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基坑内撑式围护结构施工要点

344 2021-10-22 14:07:23

基坑开挖注意的问题和技术措施

开挖施工中可能遇到的问题千变万化,无法逐一涉及,以下只讨论若干开挖施工中较具共性的问题。

1.场地的利用和限制

多数高层建筑,由于各种原因所致,往往座落于市区或居民集中区。这就造成可供使用的施工场地非常狭窄,因此产生了施工道路布置与建筑材料堆放的问题。如果施工场地非常狭窄,无法布置运土车道,则可根据围护本身的需要,增设少量构件.形成栈桥。以便开挖时运土机械可以到达基坑的任一部位,顺利地解决场内交通问题,并保证了高强度的开挖。除了运土道路的布置外,建筑材料等的堆放与机械的布置和行驶,都构成地表的分布荷载。为了将分布荷载控制在设计容许的限度内,可以根据基坑周边地层构成的变化确定堆载量的大小。因为地层土质很少是完全均一的。在较坚硬的地段,侧压力系数较低,可以容许较大的堆载。而在较软弱地段则应严格限制堆载或不容许堆载。这样区别对待的结果,可以使作用于围护结构上的土压力荷载趋于均匀,且均限制在容许范围内。

2.施工进度与保证措施

能否实现大规模、高度机械化的开挖,从而保证少占用工期,是内撑式围护体系能否成立的关键问题。

早期的双向钢管支撑确实不利于机械化开挖,因而影响进度。这使得人们产生一种固有的偏见,认为内撑式围护妨碍开挖,影响进度。近年来内撑式围护体系设计有所改进,表现为选型合理的前提就是应该便于施工。在一道支撑内,杆件之间的空间应便于大型机械的施展;而且任两道支撑(包括下支撑与坑底)之间的空间,应力求满足型号合适的开挖机械的顺利工作。做到这一点,如果没有其他限制条件,就可以实现在内撑条件下近于百分之百的机械化开挖,从而大大地缩短工期。此外在开挖结束时,如果基坑深度较大,则无法保证挖土机械顺利地自行退出坑外。这时,可利用已经安装完毕的垂直运输机械,如塔式起重机,将挖土机械整体地(小型挖土机)或予以解体后(大型挖土机)吊出基坑。

3.开挖方式与围护构件的荷载

这里讨论的是在使用大型机械开挖的条件下挖土的方式与顺序问题。应该慎用挖土机沿基坑边缘一挖到底的开挖方式。因为从物理过程来看,挖土的速度会影响土压力的大小。目前虽然还缺少这方面的实测资料,但已见到过由于沿围护桩边迅速切出一条深沟,第二天围护结构失稳坍毁的实例。可以这样理解十压力变化的机理;在未开挖之前。围护结构两侧的土压力是静止土压力;在开挖之后,桩前的压力消失,桩背土体膨胀,桩身变形,桩背压力下降。这一压力下降是能量释放的过程,在能量释放过程中压力起变化。如果能量释放过程是平缓的,则压力可能逐渐下降。如果释放过程是急剧而短暂的,则压力可能会暂时不变甚至上升,从而导致了围护结构的破坏。所以不宜采用"沿围护结构边切出一道深沟"的开挖方式。

基于同一道理,只要工期许可,应该有计划地分层、分段开挖。分层宜薄不宜厚,分段宜短不宜长。当然,在具体工程中,工期与施工进度安排往往成为第一要素,设计应在这方面适当留有余地。

4.场地地下水的堵、导、排、灌问题

地下水的对策。在场地周围保护要求较低时。困难较小。而内撑式围护往往使用在对周围保护要求较苛刻的场地,所以对地下水的处理要求也格外严格。这一问题另有专章论述。这里仅提及两点常识;

(1)堵与导相结合的问题

地下室结构在基本无水条件下施工。是基坑支护的基本功能之一。但如果把堵的要求绝对化,则墙背将承受很大的水压力。由于水压力与渗水量不是正比关系,少量的渗水可大幅度降低水压力。所以提倡在基坑施工许可的条件下,让用护结构微量渗水。如果一定不能让围护结构渗水,则应有计划地采取埋管引流、集中抽排等措施以降低墙背的水压力。

(2)排与灌相结合

如坑内土层与坑外土层的水力联系较为紧密,则基坑内抽水必导致基坑外地下水位下降。而坑外水位下降的结果往往造成坑外地表沉降。所以在坑内抽水的同时往往必须实行坑外回灌。这种配套措施实行的前提是必要的阻水措施瓶。因为如果渗水量过大。则回灌措施很难达到防止坑外地表沉降的目的。5.开挖中对支撑构件和工程桩的保护

一般而言,开挖过程中对整个围护体系和永久性结构都不得损伤,包括直接碰撞造成的"外伤"和超载造成的"内伤"。特殊地讲,围护体系中的最薄弱环节即支撑构件(不包括环梁),尤应妥加保护。因为支撑构件的单跨跨度较大、承受竖向超载和侧向荷载的能力很弱,这种特点使得保护更加显得重要。永久性结构构件中常见的保护对象是已经施打的长短不一的混凝土桩。具体的保护要求是∶

(1)支撑系统混凝土未达到要求强度等级前不得开始基坑土方开挖;

(2)施工机械不得长时间反复行驶在支撑构件上(专门设计的栈桥除外),且临时通过时应有安全措施;

(3)施工中防止重物撞击支撑构件;

(4)单肢较长的支撑构件(一般指对撑)两侧土方开挖的高差应严格限制;

(5)打入桩场地用大型机械开挖应十分谨慎。严禁挖掘机械撞击桩头,造成次生断桩;

(6)根据工程桩的断面、配筋与场地土质等因素,严格限制开挖平台间高差,以防土的侧压力导致工程桩的倾斜。

其他一些工程安全注意事项,应视工程具体情况另行拟定。6.坑底开挖的注意问题

坑底开挖高程的控制涉及到经济与安全两方面问题。如坑底超挖,则必须用人工材料回填。既增加造价,又拖延工期,这是经济方面问题。更为重要的是,坑底超挖使得围护构件的挡土高度超过设计计算的数值,致便围护构件超负荷工作.增加了不安全因素。这种情况在软粘土地层、雨季施工时,如不注意,很容易发生。在控制坑底开挖高程上,建议采取以下措施∶

(1)坑底标高以上 200~300mm 留作保护层,采用人工开挖;

(2)开挖保护层时集中劳动力和配套设备,开挖一片,铺设一片垫层。防止人类活动和自然因素造成的扰动。

7.越冬工程的防冻措施

在可能出现冻土的地区应该考虑这一问题。然而土的冻胀值与很多因素有关,要准确地予以定量目前还有困难。

与其把注意力集中在冻胀值的计算上,不如集中在减轻冻胀作用和消除冻胀后果上。砂性土边坡排水疏干是防止冻胀危害的有效手段,因为水的存在是冻胀的根源。粘性土边坡排水效果有限,更宜采取保温措施以防止冻胀。当冻胀不可避免地要发生时,则减少约束,让其自由膨胀,如围护桩间留有一定净距,让锚杆暂时人为伸长等,可以减轻冻害。

8.不良自然条件的应对措施

不良自然条件有很多种,如地震、台风、暴雨等等。这里指的主要是暴雨。因为支护体系位置低,地震系数不大,面且系空间稳定体系,具有一定的整体抗震能力。风载对支护体系影响更加小。而暴雨易造成地表积水,地表水如渗入桩背,其增加的荷载可能超过土的侧压力。所以在应对措施上尤应注意桩背有无水的下渗通道,暴雨来临时有无足够的抽排水机械等,以防积水下渗。

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