基坑支护工程中。笔者在前人研究的基础上,根据自身经验,对现行桩锚支护体系中存在的问题进行了总结分析,给出采用此种支护体系设计与施工应注意的关键点,为类似的工程提供参考意见。
2.桩锚支护体系存在的问题
2.1 建筑场地土体的取样具有不完全性
深基坑支护设计采用的土样参数来自于工程勘察报告,由于工程造价因素的影响,一方面地质勘察不可能钻孔过多,所取土样具有以点代面的特点;另一方面,由于锚索(或锚杆)要深入到基坑外10~30米的范围内,部分工程由于场地条件的限制,工程勘探可能只能取得基坑内的土样,无法取得锚索(或锚杆)所深入到部位的土体力学参数,给深基坑支护设计提供的依据具有不完整性,导致锚索的受力计算不准确,最终影响基坑设计质量。
2.2 桩锚支护结构设计计算与实际受力不符
当前,深基坑支护设计计算基于极限平衡理论,该理论是一种静态设计计算理论,而基坑施工过程中的土体是一种动态平衡状态,也是一个土体逐渐卸载与松弛的过程,随着土方的不断开挖,围护桩后的土体强度逐渐下降,并伴随产生一定的变形,表现为地表沉降和土体向基坑内水平移动。所以深基坑支护设计计算与支护体系的受力形态不完全相符。工程实践表明,桩锚体系在计算上安全的,但支护结构依然会发生破坏,这应引起设计与施工的绝对重视。笔者从工程案例总结分析分为认为发生上述情况的原因主要有一下几点:(1)在连续雨水天气情况下,没有止水帷幕时,围护结构外土体在地下水作用下,从围护桩间挤出,形成局部垮塌,导致基坑外地表大量变形;在有止水帷幕情况下,作用在围护结构上的总体土压力增大;(2)由于锚索深入到基坑外10~30的范围内,对地层参数的把握不准确下,计算受力与锚索实际受力存在较多偏差;(3)基坑施工过程,运土车和混凝土泵车等重型车辆的偶然荷载对基坑围护结构的影响,虽然在设计时会严格控制基坑边的荷载,但实际施工过程中依然无法绝对避免重型车辆的偶然荷载对基坑安全隐患。
2.3 锚杆段地下水对锚杆的不利影响
基坑开挖过程中,围护结构上荷载不平衡导致围护桩体产生水平向变形和位移,从而改变基坑外侧土体的原始应力状态而引起地层移动,容易造成桩体主动土压力区内的临近建筑物及地下管线发生沉降位移,引起周边建筑物的不均匀沉降。如在基坑周边有下水管道,桩锚支护体系的变形易引起周边地下管道的位移,造成大量水分从临近建筑物下水管道接头处渗入桩锚围护结构内,增加围护结构上的主动土压力,减小锚杆的摩擦力,对桩锚支护结构的受力产生极为不利的影响,在施工过程中,应对周边的管道水及地表水加以严格的控制。
3.桩锚体系设计与施工过程中注意点
在利用桩锚体系的经济性和施工便利性时,针对设计与施工过程中的种种问题应引起足够重视,笔者在研究前人成果基础上,给出以下几点建议:
(1)在基坑设计前做好对基坑以外周边地区的地质勘查尤为关键,应对土层参数进行深入分析,对地下管线埋置情况、地下水情况进行详尽的分析。
(2)桩锚支护结构的设计,一方面要有理论作指导,另一方面还要具有丰富的实践经验,设计人员应搜集基坑周围相关工程的基坑设计与施工资料,对可能存在的不利因素做充分考虑。
(3)桩锚体系基坑开挖过程中应严格按照既定的施工方案进行土方开挖,建议采用分段分层挖土,严禁超挖或少挖,每层开挖深度应不大于2m。开挖宽度一般为20m,采用跳跃分段开挖,具体可视施工条件而定,锚索完成张拉锁定后才能进行土方开挖。
(4)基坑开挖过程中,应严格控制围护结构周围地面堆载,基坑周边2m范围内严禁堆载。如果在基坑边一定距离有施工车辆行走,在设计时应给予充分考虑,同时在施工过程中应严格控制,建议在基坑边3米范围内禁止施工车辆行走。
(5)在施工过程中应加强对基坑的监测工作,做到信息化施工,用监测数据指导基坑施工。当基坑每天位移超过1mm,应上报有关各单位,组织现场会议,分析产生的原因,并立即提出加固处理方案。
(6)基坑施工过程中如发现漏水现象,采取止水堵漏处理措施。先施工补设的预应力锚索;施工竖向支撑构件,待锚固注浆体强度达到70%后,进行锚索张拉锁定,然后进行基坑侧壁止水堵漏施工。
(7)应加大对桩锚支护结构的试验研究,如何准确地判断该种支护结构的实际受力状态,需要大量的试验数据与计算数据对比分析。
(8)建立完善的管理制度。桩锚支护结构施工的四个环节(设计、施工、监理和监测)必须统一管理,建设单应委托有经验负责任的监理公司把关,监理应起核心作用。
4.结语
建筑深基坑桩锚支护体系相对于地下连续墙、内支撑支护体系是一种经济、便捷的支护方案,但在实际施工过程中依然存在很多问题亟待进一步研究和总结。为保证桩锚体系支护结构的安全性,在设计、施工和监测等方面要有一套详细和完备的技术方案,设计必须注重地质资料和已有的工程资料;施
工必须严格按照设计和既定的施工方案,监测必须严格、及时;真正做到设计、施工和监测的三方配合,充分发挥该支护体系的优点,避免其不利点,保证基坑施工的安全性和经济性。
参考文献
基坑支护已经成为工程建设过程中不可或缺的环节,基坑支护的质量将直接影响基坑施工的进度和总体质量。为了确保工程施工的顺利开展,同时保障工程施工的质量和施工的安全性,需要选择合理的支护方式对基坑进行防护,加固施工周围土质结构,为工程施工的顺利开展奠定良好的基础。基坑支护的质量会受到多种因素的影响,进而导致支护施工质量不高。只有找出影响基坑支护施工质量的因素,才能对症下药,彻底消除施工安全隐患,进而实现基坑支护施工的顺利开展。
1、工程概况
本项目分为北部基坑、南部基坑两个基坑,位于南沙区裕兴涌以南,上隆岭路两侧。北部基坑开挖深度为 9.1-9.9m,北面长约79m,东面长约 130m,南面长约 70m,西面长约 130m,周长约 382m,南部基坑开挖深度为 9.1-9.9m,北面长约 117m,东面长约104m,南面长约 91m,西面长约 83m,周长约 395m。
根据基坑开挖深度、地质条件及周边环境情况,本基坑共划分为 20 个支护区段。
2、基坑支护施工的重点
2.1 基坑边坡防护
