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深基坑支护技术在建筑施工项目中的应用

332 2020-08-03 10:54:21

摘要:随着城市化建设步伐加快,我国建筑进入高层化、大型化的阶段,深基坑工程项目也越来越多,建筑深基坑的支护技术尤为重要。本文从深基坑支护的类型和应用范围出发,对深基坑技术特点和注意问题做简要分析,望对今后建筑工程深基坑支护施工的发展起到一定的促进作用。

关键词:建筑;深基坑;支护施工;技术


引言 

城市化进程对我国建筑业也起了推波助澜的作用,高层及超高层建筑在大中城市如雨后春笋般的涌现。一些世界上先进的高层和超高层结构体系,也逐渐出现在我国的建筑设计和施工领域,但是高层及超高层建筑基础具有复杂性。深基坑支护工程是基坑开挖的基本施工,也是建筑工程施工过程中最重要的技术问题。做好深基坑支护工作不仅可以保证整个施工过程的顺利进行,对整个建筑物的质量也起决定性作用。深基坑支护施工一般情况都没有问题,但由于用地紧张,常常将各栋的建筑的低下部分连到一片,形成大底盘,于是出现了大面积深基坑支护新的技术问题。在后期的运行管理工作中,在施工单位附近放置超载重物、或者深基坑附近市场有车辆来回行驶,抑或是施工时不慎破坏边坡整体面,都容易造成建筑深基坑支护施工事故,所以施工单位在设计和施工过程中都应谨慎而为。


1、建筑深基坑支护施工技术的主要内容 

1.1 岩土工程勘察与工程调查

在确定岩土参数及地下水参数后,再测定周边建筑物、地下铺设物、市政道路等工程设施的工作现状,最关键的是要对深基坑支护工程所带来的地层位移做出分析,要保证在限值内。


1.2 支护施工项目的地层位移预测

理论上讲,地层位移量受两方面因素影响:一是土体本身的特质、地下水位实际环境和支护结构的具体实情,二是具体的施工方法和施工设计。


1.3 深基坑支护结构设计

在进行支护结构的设计工作时,需要仔细分析施工现场的土壤结构类型、地下水环境以及地层位移情况等因素,在考虑工程造价的实际经济方面问题的同时,更重要的是实事求是,综合考虑当地经验,土地和地下水等影响因素,实现经济效益和工程质量的相得益彰。


1.4 建筑深基坑开挖与支护的施工

工程包括土方工程、降水工程和工程的施工组织设计与实施。


1.5 工程周边和施工现场的测量监控

施工过程会遇到许多不可控因素,做好现场数据和信息收集工作,根据施工现场的实际状况进行反馈设计引导后续施工显得尤为重要。


2、深基坑支护的应用范围 

根据有关规范可知,深基坑支护主要有桩锚支护、自立式支护、喷锚支护、排桩内支撑支护四种支护类型,由于支护方式、支护结构的不同,每种深基坑支护都有其对应的使用范围。桩锚支护主要适用于土层性好的施工场地,一些基坑深度较大、开挖难度较高的建筑工程,岩土锚杆要有固定的参数;自立式支护和其他支护方式有所不同,基坑内没有支撑,通常用于地质条件相对较好的施工场地。自力式支护对于机械化挖土和地下工程施工有很大的正面影响,但对于基坑深度较大或地质条件较差的工程,由于其支护桩顶的水平位移较大,工程造价就会因此增高;喷锚支护主要适用于粘黏性土和人工填土工程,它将锚杆、钢丝网和喷射混凝土结合在一起,是一种联合支护形式。排桩内支撑支护是一种相对复杂点的工程,施工过程中排桩主要采用预应力管桩、钻孔灌注桩、地下连续墙等形式,不同形状的平面对应不同的内支撑系统布置方式。


3、深基坑支护工程技术应用 

建筑工程深基坑支护的施工是一个具备很强专业性与经验性的过程,施工过程中要控制结构和其周围土体的变形、保证整个支护结构在施工中的安全减少事故的发生。如图1为深基坑支护现场。

深基坑现场支护施工图

图一:深基坑现场支护施工图


3.1 柱列式灌注桩排桩支护

顾名思义,柱列式灌注桩排桩支护即利用柱列式间隔,利用钢筋混凝土来钻、挖孔,并灌入注桩。利用刚度刚好的桩列式灌注桩来作挡土结构有利又有弊。一方面,其所需材料较少,价格便宜,同时操作简便;另一方面,在保证施工质量的前提下,避免水土等杂质从桩隙进入深基坑,施工过程往往需要高压注浆,配备搅拌桩和旋喷桩等,拖长施工时长。


3.2 搅拌水泥土桩支护

对于粘土、淤泥、淤泥质土等,对于深基坑支护施工项目技术要求较高,要求达到一定的基坑支护墙强度。深层搅拌水泥土桩支护技术利用能够深入土层的搅拌机,以混凝土为材料,在土深层搅拌混凝土和地基土,实现二者的有效混合,在充分的物理化学作用下,混合物硬化,成为具有一定强度的基坑支护墙,既挡土又隔水。这种深基坑支护技术经济且高效,只要施工项目的开挖深度不深,任何形状都适用。


3.3 内支撑和锚杆

内支撑和锚杆作为基坑墙体的主要支撑结构,刚度大、变形小的特点对于控制基坑变形,保障基坑稳定安全方面具有重要意义。复杂施工环境下,尤其是现今隧道、地铁站等地下工程多样且相互错杂、基坑较深,如果没有谨慎的勘探就盲目施工,施工现场的墙体容易出现变形或坍塌,引发安全事故。内支撑和锚杆这一技术则很好的规避了这一风险,适用于较深基坑,或对环境要求高的地区,能有效控制墙体变形。


