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整个深基坑作为一个空间结构体系,为了保证建设施工质量,必须具有良好的稳定性和易变形性。深基坑支护设计过程中,可以达到两种极限状态:其一是正常使用极限状态,其二是承载能力极限状态。第一个状态是指因基坑施工造成支护结构破坏、边坡土体过大变形而不利于使用,但其结构仍具有良好的稳定性的一种状态;另一状态指的是支护结构倾覆、位移、损坏或周围环境恶化而产生的大面积失稳。为保证结构的安全可靠,在设计过程中必须确保第二种的安全系数。此外,在支护结构安全可靠的基础上,要把握好滑动度,才不会影响邻近构筑物的正常使用。关于计算理论,支护结构的安全可靠以及变形都属于计算范畴,在周边环境状况下,使变形程度不要超过允许值。一般的支护结构滑动控制以水平滑动为主,主要是水平位移较直观,易于监测具体的滑动变化情况。
2深基坑支护施工技术的运用要点
2.1土钉支护施工
所谓基坑土钉墙支护施工,指的是通过土钉和面墙的相互制约作用,使边坡的稳定性得到切实增强,应用土钉支护施工技术进行深基坑支护施工时需要注意:(1)根据规范要求进行土钉的现场抗拉拔试验,以检测土钉抗拔力,一般情况下,这种试验应当由具有相关资格的第三方机构予以实施。除此之外,还应该将注浆量与注浆力度准确的把握好;(2)根据钻机深入的实际长度可以精确的推算出孔深,同时将所有孔深都标记清楚;(3)根据建设项目施工图设计规范要求,严格把控外加剂的种类、使用量和水灰比。利用重力技术进行浇筑,注满浆液为止。与此同时,一般情况下在初凝前需要进行二次补浆。
2.2土层锚杆施工
关于深基坑土层锚杆支护施工,指借助锚固钻机打孔,孔深满足设计及规范要求,再向钻孔灌入适量的水泥浆,同时配置钢绞线,在该过程中应当注意随时做好补浆施工,在项目满足设计规范及标准前提下进行张拉与锁定施工。具体施工步骤如下:依据工程施工图设计文件的要求,测量专业工作人员到达施工现场标出锚杆位置,使锚杆钻机保持就绪状态,就位前要严格检测锚杆以使其处于良好工作状态,钻孔施工中要使孔深达到设计规范要求。锚杆施工前要对锚杆各方面进行仔细检测,尤其要加强隐蔽工程的检查力度,同时做好检查记录。严格按照设计文件的规范标准确定使用注浆材料的种类和所需的配合比,还要切实确保没有杂质掺杂到浆液内。拌合浆液时要注意使用的同时要不断进行匀速搅拌。实施注浆过程中要遵从一定的顺序,自上而下的注浆,直至将浆液灌满后即可结束注浆施工。
2.3护坡桩施工
这项技术优点为提高施工进度,维持现场整洁减少现场泥浆排放、效率高等。护坡桩工程采用长螺旋钻机干成孔、压灌混凝土、倒插笼子的方式进行施工。具体流程为:(1)利用长螺旋钻机钻孔至设计深度,然后自上而下的压灌混凝土于孔内,可以将地下水位或塌孔位置作为施工段的界限,最终达到对应位置。(2)借助地泵将达标的混凝土压至桩孔中,边夯实混凝土边提钻,最终使混凝土达到规定的高度,压灌过程中,在含水砂层段内,要适当减缓提钻速度,避免于砂层内出现缩径。(3)将钢筋笼、振动锤、导入管等设备准备就位,并运至钻孔处,对准位置后利用振动锤吊放钢筋笼,使其符合设计高度。
3案例分析
3.1工程总概况
某工程,为1栋总高度约为108m的超高层建筑,总面积为46280m2,地下总面积为10889m2,建筑物的平面形式呈长方形,地下3层,地上31层,地下室基坑总体呈长方形,周长约860m,基坑的最深处为16m,工程结构为钢筋混凝土和剪力墙框架,其中混凝土梁内设无粘结预应力筋,在地下部分采用。地质条件中,该地块原为鱼塘和耕地,经人工填土平整,场地较平坦开阔,北边、东边为市政路。拟建区的地质土层局部为粘质重粉质粘土层,但主要为粘质粉土层。本工程采用支护方案为混凝土灌注桩和锚杆支护相结合。