基坑边坡防护是基坑支护的基础工作,基坑边坡支护方式有很多,主要有挡土灌注桩支护、土钉支护以及土层锚杆支护等措施。其中挡土灌注桩支护措施主要是在基坑的周围进行钻孔工作,并设置钢筋笼,然后将灌注混凝土桩,将灌注好的混凝土装按照一定的顺序成排布置,确保混凝土桩与桩之间的距离,并在混凝土桩的上部设置连续梁。这种边坡支护方法成本比较低,且混凝土灌注桩的刚度和抗弯强度比较大,支护的安全指数高。而土层锚杆支护措施主要是沿着基坑的方向,在相隔一定距离的地方设置一层向下倾斜的土层锚杆。在设置锚杆的过程中,经常会使用钻机进行钻孔工作,并将钢筋锚杆安放在钻好的孔洞内。然后向钻孔内关注水泥浆液,直到锚杆达到一定强度时安装横撑。一般这种支护方式会配合挡土灌注桩同时使用,最大限度的减少土桩的截面,增强支护的效果。土层锚杆支护方式的适用性相对较强,不仅可以适用于硬度较大的土层中,还可以应用于高差较大的深基坑支护。
2.2 坑壁支护
坑壁支护时应对基坑变形的有效措施。基坑在开挖过程中受开挖技术以及地质结构的影响,基坑土层在外界强大的作用力下会出现变形的情况,使得基坑施工存在很大的安全隐患。因此,需要采取有效的措施对基坑变形问题进行解决,消除基坑施工的隐患。一般情况下会采用重力式挡土墙支护结构、悬挂式支护结构以及混合式支护结构对坑壁进行支护处理。其中悬挂式支护结构需要嵌入基坑底部,然后借助岩石体的支撑作用对坑壁周围时间支撑力,一般适用于基坑开挖深度较小且土质条件较好的基坑支护施工中。而重力式挡土墙支护结构主要依靠自身的重量来维持支护结构的压力平衡,避免基坑局部受力不均而引发塌陷的现象。在实际的基坑支护施工中,应根据施工的特点选择合适的支护结构和支护技术,切实保证基坑支护的有效性。
2.3 基坑排水
随着基坑开挖的深度不断加大,地下丰富的水源就会迅速涌出,不仅影响基坑开挖工作的顺利开展,同时也增加了基坑支护的难度。为了确保支护结构的稳定性,必须将基坑内残留的水及时排泄出去。地勘资料显示,该场地土质条件非常差,呈流塑状淤泥厚度为6.50 ~ 12.90m,埋深约 3.5m,平均含水量大。在灌注桩成孔过程中,极易引起缩颈,从而影响支护桩的质量。
3、基坑支护施工的难点
3.1 基坑深度和面积不断增大,支护难度增加基坑支护工程正向大深度、大面积方向发展,且随着基坑开挖工作的不断开展,基坑支护的范围以及规模会不断扩大。不仅需要更多的施工人员以及施工设备广泛的参与到基坑支护施工中,同时增加了支护结构的使用数量,支护和管理的难度加大。在基坑支护施工过程中,如果稍有闪失,将有可能威胁到施工人员的生命安全,甚至使整个工程施工中断,给施工企业造成巨大的经济损失。本项目主要包括:止水搅拌桩、被动区格栅式加固搅拌桩、灌注桩桩、预应力锚索、冠梁及支撑角板和挂网喷锚,工序多,且交叉施工。
3.2 岩土性质变化,加剧了基坑支护施工的安全性
由于基坑支护施工是地下进行的,地下土层结构比较复杂,且岩土性质千变万化。地质中蕴含着各种不确定因素,尤其是水文地质条件的影响,使得事前勘察得到的数据与实际的情况差距较大。基坑支护施工无法依照原有的施工方案进行。需要根据施工现场的实际状况,重新部署基坑支护施工工作,不仅会延长基坑支护施工的时间,还会增加基坑支护施工的成本,基坑支护经济效益降低。本项目北地块大部分区段及南地块局部区段采用桩锚支护,锚索长度为 41~47 米,锚索成孔深度较大,且成孔深度范围内淤泥较厚,局部含砂层,成孔过程中易塌孔,导致锚索无法下到设计深度。同时在灌浆过程中孔内塌陷土体包裹在锚索周边影响钢绞线与水泥浆之间的锚固力。
4、应对基坑支护施工难点的措施
4.1 选择先进的勘测机器设备,对基坑的地质条件进行准确的判定
在基坑开挖之前,派遣专业的技术人员采用各种手段、方法对施工地质条件进行勘察、探测,确定合适的持力层,并根据不同持力层的地基承载力,确定地质基础类型。现代科学技术的发展使得地质勘探技术得到了迅速的发展,现有的地质勘探技术体系日趋完善,目前使用最广泛的地质勘探技术有钻探、坑探、槽探以及地球物理勘探等多种勘探技术。在进行基坑支护施工时,技术人员可以选择合适的勘探方式,对施工现场地质条件进行有效的勘测,并做好勘测数据记录工作,根据探测的结果施工科学的基坑支护施工方案。该项目拟采用旋挖机成孔。成孔过程中,用泥粉配置泥浆,泥浆比重控制在 1.25 ~ 1.30;待支护桩两侧搅拌桩施工完毕后,再进行旋挖桩施工。
4.2 加强基坑支护安全管理工作
基坑支护施工主要是在地下进行的,地下施工环境比较复杂,且极易受到地质条件变化的影响,基坑支护施工存在很大的安全隐患。因此,为了保障基坑支护施工的顺利开展,维护施工人员的生命财产安全,加强对基坑支护施工安全管理工作。通过向施工人员进行安全教育培训,使施工人员掌握基本的安全防护知识,树立安全施工意识,强化责任意识,避免施工操作不当现象的出现,最大限度的消除施工安全隐患。同时为施工人员配备必要的安全装置,确保施工人员的生命安全。此外,应制定完善的施工安全制度,对违反施工安全规定的人员进行严格的处罚,避免危险行为的再次发生。根据现场情况,结合设计方案及出土口设置,进行分区分段施工。施工时严格按施工计划,统一部署,采取流水作业。加强现场施工进度、质量管理,各工序施工紧凑有序,互不干扰。投入足够机械、材料、人员,确保关键路线施工进度,加强对机械保养、维修。
4.3 改善基坑支护施工技术,提升支护效果
完善的基坑支护施工技术体系不仅可以确保基坑支护施工的顺利开展,同时可以确保基坑支护施工的效果和质量。因此,施工技术人员应该在实际的支护工作中不断的总结经验和教训,勇于正视自己的不足,并及时纠正错误,以免事态严重化,加大经济损失。同时积极借鉴国外相关施工技术成果,弥补自身存在的缺陷,不断优化和改进基坑支护技术体系,在确保基坑支护安全性的同时,最大限度的提升基坑支护施工的质量和水平。
结语:
基坑支护是一种特殊的结构方式,具有强大的功能优势。但是由于基坑支护的手段和方法众多,而且每一种支护方式对施工环境的适应性不同。因此,应根据具体施工的需要,结合每一种基坑支护方式的特点,选择合理的支护结构和支护技术,切实确保基坑支护的有效性,进而保障工程施工的顺利开展。本工程执行国家或行业现行有关规范、标准,按法律、法规和国家关于工程质量保修的有关规定,对交付发包人使用的工程在保修期内承担相关服务及质量保修责任。遵守质量保修书的规定,对于保修项目,进行维修时做到经质监、监理和业主认定合格为止。
参考文献:
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.
