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深基坑工程施工需重点需要注意的几个方面!

338 2021-11-29 10:05:19

随着城市建设的发展,近10年来我国兴建了大量的高层和超高层建筑,据有关资料统计,截止1996年末国内的高层建筑累计已达1.3亿m2²,高度超过100m 的超高层建筑已超过150栋,高度超过 200m 的已有20多栋,此外,在上海、广州等大城市地铁工程也相继展开,这些高层建筑和大型地下工程的建设,大大促进了我国深基坑工程施工技术的进步。上海金茂大厦高420.5m,共88层,是我国目前已建成的最高建筑物,它的基础工程开挖面积约2万m²,开挖土方量约31 万m³,塔楼开挖深度为一19.65m,裙房开挖深度一15.1m,基坑外围采用地下连续墙支护,全长568m,厚度为1.0m,一期开工的塔楼基坑内围采用钻孔灌注桩支护,全长 218m,直径为1.2m,钢筋混凝土桁架支撑总量达 11000m³。

由于我国幅员广阔,几乎遍及全国的高层建筑和其他地下工程的基坑遇到了各种不同的、极其复杂的工程地质和水文地质条件,高层建筑和地铁等大型地下工程又多处于城市建设密集地区,环境条件也相当苛刻,这就致使深基坑工程成为难度大、风险大、投资多的工程建设组成部分。总结以往的经验教训,深基坑工程应重点解决好以下几个方面的问题∶

(1)围护结构类型方案的选择

深基坑工程施工,首先要保证基坑的稳定。围护结构类型的选择,应是既要保证整个围护结构(包括支撑体系)在施工过程中的安全,又要控制围护结构及其周围土体的变体,以保证周围建筑物和地下设施的安全。在安全的前提下,要设计合理、节约造价、方便施工、缩短工期。

(2地下水的控制

地下水的控制是深基坑工程的一个难点。由于土质和地下水位的条件不同,基坑开挖的施工方法也大不相同。有时在没有地下水的情况下,基坑可轻易地挖到 5m或更深,但在地下水位较高,而又是砂土或粉土时,即使挖到3m,也可能发生塌方。地下水在土体中的渗流,会造成基坑坡面及坑底的渗水和土粒流失,影响边坡和基底的稳定性,严重时还会发生流砂和管涌等现象,恶化施工作业条件,甚至造成基坑坍塌的重大事故,为此,在进行深基坑施工时必须做好地下水控制工作。

地下水的控制方法主要有降水、截水和回灌等几种形式。这几种形式可以单独使用,也可以组合使用。

井点降水是高地下水位地区基坑工程施工的重要措施之一。它是利用井点设备将地下水抽出,使地下水位降到坑底以下,以保证基坑开挖能在较干燥的施工环境中进行。但是降水时还要考虑对周围环境的影响,井点降水形成的盆式降水曲线,在使基坑内地下水位下降的同时,坑外一定区域内的地下水位也有所下降,从而使基坑周围的土体固结下沉,如沉降较大则会影响地上建筑物和地下管线的安全与使用,这是在采用人工降水时,必须考虑的一个问题。

当因降水的原因可能会危及基坑及周边环境安全时,宜采用截水方法或回灌方法。

(3)基坑及其周围地层的土体加固

在软弱土层,如在上海等沿海城市地区,具有挡墙围护的基坑在开挖时,仍然会使周围土层产生一定的变形,而这些变形又有可能对周围环境产生不利影响;当基坑底面有承压水存在时,坑底若被承压力顶破而发生涌砂、隆起,是基坑工程中最危险事故之一;此外,在地下水位以下的松散砂、砾或渗透性较大的地层中,当采用排桩式挡墙或密水性较差的挡墙进行基坑围护时,仍会发生挡墙缝隙的水土流失。为了避免或减小这些危害,对基坑底部和基坑外部的土层进行加固是有效措施之一。

(4)开挖方法和挖土顺序

在深基坑工程中,基坑开挖已不仅仅是一项简单的土方工程,它与基坑工程的安全性、经济性密切关联。

基坑挖土引起了土中应力场、应变场的变化,会使地层发生位移。新的研究成果表明,深基坑开控还受到时间效应和空间效应的共同作用,因此在制定开控方案时,要尽量缩短基坑开挖卸荷后的无支撑暴露时间,减少开挖过程中的土体扰动范围,采用分层、分块的开挖方式,且使开挖空间尺寸能最大限度地限制围护墙体的变形和坑周土体的位移与沉降。开挖顺序上要满足对称开挖、均衡开挖的原则,使基坑受力均衡。有支护的基坑开挖一定要做到"先撑后控、严禁超挖",土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致。在制定施工方案和开挖过程中要加强管理,不能有丝毫侥幸心理。工程实践中,由于不严格执行开挖顺序、支撑不及时或超挖而造成重大事故的例子时有发生,应引起足够的警惕。

(5)工程监测及信息化施工

在基坑工程施工过程中,跟踪施工活动,对坑周地层和附近建筑物、地下管线等保护对象的变形及受力情况进行量测,所取得的数据与预测或计算值相比较。能较准确地以量的形式反映这种影响的程度。监测工作既是检验设计理论正确性的重要手段,又是及时指导施工、避免事故发生的必要措施。在基坑工程中,它已成为一种信息化技术。有的深基坑工程,正是由于加强监测,及时报警,抢险措施得力,才使工程化险为夷。

基坑工程监测首先要依据工程特点、设计要求及基坑工程等级,确定工程监测项目及监测点,然后选择灵敏度和精度满足设计要求的监测仪器和设备,在规定时间内由专人进行监测,收集监测数据。整理分析监测资料的工作,应由设计理论和施工实践经验两方面较丰富的人员承担,要能够去伪存真、舍粗取精、正确判断、准确表达,方能提供有质量的监测报告,指导施工。在深基坑工程中,信息化施工是保证施工任务顺利完成的有力措施之一。

(6)对邻近建(构)筑物及地下设施的保护

在基坑开挖施工前,应分析计算开挖引起的周围地层的变形大小及影响范围,详细调查邻近被保护对象的工作状况,确定其允许的地基变形参数,采取积极有效的措施,保护地层变形影响范围内的建(构)筑物和设施。

对周围环境的保护,应采取安全可靠、经济合理的技术方案。首先要考虑采取积极保护法,即在施工前通过对地质和环境的细致调查,提出减小地层位移的施工工艺和施工参数;并根据经验和理论相结合的研究分析,预测出基坑施工期间对周围环境的影响程度;施工期间加强监测,及时改进措施以保证达到预期的保护要求。例如在充分考虑时空效应的影响下确定基坑开挖的施工参数的方法。其次是对于保护要求较高或地质特别复杂的地段采取工程保护法,如地基加固、结构补强等。

上面所述是深基坑工程施工中遇到的一些主要问题,这些问题在后面的章节中我们将展开讨论。深基坑工程学在我国还是一门新兴的学科,在很多方面,对它的理论研究还滞后于工程实践,由于它的实践性、经验性极强,其学科的发展也是随着工程实践的发展而不断提高,所以,我们从事工程实践的工程技术人员应以严谨的科学态度,在今后的工作中不断地总结实践经验,为提高我国的深基坑工程施工技术水平,为安全、经济、快速的发展我国的深基坑工程作出自己的贡献。