3.2混凝土灌注桩
混凝土灌注桩施工工艺流程:清理钻孔现场测量放线设孔挖掘排水沟及布置泥浆池桩机就续及预备泥浆钻机成孔清洗钻孔投放钢筋笼钻孔灌注桩水下混凝土浇注。开钻前,检测轴线的定位点与水准点正确与否、桩位定位测量放线等。桩机准备就绪后,于桩位处敷设孔口护筒,对定位、存储泥浆、护孔有很大的作用。准备就绪后方可进行开钻。开钻时应当依据机械钻速以及钻机运转时有无异响来了解地质现状;应在钻孔达至规定的深度后方可清洗钻孔。孔清洗干净后再投放钢筋笼,水下砼浇筑,并予以检测。在投放钢筋笼之前要在其上安设钢筋笼定位环,确保钢筋笼准确就位后浇筑水下砼。为确保浇筑连续进行使用采用导管法作业。
3.3质量控制要点
工程质量控制关键点如下:护筒中心轴线应对准与桩中心线,偏差不得超过50mm,埋深应大于100cm,及时检查泥浆比重,一定要控制在规范要求的范围内,一般选择在1.1~1.2之间,孔底沉渣层高应小于150mm;钢筋笼准确就位,钢筋绑扎连接应符合设计要求;水下砼浇筑要保证连续性,并使导管埋深高于200cm,应控制好速度以防堵管、钢筋笼上升,桩顶要按照规范进行超灌,一般为100cm。灌注桩浇筑完后要加以养护并检验质量,要求工程质量符合验收规范合格标准。
3.4锚杆支护施工要点
土锚杆在地下室墙面深挖或者尚未开挖的基坑立壁土层掏孔,当开挖达到设计深度后将桩的端部扩大,使其成为柱状。采用锚杆支护是指在形成的孔内投入钢筋、钢管或钢丝束等抗拔材料,之后注入化学浆液,形成抗拔力很强的锚杆,其可以有效的与土体结合在一起,锚杆支护方式可以增强支撑系统的承载力,有助于保持建筑结构的安全可靠性,避免产生变形,不仅可以节约劳动力,还能够加快工程进程,提高经济效益。
3.5施工基坑完成后采取的保护措施
(1)本工程地下水较多,只有处理好地下水位问题,才能确保基坑支护工程的结构安全性。利用轻型井点把地下水不断抽出,使原有地下水位降至基坑底面1.0米以下,并安排专职人员24小时值班,负责抽水工作,并予以记录与保存,采用基坑明沟排水施工应保证连续性排水,但当构筑物未具备抗浮条件时,严禁停止排水。(2)关于深基坑土方开挖施工,多台机械同时施工,挖土机间距要保持在10m以上,按照自上而下的顺序进行开挖,分层施工,但要注意不能深挖。在深基坑上层和下层,必须先挖好阶梯或设木梯,不应践踏土壁及支撑上下,基坑周边必须安装临边防护栏。(3)当在基坑周围存放建筑材料或机械设备时,注意不要离基坑边缘过近,在土质良好的坑边堆放材料时,与坑边保持的距离应保持在0.8米以上,高度不能大于1.5米。(4)本工程基坑类别为一级。依据《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)、设计要求对本工程的进行:坡顶水平位移监测、坡顶地表沉降监测、周边建筑物沉降观测、深层水平位移监测、桩体内力监测、锚杆预应力监测、裂缝监测。
4结语
关键词 建筑工程;深基坑;施工;问题;策略;
中图分类号:TU198文献标识码: A
一、深基坑支护施工中存在的问题
1.1 边坡修理没有达到标准
由于施工管理人员的管理不到位或机械的操作人员操作水平不符合要求而造成的,这样就会出现深基坑的多挖或者少挖的情况。在利用机械开挖后,造成边坡的表面平整度和顺直度不规则,而人工的修理过程中,由于条件的受限,无法达到深基坑的设计标准,这样就会在的挡土支护后出现欠挖和超挖的情况。
1.2 施工过程与施工设计的差异大