引言
目前,随着我国建筑企业经济效益的增长,越来越多的建筑企业开始重视岩土工程施工技术。在岩土工程施工过程中,深基坑支护施工是其中不可缺少的一部分,只有提高了深基坑支护施工技术水平,才有可能保证岩土工程的施工质量。但是,从目前我国岩土工程基础施工中深基坑支护的现状来看,深基坑支护施工依然存在很多问题,其中包括深基坑边坡修理不规范;支护结构设计参数不精确,施工过程与施工设计有差异;土层开挖与支护施工不协调等。这些问题直接影响了深基坑支护施工的质量,因此,为了提高深基坑支护施工水平,建筑企业就应该充分认识到岩土工程基础施工中深基坑支护施工的重要性,不断总结以往的工作经验,不断提高深基坑支护施工变形观测力度,并加强岩土工程深基坑支护施工质量管理,从而促进建筑企业的可持续发展。
1岩土工程基础施工中深基坑支护的分类和现状
1.1岩土工程基础施工中深基坑支护的分类
从目前我国岩土工程的现状来看,岩土工程一般采用基坑支护方式,按照基坑支护使用性能来分,主要分为三部分内容:挡水系统、挡土系统和支撑系统。在进行深基坑支护施工中,影响支护结构变化的因素有很多,其中包括基坑所处的环境、基坑深度、基坑载荷量等。如果按照基坑支护结构来划分,主要分为四部分内容:地下连接墙支护、深层搅拌桩支护、土钉墙支护和排桩支护。
1.2岩土工程基础施工中深基坑支护的现状
现如今,随着人们物质生活水平的不断提高,人们越来越重视建筑工程施工质量,这给建筑工程中的岩土工程施工质量提出了更高的要求。但是,与国外发达国家相比,我国的岩土工程施工技术比较落后,深基坑支护问题也随处可见,从而在一定程度上影响了施工的进度。虽然近年来随着我国社会经济的不断发展和科学技术的不断进步,国内深基坑支护施工技术已经取得了一定的成果,但是,深基坑支护施工技术依然处于初级发展阶段,在具体的深基坑支护施工中,相关的施工人员都是凭借以往的工作经验来施工,施工中也没有结合图纸,从而造成了施工的不规范,给整个施工过程埋下了安全隐患。据相关数据统计显示,由于深基坑支护施工的不规范,导致大量的深基坑支护施工质量问题的出现,从而增大了工程施工事故发生的概率,最终给建筑企业造成了巨大的经济损失[1]。
2岩土工程基础施工中深基坑支护施工中存在的问题
2.1深基坑边坡修理不规范
目前,我国岩土工程基础施工中深基坑支护施工中存在边坡修理不规范问题。一般情况下,在深基坑开挖的具体过程中,总是先进行机械开挖,然后再对基坑边坡进行人工修复,但是,在开挖的过程中,由于施工人员没有进行规范化管理,从而使得深基坑施工质量经常出现问题,进而使得后期人工修复也难以达到要求标准。与此同时,在完成施工之后,也没有严格的验收过程,另外,在进行挡土支护后,也经常会出现挖掘欠量的现象。
2.2支护结构设计参数不精确,施工过程与施工设计有差异
从目前我国深基坑施工的现状来看,深基坑结构经常出现与实际情况不相符的情况,出现这种现象的主要原因就是在进行支护结构受力计算时,由于缺乏先进的测量技术和施工人员的马虎工作态度,从而使得计算结果不准确。在设计深基坑结构时,深基坑结构会受到很多因素的影响,比如水位高度、地质条件、内摩擦角等。另外,在具体的施工过程中,建筑企业的一些领导为了自己的一点利益会做出一些违法犯罪的行为,比如,缩短施工工期、偷工减料、违反施工设计要求等,从而使得支护结构达不到实际的要求,这给施工过程埋下了安全隐患[2]。此外,按照以往传统的深基坑支护结构设计来说,一般都是按照平面应变情况设计,这与实际的施工具有一定的差距,从而影响了实际施工的质量。
2.3土层开挖与支护施工不协调
土层开挖与支护施工不协调也属于岩土工程基础施工中深基坑支护施工中存在的一个问题。在实际的施工过程中,土方开挖工程的特点比较多,比如,操作简单、没有较高的技术要求、组织管理容易等,与土方开挖工程相比,深基坑支护施工的工序就相对来说比较烦琐,而且管理起来都相当复杂。但是,在具体的施工过程中,很多施工人员经常把这两种施工混为一谈,缺乏严格的现场管理手段,尤其是土方开挖施工作业,它主要的目的就是提高企业的经济效益,给企业节省大量的成本,但是,由于土方开挖施工作业缺乏规范性操作,从而使得支护施工不能按时交工,严重影响了施工的进度。
2.4深基坑取样样品无代表性
众所周知,在进行深基坑支护施工时,首先应该对深基坑进行取样,深基坑支护的样品比较复杂,样品无代表性,样品不能真实反映所处区域土质的物理力学特性,从而使得设计的支护结构与实际情况相差很大。因此,要想保证取样的代表性,就必须依据国家规定的取样操作标准进行取样[3]。
3岩土工程基础施工中深基坑支护施工技术的应用措施
3.1深化深基坑支护施工设计理念
在进行深基坑支护施工之前,企业相关的设计人员都会对深基坑支护结构进行一个全面的设计,在设计时一定要遵守朗肯理论和库伦理论。与此同时,在进行支护桩计算时,由于施工质量的问题,总是会遇到计算结果偏差的可能性。因此,建筑企业要想提高深化深基坑支护施工质量,就应该不断深化深基坑支护施工设计理念,并重点研究岩土变化规律,根据施工情况设计出完善的施工计划,从而保证施工的进度和质量。
3.2提高深基坑支护施工变形观测力度
针对岩土施工中深基坑施工来说,提高深基坑支护施工变形观测力度具有非常重要的意义。在进行深基坑支护施工变形观测时,主要是观测边建筑、基坑边坡变形情况等。在进行具体的观测时,相关的观测人员应该严格遵守施工的规定,并不断提高自身的测量技能,从而保证测量的准确性。观测的主要目的是加强对土方开挖在深基坑支护设计中的应用,并同时对深基坑变形情况进行跟踪,从而提高深基坑的施工质量。如果在具体的施工中发现了问题,那么就应该从中找到问题原因,并采用相应的措施进行解决,如果实在解决不了的问题,那么就应该及时向上级部门进行汇报,降低施工过程中的安全事故发生概率[4]。
3.3加强岩土工程深基坑支护施工质量管理
建筑企业要想从根本上加强岩土工程深基坑支护施工质量管理水平,就应该从以下几点做起:第一,建筑企业应该加大对施工现场的检查力度,不定期对施工过程进行抽样检查,一旦发现了施工问题,就应该与相关的施工负责人一起找到问题的所在,从而缩短施工的进度。第二,在具体的施工过程中,建筑企业还应该制定出完善的施工标准,把施工责任都划分到每位施工人员身上,让所有相关的施工人员都能够严格遵循施工流程,定期对施工人员进行专业知识的培训,保证施工人员综合素质的提高。第三,还要制定好严格的土方开挖的具体方法和顺序安排,减少基坑开挖无支撑暴露时间,从而不断提高深基坑支护施工的质量[5]。
4结束语
综上所述,岩土工程基础施工中深基坑支护施工是一项非常复杂且系统的工作,建筑企业要想提高深基坑支护施工技术水平,就应该不断总结深基坑支护施工中存在的不足,加强岩土工程深基坑支护施工质量管理,并定期对深基坑变形情况进行跟踪,及时排除工程安全隐患,从而为建筑企业的健康稳定发展奠定坚实的基础。
参考文献
[1]刘君远.土建基础施工中深基坑支护技术应用探析[J].技术与市场,2016(07):223.
[2]赵中椋.基于MIDAS-GTS基坑支护三维数值模拟分析[D].辽宁师范大学,2014.
[3]邢光辉.岩土工程深基坑支护施工技术的实践应用[J].江西建材,2016(20):71.