3.4 钢板桩支护

钢板桩支护技术在建筑深基坑支护工程中应用最为广泛,因其易操作且价格便宜广受好评。一般而言,钢板桩支护技术是以带锁扣或钳口的热轧型钢材为施工材料,粘合钢板建成钢板墙,挡土防水效果好,但是此技术一般应用于不低于5m的项目工程,且由于钢板桩在施工过程中会影响周围环境,其使用情况也会受到一定的制约。以形成对基坑有效支护,应选用截面为梯形的钢板桩,形状类似于u型钢。钢板一般长6m~9m,宽3m,厚25mm.施工支护时,应先定位,定位后用打桩机打出第一个定位桩,而后一正一反沿放线扣合。


3.5 土钉墙支护

土钉墙支护技术较常应用于地下水之上或经人工降水后的粘性土和杂填土,而较少应用于地下水以下、未经人工降水处理过的土层。此支护技术挡土性能明显,施工方法是喷射水泥,边开挖边铺设钢筋网,逐渐累积形成加筋土重力式挡墙结构。


3.6 地下连续墙

当施工环境和条件较为复杂的情况下,如地下水位以下的软粘土和砂土,施工过程中往往需要将基坑底面以下的深层软土墙体插入很深,此时地下连续墙技术便能大显身手。其整体硬度高,防水效果明显,所以常常被应用于此类发杂环境。


3.7 旋喷桩墙支护

在施工现场较为狭窄的情况下,利用旋转喷嘴钻入钻杆的端部,趁地基深入上提的时候喷入混凝土水泥作为粘稠剂,将桩体相接连,建成旋喷支护结构挡墙。 


3.8 锚喷网护壁

此技术是充分发挥周围介质的自我承受能力,以及锚杆与周围土层的相互摩擦粘连,使得内外土体相互形成稳定的结合体。施工流程如下图2所示。

深基坑支护施工流程图

图2 深基坑支护施工流程图


 4、深基坑支护施工过程中应注意的问题 

作为建筑深基坑支护施工项目的辅助工程,深基坑工程支护技术经过多年的磨砺和积累,取得了很多成功的经验,但是,由于土质的多样性以及施工环境的复杂性以及许多不可预知的因素,在具体施工过程中,各种问题依旧层出不穷。近年来,人们的健康环保意识逐渐加强,具体施工过程中,在面对建筑深基坑支护施工时基坑越来越深的趋势,深基坑支护问题不再是简单的施工技术问题,我们应科学谨慎对待。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。

4.1 实施深基坑支护施工全过程控制

建筑工程深基坑支护施工重在于过程控制,施工过程中任何一个控制环节出现问题,事后纠正和补救都会比较困难,因此要想充分发挥深基坑支护施工控制的作用力,必须加大对深基坑支护施工全过程控制的力度。施工单位要善于分析各施工环节的特点,结合施工现场的具体情况采取相对应的解决措施,严格按照施工设计规范进行一系列施工操作。


4.2 处理好地下水

地下水问题具有复杂性,是深基坑支护施工过程中最至关重要的问题。随着科技的进步和经济的发展,以前较常使用的淤泥等软体材质逐渐被冲孔桩、混凝土水泥桩以及素混凝土桩等材料所替代,作为深基坑支护的支柱介质,止水性能好,从而稳固工程,确保工程实施质量等方面取得很好的成绩。一般而言,基坑工程对于地下水问题的处理方式多样,但都以止水和排水为目的。在具体施工中,应就施工工程当地的环境特点来考虑采取什么样的方式来处理当地的地下水。


4.3 采用合适的作业方式

当施工的基坑面积较大时,基坑的表面在空气中的暴露时间过长,基土容易变质,如周围地下水的渗透以及太阳光线的照射、气候降水等都可能引起土层变质,使施工现场的土质变得不均匀,从而严重影响施工质量。所以一般需采用边挖边浇筑,并以分段、分层、分块均匀、对称的方式进行作业,确保施工的顺利进行,并保证施工的质量。


4.4 实时观测支护结构变形。

我们知道建筑工程深基坑支护施工是一个室外操作的过程,许多外界因素都会直接或间接的造成深基坑支护结构的变形,进而会影响到深基坑支护施工的整体质量。通过对施工过程中深基坑支护结构的全方位进行变形观测,分析得到的观测数据,及时掌握深基坑土方开挖与支护设计在施工中的应用状况,分析施工实际情况与施工设计中存在的偏差,可以有效缓解外界因素对建筑工程整体质量的影响。深基坑支护全方位观测的内容有很多,主要由其深基坑边坡变形观测、地下管线观测及周围建筑物观测等。


 5、小结 

近年来,随着社会经济的日益发展,城市化的步伐加快,土地资源紧张,一栋又一栋高楼拔地而起的现象逐渐降温,取而代之的是人们对于地下空间的挖掘,地下建筑、隧道和地下通道等越来越多。建筑工程深基坑施工具有一定的复杂性和挑战性,在实际的施工过程中,有关施工单位要综合考虑影响深基坑施工质量的主要因素,结合工程的现场情况,制定科学合理的施工方案,保证施工设计与施工实际的一致性,推进工程企业的合理化进展。

 

参考文献:

[1]王承武.高层建筑旋工中的深基坑问题及对策[J].中国城市经济。20ll(11).

[2]张成彪、刘博洋.浅谈建筑工程中的深基坑支护技术[J].黑龙江科技信息,20111(06).

[3] 李静,齐之龙,王继堂.有关建筑工程深基坑支护施工策略分析[J]商品与质量,2010,9(07):145~147


作者:陈正杰

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