前言
正所谓“万丈高楼平地起”,基础对于整个建筑工程的质量有着极大的影响,因此,在应用深基坑支护施工技术的过程中,必须注重技术施工的规范性,以及防范施工过程中可能出现的突发事件,这样才能切实有效的保障深基坑支护施工技术的应用质量,确保深基坑支护工程的稳定性、安全性,并为整个工程的施工奠定坚实的基础,本文主要对深基坑支护施工技术进行探讨。
1 深基坑支护施工前的技术准备工作
深基坑支护施工技术的实施,都必须有一个合理可靠的深基坑支护施工方案,这样才能结合具体的施工方案进行施工[1]。对深基坑支护施工方案的设计管理和审定也成为深基坑支护施工技术的关键,设计方案的管理和审定主要遵循以下几方面原则:首先,要遵循着技术性原则,由于深基坑支护施工会面临着不同类型、结构的岩土,不同岩土会对深基坑支护施工带来不同的影响,为了确保施工的可靠性,设计人员必须针对不同的岩土进行不同施工方案的设计,因此设计前需要做好现场勘察,要求设计人员具有一定的岩土方面的专业素质,而且,在设计的过程中还要与施工人员进行沟通,并对设计方案进行多次审核,这样才能确保设计方案的合理性。
其次,要遵循着成本性的原则,深基坑支护施工具有工程量大、涉及面广、施工周期长等特点,深基坑支护施工将投入大量的人力、物力以及财力,因此,对深基坑支护施工设计方案要注重成本的控制[2]。当然,施工成本的控制必须要保障施工质量、安全的基础上,对施工成本进行合理的控制,选择一个合适度,不能随意扩大工程的施工成本,也不能为了降低施工成本为影响到施工质量和安全。
再次,要遵循着实际性的原则,任何一个深基坑支护施工设计人员,在设计之前,都需要设计人员深入到深基坑施工现场进行勘察,摸清基坑土层结构的实际情况,以及地下水文等各项数据,详细掌握深基坑现场的各项数据,以便于结合深基坑支护施工现场做出科学合理的施工设计方案,进一步提升深基坑支护施工的质量。
另外,要加强对深基坑支护施工前设计方案的审核和管理,由于施工方案中可能涉及到大量的施工技术,一旦施工技术出现抄袭或是效仿其他工程方案的话,就会导致施工方案与本次工程施工之间出现不适应的现象,从而造成施工设计方案与实际情况相背离。因此,在深基坑支护施工前的技术准备工作必须要注重对施工设计方案的验算和审核,一旦发现问题,需及时对其做好改进和调整,以此来解决施工中的技术性问题,从而保证深基坑支护施工的顺利进行。
2 深基坑支护施工技术的若干探讨
2.1 深基坑支护施工技术的控制
近些年来,深基坑支护技术的发展极为迅速,而且,深基坑支护技术的应用也极为广泛,特别是在城市化迅速发展时代,通过深基坑支护技术的应用,能够有效的对地下空间进行开发,从而有效的提高地下空间的利用率[3]。由于深基坑支护施工技术的施工要求较高,每一个施工环节都必须严格按照施工规范要求进行施工,一旦出现施工质量的问题,受影响的不仅仅是支护工程,对地上的土建结构也会产生极大的影响,因此,在深基坑支护施工中必须做好施工技术的控制。首先,施工技术人员以及监督人员应做好动态管理,一旦发现深基坑支护施工技术中出现与设计要求不符的行为,要及时对其进行纠正,避免错误施工对整个工程质量带来的影响。其次,在施工过程中,要根据实际的施工情况对各个区域进行严格的控制和管理,例如,管线、土层、地下水文等,积极做好各个环节的管控才能确保整体的施工质量。再次,要积极做好复杂地质的勘察和设计,深基坑支护施工过程中,很多情况都会遇到复杂的地质,为了确保施工的质量以及施工的安全性,施工单位必须与设计单位进行联合勘察,以便于对施工设计方案进行相应的调整和改进。
2.2 深基坑支护施工技术的监测
深基坑支护施工过程中,需要对整个施工过程进行监测和控制,而且监测工作会随着施工过程进行动态的监测管理,以此来为深基坑支护施工提供可靠的安全保障[4]。一般情况下,深基坑支护施工的过程中,如果施工不当的话,很有可能会对周边建筑带来一定的影响,特别是沉降现象的发生极为普遍,同时也是深基坑支护技术经常出现的问题之一,而通过对深基坑支护施工技术的监测,能够及时发现施工中出现的异常情况,以便于对其采取有效的处理措施,而在整个监测过程中,必须严格按照监测施工技术规范进行施工,从而保证施工技术的安全性,避免或降低对周边建筑物的影响。一般情况下,可以在深基坑周边、基坑阳角的位置设立位移监测点,以此来实现对位移的监测。另外,要及时对深基坑支护施工技术实施的监测过程进行档案描述归类,尤其是出现塌方、开裂的现象,需及时上报至相关单位,以便于及时采取应对措施,对影响进行有效的控制。
例如,海纳百川总部大厦位于深圳市宝安区海秀路与宝兴路交界处,拟建 0038 场地北为海秀路以北红线范围与海秀路之间有宽约 6.0m 的地砖路;南为简易水泥道路宽约 6.0m;西为万骏经贸大厦 21 层办公楼;东为宝兴路宽约 28.0m,宝兴路与拟建场地之间有宽约 11.0m 的地砖路。拟建 0037 场地北为简易水泥道路宽约 6.0m;东为宝兴路,宝兴路与拟建场地之间有宽约 11.0m 的地砖路,南侧为甲岸路,西侧为草皮空地。地下水监测:地下水位观测设备采用电测水位仪,观测精度为 0.5cm。其工作原理图下图所示为:水为导体,当测头接触到地下水时,报警器发出报警信号,此时读取与测头连接的标尺刻度,此读数为水位与固定测定的垂直距离。观测方法从场地施工控制点出发,测量水位观测孔管顶端绝对标高,得出每个水位孔顶标高,以后每次观测用水位计量取孔管顶到地下水面的深度,从而求得地下水位标高,比较每次标高变化即可知地下水位升降情况。
2.3 深基坑支护施工技术的土体止水效果控制
一般情况下,在深基坑支护施工技术进行的过程中,对土体的止水工作极为重要,避免水对支护结构以及土体结构造成的破坏,这样才能有效的提升深基坑支护施工技术的安全性[5]。首先,应针对不同的深基坑支护施工的具体情况,制定针对性的止水方案,由于水的来源有多种,而对不同类型水的来源也需要采取不同的治理措施,因此,必须要弄清这些地下水的具体来源,以便于制定针对性的处理措施,一般情况下地下水的主要来源有滞水、雨水、潜水、管道渗水、承压水等,根据水源情况之间的差异性,要分清水源对工程影响的轻重缓急,以便于采取有效的出力措施。从大量实践中总结的经验来分析,如果水源在受到枯水期、丰水期影响的话,水位的高低也会随之变化,例如,在水源为潜水、滞水、雨水的地质情况下进行方案设计时,就必须要考虑到排水、降水、放水的考量对策,同时,还要结合周边的环境因素等来制定出针对性的止水方案,特别需要注意的是,如果深基坑施工周边有建筑物的话,必须以堵为主、抽水为辅,避免产生的水土流失造成建筑物沉陷的现象发生,给人们的财产生命安全带来极大的威胁,因此,深基坑支护施工技术进行的过程中,必须做好土体止水效果的控制。
2.4 深基坑支护施工技术的突发事件处理
随着社会经济的不断发展,深基坑支护施工技术的应用范围也越来越广泛,而且,深基坑支护施工涉及到的施工面也比较广,在施工中有很多无法预测的因素都可能造成施工的突发性事件发生,为了避免或降低这些突发性事件带来的损失,必须做好突发性事件的防范措施,已做到防患于未然。首先,在进行深基坑支护施工之前,应结合深基坑支护施工技术的特点,做好突发事件的相关处理预案,以便于及时采取应对措施。例如,流沙、管涌、暴雨侵袭、局部支护裂缝、给临近建筑物带来的影响等,都要做好这些突发事件的处理,当然,这些突发事件的发生需要工作人员做好充分的预判,有针对性的制定防范预案,在问题发生的第一时间启动应急预案,从而有效的提升突发事件处理的效率,进一步保障深基坑支护施工技术的质量。
总结
综上所述,深基坑支护施工技术与整个地下工程施工的安全性以及使用的耐久性有着直接的影响,只有保证深基坑支护施工环节的质量性、安全性,才能进一步保障整个工程的施工质量、施工安全。但是,由于深基坑支护施工技术中涉及到的因素较多,而且,在施工过程中一旦管理不善的话,还可能会对周边建筑造成一定的影响,因此,应对深基坑支护施工过程进行全面的管理,一旦发生施工问题或安全事件,以便于及时采取解决措施,同时要增强对突发事件发生的预判,以预防为主,尽量避免突发事件的发生。另外,通过以上的分析了解到,对深基坑支护施工技术的探索不仅要从施工技术的控制、监测、土体止水效果控制、突发事件处理等几方面工作进行,更要注重施工方案设计过程的科学性。
参考文献
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[3] 王继荣.混凝土框架结构高层建筑深基坑支护研究[J]. 科技创新导报. 2014(35)
Abstract: with the development of our national economy and the acceleration of urbanization construction, top housing has become a symbol of the urbanization construction. Tall buildings in building construction, the construction of the foundation pit supporting technology is a key technology, construction personnel need to be taken seriously. In the foundation pit construction, strictly housing construction requirements.
Keywords: foundation pit bracing, construction technology, high-rise buildings
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
随着我国城市化步伐的加快,城市人口的密度不断上升,土地紧张已经成为了我国发展建设面临的难题,我国在2005年规定住宅建筑超过10层的、高度超过24米的其他民用建筑被称为高层房屋建筑,高层房屋建筑缩小了建筑用地,缓解了土地紧张的问题。而在高层建筑工程中基坑支护技术是一项重点关键技术。
一、基坑支护施工技术的特点
第一,通常在人口密集的城市应用基坑支护技术,在城市中的建筑施工环境一般很复杂:场地小,易被周围环境影响,例如周围建筑、市政排水管道等。这就使基坑支护的施工带来了很多麻烦。
第二,基坑的支护结构通常都是临时构建的,因此在施工中所进行的安全设施管理相对薄弱,有很高的风险性。
第三,受到施工场地的工程水文条件、土地性质和周边坏境等诸多因素的影响,使得基坑工程非常强的地域性,因此,在基坑支护施工技术的运用上,一定要根据具体的施工环境而采取具体的施工技术。施工人员要在施工中不断进行经验总结,实现基坑支护体系的不断优化。
二、高层建筑的基坑支护选型
高层建筑的基坑支护选型工作主要是从支护结构出发,选择比较适合的建筑施工且有完善技术措施的施工技术,通常分为:基坑安全等级、基坑深度、环境地质结构、地下水位、支护方式等内容;而且由于高层建筑的规范性,基坑支护的选型必须由相关专家进行评定会审,确认合格后,才能进入施工操作的下一个环节。
1、结构选型
高层房屋建筑基坑支护的结构选型应该和本身的工程特点保持一致,这既增加了房屋建筑的经济效益,同时也使基坑支护的可靠性得到了提高。通常在结构选择上多是以挡墙的选型为主,假如设计时楼体较高,那么基坑深度也要相应提高,当基坑的深度比较大时,挡墙的强度要符合建筑工程本身的需求;而若挡墙的强度不符合设计要求,施工单位要设置相应的支撑系统,这就是基坑支护中经常说的“拉锚”。建筑工程本身的施工技术和经济因素是基坑支护结构选型不能忽略的因素,其过程不仅要符合以施工环境、施工技术、经济效益为主的施工要求;还要使以支撑的选型、挡墙的选型、技术人员配备、地下水位控制、工程质量监理为主的施工技术组织得到满足。目前在高层房屋建筑基坑支护施工中,水泥挡墙、灌桩挡墙、地下连续墙是比较常用挡墙形式,而支撑系统比较常用的有基坑内支撑和坑外拉锚两种形式。
2、高层房屋建筑基坑支护的荷载与抗力
在高层建筑基坑支护中,荷载和抗力计算是必须进行的技术措施,具体是支撑系统的计算与挡墙的计算。一定在基坑支护技术设计阶段将荷载与抗力的计算工作做好,对数据进行汇总分析,保障基坑支护的稳定性和持久性。在荷载和抗力的计算中,挡墙的荷载作为施工计算的关键因素,利用对土地压力、水压力、地面附加荷的计算,换算出水平荷载。在实际的施工操作时对计算土地的压力并不容易,由于土地压力计算的影响因素较多,不但对土质有着相关要求,还和施工技术、挡墙的刚性、天气因素、支撑时间等有关。因此使用合理的计算公式,结合《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-99) 中的规范进行相关计算,在基坑支护中非常重要。
三、基坑支护的施工技术
1、排桩基坑支护技术。排桩支护具体是指以钢筋混凝土钻孔或挖孔灌注桩间隔列队布置作为挡土结构的施工技术。这种支护技术一般要考虑到具体施工地质情况进行基坑支护选型,其形式较多。
2、地下连续墙基坑支护技术。这是一种形式较多的基坑支护技术,通常来说承重、防水、挡土、和抗及地下室外墙都可以完成。这种技术使用机械开挖后直接放钢筋笼进行浇筑,具有适应性强、速度快的特点,可是其单体造价相对较高。
3、土钉和锚杆基坑支护技术。土钉支护是我国目前应用较为广泛的一种较可靠、施工快、经济性强的支护技术。主要是一种把土钉当成主要的受力构件的边坡支护技术,由密集的土钉群被加固的原位土体喷混凝土面层和必要的防水系统组成,土钉支护可以和支护喷锚相互结合使用。
4、拱圈支护结构基坑支护技术。利用闭合拱圈或者非闭合拱圈的设置来使水平方向的土压力获得承受载体,因为拱圈内弯矩小,混凝土承受绝大部分压力,所以它的安全储备比较高;而且这种支护技术可以方便的进行施工,使基坑支护工程的施工工期减少,但是相对来说其拱圈布置必须有合适的施工场地。
5、钢板基坑支护技术。钢板桩支护技术是一种简单,经济的支护技术。它主要由锚拉杆和钢板桩构件组成。一般来软土地质基坑支护工程在7米以上,因为钢板本身有很大的柔性,所以使用钢板桩支护技术需要有多层支撑或锚拉杆的设置,来避免钢板变形问题的产生。
6、深层搅拌桩基坑支护技术。这是一种实用性强的基坑支护技术,但通常其开挖深度要保持在6米以内,而且还要通过试验验证后才能开始施工。其具体是指通过机械与土层的搅使用水泥固化剂和软化剂形成水泥土挡墙,这个水泥土挡墙具有非常高的整体性和很强的稳定性。
四、基坑支护施工中的控制要点
1、基坑支护工程的施工
高层房屋建筑基坑支护的施工过程是极为复杂且具有高技术含量的系统工程,它主要以土方开挖、挡土施工、加拉围拦、防水处理为基础。按照设计规范和施工规程严格进行施工,各个施工环节中把握好技术的实施,还要对各个施工环节的施工质量进行严格监管,对施工的技术措施严格控制,强化严格监督施工过程的质量,高层房屋建筑质量始终是工程施工的第一位。
2、基坑支护的监测
在建筑工程中,有效的监测手段是提高工程施工质量的有效手段,在基坑支护中,基坑支护的质量监使基坑的刚度和稳定性的到提高。在高层建筑基坑施工,假如施工方法不当,会对施工的质量造成一定影响,进而出现一些不必要的事故,比如:体结构发生沉降现象,基坑结构发生变形,土支护产生隆起;这些质量问题都可能影响到高层建房屋筑的整体结构。因此,安排专业人员进行基坑支护施工的质量监测,通过对比基坑开挖期间监测到的数据观察岩土的变化,对预期性的变化给予设计,对数据进行全面系统动态分析,通过对移位变化的方向、变化幅度、大小的分析掌握,制定相应的警戒标准,可以有效的避免工程事故的发生。
3、基坑支护土体的水控制
基坑支护施工在地下水位较高的地区其危险程度是非常高的。通过地质勘察部门提供的地质资料,对地下水成因的深入分析,对基坑周围环境的了解,可以发现:在其周围有建筑基坑的,应该采用以堵为主,抽水为辅的方法,不然很可能出现基坑周围土体与水体流失的问题,使建筑物发生不均匀沉陷,甚至可能导致坑底流沙、管涌等问题,使处理难度变得困难,还拖延了工程工期;相反的,周围没有建筑基坑的,就可以以降水为主。
总结:
随着城市高层房屋建筑的不断发展,其要求也越来越高,基坑支护技术的施工要求也必然越来越高,它直接关系到整个高层房屋建筑的施工和使用的安全性,对基坑支护施工的进一步探讨,重视其施工技术,提高其施工设计、施工管理水平,是整个高层房屋建筑工程顺利圆满的完成的保证。
参考文献
[1]朱庆.浅析高层建筑深基坑支护施工技术[J].旅游教育研究,2011―2
0 引言
随着时代的发展和人民的生活水平的提高,建筑物的重要性和安全等级越来越高,且深基坑的开挖深度也越来越大,合理的基坑支护技术是保障建筑物安全施工的关键,为了确保建筑物的稳定性,建筑基础必须要满足地下埋深嵌固的规范要求。建筑结构主体越高,其埋置深度也就越深,对基坑工程施工要求也就越高,随之存在问题也越来越多,这给建筑施工带来了很大的困难。
1 深基坑支护施工中存在的问题
现今深基坑支护结构的设计理论虽然有了很大发展,但是在实际施工中仍然存在许多不足的地方,主要表现为如下几个方面。
1.1 边坡修理不达标
在深基坑施工中经常存在挖多或挖少的现象,这都是由于施工管理人员管理的不到位以及机械操作手的操作水平等多种因素的影响,使得机械开挖后的边坡表面的平整度和顺直度不规则,而人工修理时又由于条件的限制不可能作深度挖掘,故经常性的会出现挡土支付后出现超挖和欠挖现象。这是深基坑支护工程施工中较为常见的不足之处。
1.2 施工过程与施工设计的差别大
在深基坑中需要支护施工时,会用到深层搅拌桩,但其水泥掺量会不够,这就影响水泥土的支护强度,进而使得水泥土发生裂缝,另外,在实际施工中,偷工减料的现象也时常发生,深基坑挖土设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形,并进行图纸交底,而实际施工中往往不管这些框框,抢进度,图局部效益,这往往就会造成偷工减料现象的发生。深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。在未能进行空间问题处理之前而需按平面应变假设设计时,支护结构的构造要适当调整,以适应开挖空间效应的要求。这点在设计与实际施工相差较大,也需要引起高度的重视。
1.3 土层开挖和边坡支护不配套
当土方开挖技术含量较低时,组织管理也相对容易。而挡土支护的技术含量较高,施工组织和管理都比土方开挖复杂。所以在实际的施工过程中,大型的工程一般都是由专业的施工队伍来完成的,而且绝大部分都是两个平行的合同。这样,在施工过程中协调管理的难度大,土方施工单位抢进度,拖延工期,开挖顺序较乱,特别是雨天期间施工,甚至不顾挡土支护施工所需要工作面,留给支护施工的操作面几乎是无法操作,时间上也无法去完成支护工作,对属于岩土工程的地下施工项目,资质限制不严格,基坑支护工程转手承包较为普遍,一些施工单位不具备技术条件,为了追求利润而随意修改工程设计,降低安全度。现场管理混乱,以致出现险情,未做到信息化施工和动态化管理。这也是深基坑支护施工中常见的问题之一。
2 深基坑支护实施策略
2.1 转变传统深基坑支护工程设计理念
1、深基坑工程的特点及现状
1.1 基坑越挖越深
或为了使用方便,或因为地皮昂贵,或为了符合城管规定及人防需要,建筑投资者不得不向地下发展。过去建1~2层地下室,即使在大城市也不普遍,中等城市更为少见。而现在在一些大城市及沿海地区,地下3~4层已很寻常,5~6层也有。因此基坑深度多在10~16 m 之间,在20 m 左右的也为数不少。
1.2 工程地质条件越来越差,基坑周围环境复杂
在某些沿海经济开发区,建筑工程所处的地质条件差的问题较为突出。城市中,高层和超高层建筑集中在人口稠密、建筑物密集的地方,并紧靠重要市政公路。而此处原有建筑结构陈旧,地上与地下管线密布。因此,基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定,也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。
1.3 基坑支护方法众多
基坑支护板结构形式有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式以及土层锚杆、逆筑法等。施工方法诸如人工挖孔桩,预制桩,深层搅拌桩,钢板桩,地下连续墙,内支撑,各种桩、板、墙、管、撑同锚杆联合支护,此外还有锚钉墙等。
1.4 基坑工程的成功率较低
一旦基坑支护失效,常造成邻近房屋、地下管线及道路的开裂,引发工程纠纷,甚至出现严重的破坏,造成重大的经济损失及人员的伤亡。
2、深基坑支护结构选型
2.1深基坑支护结构的作用
基坑土方开挖的施工工艺一般有两种:放坡开挖(无支护开挖)和在支护体系保护下的开挖(有支护开挖)。前者既简单又经济,但需具备放坡开挖的条件,即基坑不太深而且具备基坑平面之外有足够的空间供放坡之用。建筑密度很大的城市中心地带,往往不具备基坑放坡开挖的条件,所以只能采用支护结构保护下的垂直开挖或基本垂直开挖。
支护结构,通常作为临时性结构,当基础施工完毕即失去作用。有些支护结构的材料可以回收利用,如钢板桩和一些临时性的工具式支撑。也有一些支护结构属于永久支护,即可以作为基础结构的组成部分,例如地下连续墙一般可以作为复合式地下室外墙。不管是哪一类支护结构,均具有挡土、挡水和保护环境的作用,保护基础工程在施工安全的前提下,尽力做到经济合理和便于施工。
2.2深基坑支护选择
深基坑支护结构选择一般应先考虑本单位现有施工机构,优先考虑本工程基础桩相同类型桩作为基坑支护结构,如工程桩采用钢筋混凝土灌注桩,则基坑支扩结构应尽量选用这种桩型,其直径可相应选用较小直径,这样可减少进退场费用。当基坑较深围护桩布置允许时,应尽量选用两排支护桩,这种布置方式力学性能较好,前后排桩与桩顶圈梁形成刚架结构,桩间土参与协同工作。改善围护桩的受力状况,达到减少桩的配筋量。当围护桩要求达到防渗要求,基坑深度小于7 m,地表杂填土中砖瓦碎片含量较多时,不宜单独选用水泥搅拌桩,搅拌桩改为水泥注浆。北方粘土地区,基坑较深,可选用钢筋混凝土桩加锚杆支护形式,但南方一般不适用,可选用大直径钢筋混凝土灌注桩,桩顶加钢筋混凝土圈梁,转角处加斜支撑。凡是地基土为淤泥,且基坑又较深时,不宜选用钢板桩,选用钢筋混凝土地下连续墙。工程造价较高,可选用大直径两排钢筋混凝土灌桩,中间加水泥搅拌桩(互相重叠150mm 以上,以便形成防渗幕墙,且参与灌注桩协同工作,具有良好力学性能,当条件允许时,用井点降水作为辅助手段)。围护桩的选用应经过多方案比较,根据实际情况,包括周围环境和地质条件,选用经济效益最佳的支护方式。
3、深基坑工程勘察
在建筑地基详细勘察阶段,对需要支护的工程进行勘察工作,勘察内容包括水文地质勘察、岩土勘察和基坑周边环境勘察,在取得勘察资料的基础上,针对基坑特点,应提出解决问题的建议:分析场地的地层结构和岩土的物理力学性质,地下水的控制方法及计算参数,施工中应进行的现场监测项目,基坑开挖过程中应注意的问题及其防治措施。
4、深基坑支护的设计
4.1 充分利用新技术、新理念,具体事物具体分析
在现今的深基坑支护结构的设计领域,还没有公认的、权威的计算公式,基本上都是摸着石头过河。深基坑支护结构的设计要区别其他设计领域,要改变传统观念,利用施工监测反馈动态信息指引设计体系。
4.2 重视支护结构理论和材料的试验研究
正确的理论必须建立在大量试验研究的基础之上。在深基坑支护结构的实验方面,我国与发达国家有较大距离,还有大量的路要走。不过,我国由于经济的飞速发展,大量高层超高层建筑拔地而起,所以积累了大量的第一手施工数据,但缺少科学的测试数据,无法形成理论,我们以后一定要重视。
4.3 勇于创新、开拓思路,多进行新的尝试
在施工中深基坑支护结构各元素往往是相互结合的,这就要求我们从全局出发,寻求新的设计思路,探索更好的计算方法。基坑支护是一种特殊的结构方式,具有很多的功能。不同的支护结构适应于不同的水文地质条件,因此,要根据具体问题具体分析,从而选择经济适用的支护结构。
5、基坑支护的施工流程
深基坑支护的施工流程一般包括: 施工前准备、支护桩的施工、联系梁等的施工、锚杆的施工、土方开挖。支护桩一般采用人工挖孔桩,然后用钢筋混凝土做护壁。联系梁施工时,先开挖基槽,经验收合格后,进行抗渗墙混凝土的浇筑,最后再对联系梁施工。基坑挖至锚杆标准高度后,开始进行钻孔、制作锚头、穿锚索、注浆,安装联系梁,穿外锚具,然后锚固,最后进行锚杆试验。土方开挖要采用分层开挖,对挖出的土方要随时挖出随时运走,把土清理干净。在施工整个流程中,需要对工程进行实时监测,随时掌握工程情况,确保安全并对后来工作提供决策指导。
6、施工阶段的控制要点
6.1 深基坑工程的施工
深基坑工程包括挖土、挡土、围护、防水等环节,是一项复杂的系统工程,任何一个环节的失误都有可能导致施工失败,甚至造成事故。施工单位要严格按照施工规程、经批准的施工组织设计及相关的技术规范组织施工,对各施工要点要制定具体措施,并加强过程控制。例如,确定土方开挖方案时,应对周围建筑物、构筑物进行拍照和录像,对地质勘测报告、周围建筑物及地下设施情况等信息进行分析,对特殊土质需精心组织施工,膨胀土地区不宜在雨季开挖,软土地区分层开挖的深度不宜太大。若挖土高差太大或挖土进度过快,极易改变土体原来的平衡状态,降低土体的抗剪强度,可导致土体快速滑移,这样不利工程监控,易造成坍塌事故。
6.2 深基坑周围土体止水效果的控制
在地下水位较高的地区,地下水对深基坑工程施工带来的危险程度是相当高的。地下水的来源一般为上层滞水、潜水、承压水、雨水及基坑周围的渗漏管道水,由于水的来源复杂,枯水期和丰水期水位变化的影响,在制定止水方案时应从深基坑工程的防水、降水和排水三个方面考虑,根据地质勘察部门提供的地质资料,深入分析地下水的成因,了解深基坑周围环境,对周边有建筑的基坑,宜采用以堵为主,抽水为辅,否则会导致基坑周围土体与水体的流失,使建筑物不均匀沉陷,甚至发生坑底流沙、管涌等现象,增大了处理难度,拖延了工期,反之,以降水为主。
6.3 深基坑围护结构安全系数
深基坑围护安全系数的确定由设计者自定,笔者认为安全系数的确定应与现场具体情况而定,当基坑附近有建筑物或煤气等市政管网。工程地质报告中提供土质参数较差时,应选用较大的安全系数。笔者认为不能盲目套用工程地质报告有关参数,应对现场土质情况进行全面了解和分析,合理地选用各种土质参数,特别是土的内聚力c 值,应根据实际情况进行折减,以提高计算结果可靠性,提高支护结构安全系数。
6.4 深基坑支护的信息化管理
安排专员监测基坑施工现场以及周围环境,是基坑支护结构信息化管理的手段之一。深基坑的结构变形与否,沉降与变形移位与否,以及结构的刚性,以及坑底的稳定性等等都会造成基坑支护结构的失败。为了确保施工安全,专业施工检测人员要根据所检测到的各种情况,分析计算,总结各方动态实时资料数据,用以了解施工情况,及时的调整下一步的工作,对于危险问题采取合理的应对方案,及时对可能出现的问题报警。
深基坑支护结构工程监测的主要内容有: 支护结构顶部水平位移,支护结构沉降和裂缝, 临近建筑物、道路的沉降、倾斜和裂缝, 基坑底隆起的观测等。以上监测除每天进行目测之外,一般每8~10m 设一个监测点,关键部位适当加密,开挖后每天监测3 次,位移大时应适当加密支护结构、周围环境、地质构造、地下管线设施等等,都是要监测的数据,对于此类可以预示险情前兆的信息要客观真实的绘出其动态发展的曲线图,结合各类条件的变化等,找出险情,预防其发生。这就要求专业人员基于基坑支护结构的稳定性科学的计算。对于深基坑还应在其支撑的应力值达到设计值的90%( 或支撑变形达10 mm) 时采取防范措施。此外对于监测点的保护也是必要不可缺少的。施工的地点人员众多,环境复杂,监测点的仪器与设备极易受到不可预知的损坏,这就要求监测人员应当对监测点的保护进行必要的规划。这样才能保证深基坑支护信息化管理的有效有序的进行。
6.5 突发事件的处理
突发事件的出现,以及出现后的处理,是作为一个长期巨大投资工程中必须准备的环节。突发事件是不可预知的,其中不仅仅包涵了原本施工场地的客观因素,诸如天气、地质等,还包括了人为以及操作过程中不可避免或者不明原因的因素,诸如基坑支护局部不明原因的裂缝、局部渗水、基坑内流沙; 除此之外还有天气的异常,比如连日降雨、沙尘暴风等; 还有周围环境的突然变化; 以及其他妨碍基坑支护施工的原因等等。这些不可预见的事件出现后,怎样解决至关重要。因此这就要求在施工前施工方需要制定好应急预案,在突发事件出现后及时启动紧急预案,并与相关方及时商讨出可行的解决方案。
参考文献:
中图分类号:TV551.4 文献标识码:A
近些年来,我国建筑行业的迅速兴起,促进了深基坑支护技术的发展,各地在深基坑开挖和支护的新技术和新结构不断涌现,同时对当前深基坑支护的施工提出来挑战,原来的深基坑支护结构的设计理论、运算方法、施工技术等,已不符合深基坑支护结构的实际情况,经常会导致一些基坑工程出现事故,造成无法挽回的损失。因此,关于深基坑支护的问题,工程技术人员应予以高度重视,本文主要从深基坑支护施工常遇到的问题出发,并提出相应的解决措施和对策。
一、在施工过程中,基坑支护常见的问题
基坑支护为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全,对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施,主要包括排桩、水泥土墙、土钉墙、逆作拱墙、放坡等方式。建筑深基坑的开挖与支护结构是一项综合性很强的系统工程,涉及水文地质、工程结构、建筑材料和施工工艺理等多方面,对施工的质量比较高,工人工作量很大,工期较长,需要维护维修人员多,在深基坑支护施工过程中,存在很多不稳定因素和一定的风险性,而且基坑挖得越深,就会出现涌水涌沙的现象,增加施工的难度。在具体施工过程中,深基坑支护经常出现以下问题:
(一)对深基坑支护结构设计中,侧壁土体压力计算和土壤采样不准确,
由于深基坑开挖深度很深,在加上降水、地表水排泄和低下水渗流的影响,土壤成分复杂多样,增加了土体最大承载力计算的难度。在深基坑施工开挖后,土的含水率、内摩擦角、粘聚力、重力密度、渗透系数和天然含水量等参数是可变值,很难准确计算出支护结构的实际受力。如果参数取的数据不准,就无法得到正确的计算结果,使边坡失稳,给安全施工留下隐患。有些施工单位通过支护结构按极限平衡理论计算得到的安全系数,这种测量和计算是静态的,从理论上讲是绝对安全的,但随着基坑的深挖和施工的进行,侧壁的承受强度会不断增加,导致变形,遇到突况,经常发生破坏或者其他事故。
深基坑开挖前,要对施工地点进行土壤采样,分析干密度和含水量,有些施工单位没有按国家要求和标准进行实地测量,对施工人员的技术水平和测量工具设备要求比较低,为了减少测量的工作量和降低成本,对土壤检测点设立的较少,造成对土样采集数据的不完整性和随机性,导致对求的压实系数不准确,在地质结构复杂多样的土层中情况下,从而不能给深基坑支护设计提供可靠的参考数据。
(二)喷射的混凝土强度不够
在深基坑支护的施工,通常会采用喷射混凝土进行加工,这种方法省时,节约人力物力,施工作业方便。但也会存在很多问题,从施工设备上讲,施工人员的喷射技术水平较低,对设备检查维护的工作不到位,使有些锚杆的设计不符合要求,输料管路不平直,接头不紧,有漏料漏风的现象;从喷射配料上看,对原材料的质量把控不严,对配料比例不协调,以上原因导致混凝土的厚度不够,强度到不到规定要求,难以保证工程进度。在成孔注浆过程中,由于对土体情况没做认真勘测计算,会对成孔灌浆造成困难,导致注浆管灌插位置不准确,压力较小、充盈度不够,从而影响施工速度,有时候会进行二次施工,增加成本。
(三)边坡设计不达标,存在安全隐患
深基坑开始开挖时,由于对施工监管不到位,挖掘人员技术不熟练,分挖的程度高度不一样,使边坡表面凹凸不平,极不平整,存在多挖会少挖的现象,有时候不能按计划进行,落后土方施工,增加施工难度和工程量,会延迟工期,扰乱施工秩序,导致基坑无法完成支护施工,对边坡安全设计缺乏精确的计算,给边坡的施工和维护边坡稳定带来不利因素。
深基坑支护的监测是保证施工安全进行和发现问题的重要方法,然而在实际中,存在着很多问题,主要由对全程监测不严格,没有完善的监测技术和湿度,使得工程安全生产存在漏洞。如果没有很好的对工程进行全程监测,等到事故发生时,就会造成严重损失。
二、对基坑支护施工中的建议
为了保证施工顺利进行,保护施工人员的人身安全,针对深基坑中经常出现的问题可以采取以下措施:
(一)改变传统深基坑支护的设计理念
我国的建筑业的迅猛发展,在深基坑支护技术和维护上积累了很多经验,已经对土层变化支护结构实际受力的规律有所掌握。但是,对于深基坑支护结构的设计,国内外缺乏一种精确的计算方法,大都处在初级的探索阶段,而且我国也没有统一的深基坑支护结构设计规范。土压力分布和支护桩仍用传统的方法进行计算,没有采取高科手段,导致计算结果与深基坑支护结构的实际受力悬殊较大,既不安全也不经济。由此可见,深基坑支护结构的设计应彻底改变传统的设计观念,逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系,这应该是设计人员需要加强科研攻关的方向。
(二)加强对对深基坑支护监测
深基坑支护施工涉及支护结构位置、周围临近建筑物、地下水位、桩和壁的压力、支撑轴力、锚杆拉力等多个项目工程。因此,对深基坑支护的各个环节和设备以及侧壁安全等级系数,做好监测方案的设计,做好监测和防护工作,做好深基坑支护和排水工作。在挖掘和施工中,要考虑到基坑支护周围的荷载因素,综合各方面因素,严格要求。施工单位还应当加强基坑边坡的整体性的计算,根据基坑变比承载能力和安全系数,合理确定支结构,做到万无一失。在具体管理中,严格管理制度,持证上岗,对施工人员要强化怎人意识,严把工程质量关,对深基坑支护的操作程序要控制好。设置专职安全员,使责任落实到每一各人身上,并加强对深基坑周围的巡查,严禁违规行为,清除周边的超堆荷载;根据深基坑支护的特点和实际情况,要及时掌控支护工程和土体承受的动态,以便制定相应的安全措施,要做好预防,保证施工能够顺利进行。
(三)设立应急预案和加强法律安全知识宣传
施工单位要重视应急预案的制定,与深基坑支护施工的具体情况结合起来,内容要全面,包括一切可能发生的事故和潜在的危险;方案海要有很强的具体性和操作性,能够在面对突况或者出现重大事故时能够立即启动,做到万无一失和有效防护,保证基坑施工安全,为以后再基坑设计和施工方面提供借鉴和经验。
另外,施工单位要定期对深基坑支护人员进行培训和宣传,提高他们自身的道德素质和技术水平,强调文明施工,加强深基坑施工人员的法律和安全意识,严格执行上级主管部门制定的奖惩措施和行为规范,使深基坑支护工程顺利安全的进行。
三、结语
综上所述,深基坑支护工程程序复杂多样,工程量较大,涉及方面广,对施工质量要求很高,并且随着科学技术在建筑行业推行,对当代深基坑支护设计的综合性和安全性要求越来越高,因此,施工单位不断总结经验,根据已有的材料和数据,对深基坑支护结构设计进行不断地研究创新,总结新的计算方法,建立新的计算模型和简图,提高基坑机构设计水平,保证安全施工,协调好各方面的关系。在建筑行业竞争激烈的今天建立高效、安全和高科技的深基坑设计成为施工单位的当务之急和必然趋势。
参考文献:
1、杨丽君、周卫东,深基坑工程中常见的问题和处理对策,西部探矿工程,2003 年第8期。