在深基坑支护工程的施工中,经常会应用到深层搅拌桩,而深层搅拌桩的水泥掺量大多不足,这样就会影响到水泥土的支护强度,严重的还会造成水泥土产生裂缝。在实际的施工中,存在偷工减料的现象,在深基坑的设计中会对挖土的程序进行严格的要求,这样可以减少深基坑支护结构的变形,而且还需要进行图纸交底工作,但是在实际的施工中,为了缩短工期和局部的利益,施工单位不会依照施工设计的要求进行施工,存在着偷工减料的现象。深基坑的开挖是一个空间问题,而传统而对深基坑的设计依照平面问题进行处理的,而且需要进行平面应变假设,调整支护结构,从而适应开挖的空间的需求。设计和实际的施工存在差距,因此需要引起足够的重视。
1.3 支护结构整体失稳
在松软的地层环境中,当基坑平面范围较广,就容易致使作为支护结构的板桩墙插入深度达不到预期标准,或者在施工时其对接处的几何形状和相互连接情况达不到要求,使得受力支撑位置不恰当,支撑与围檩系统结合不够牢固,板桩墙产生位移过大,墙体就会发生前倾或后仰,导致基坑外土体大滑坡,支护结构系统整体被破坏而失稳[1]。
1.4 支护结构平面变形大于可承受限度
由于支护结构平面变形超过上限,或是因为降水而造成周围土体滑坡沉降,会使基坑的土体发生垂直或者水平的位移。有时,这种变形即使没有对支护结构本身带来直接影响,也会对邻近建筑物或地下管线产生不利的影响,造成建筑物下沉、倾斜、开裂,造成上、下水管、煤气管、供电和通讯电缆变形、张紧或断裂等等一系列不稳定的问题。
二、建筑工程深基坑施工现存问题的解决方案
2.1 施工前的全工程把控措施
(1)分析地质勘察报告。施工前应该对工程的地质勘察报告进行认真的分析研究,充分考虑挖土深度范围之内的不同土质物理性能和地下水位的现状,特别实在地下水丰水期开始投入施工的项目,同时注重选择相应的土方开挖、稳定的支护结构以及应对降水的方案。应该事先对基坑支护结构的承载能力的上线进行计算,同时,检验基坑周边环境和支护结构的可承受变形程度。在确定了详细的施工方案之后要及时对全体参与施工人员进行安全教育和技术安排。
(2)勘察基坑周围的建筑物。勘察基坑周围建筑物在深基坑开挖之前是否已经存在倾斜、裂缝、使用不正常等等会对工程造成不利影响的情况,可以通过拍摄现场环境照片、绘图等手段收集有关资料,有需要时还应考虑邀请有资质的单位对基坑周围的建筑物进行分析鉴定。对于距离深挖坑边缘较近的地下管线等等应当事先加固或者采取其他相应的保护措施。
(3)根据实际情况,选择和确定切实可行的施工方案。根据基坑经过勘探后呈现的实际情况来选择安全可靠的施工计划案,并邀请各种专家进行方案评析。对于地质条件并不是非常有利于开挖的地段,比如软土地基、松杂填土地基,或者开挖坑边距离周围的地下管线或者建筑物比较近时,应该尽量选择排桩或地下连续墙支护结构,避免选择土钉墙支护结构,并相应的计划出安全应急预案[2]。
(4)对基坑周围的场地进行预先硬化处理。对设计开挖的基坑周围场地周围的地面预先进行硬化处理,在其中设置完善的排水系统以备雨季大量雨水涌入基坑而导致塌陷,或者渗透到基坑周边的坡状土体中,对其结构造成破坏而降低边坡土体的稳定性。
2.2 在施工过程中的必要控制措施
(1)测量定位与监测控制。测量定位应确保工程的边线、轴线、标高等数据的精准,同时对周边的管线和建筑物做好监测记录,尤其是地下水位的高度以及需要采取降水方案的深基坑施工地段。同时,对基坑周边是否会发生沉降进行观测,以防过量降水造成基坑周边环境出现沉降开裂。
(2)对具体施工方案的监控。参与施工的全体人员必须严格按照报批的施工方案组织施工,未经允许不得任意改变任何细节。如果实在需要进行变更,也需要先汇报审批,再按审批后的方案进行施工。另外,基坑坑顶边缘不得安置任何土方、材料及设备,特别是会产生振动作用的设备,避免增加坑顶边缘不稳定处的荷载作用。
(3)对施工全过程的监控。对于采用锚杆支护结构的深基坑建设施工,基坑开挖和锚杆施工应按要求,自上而下、分段分层,但是要做到同时同步进行,以备锚杆施工跟不上土方开挖的进度,形成坑壁暴露进间过长而遭受风吹雨淋日晒等风化作用,这不仅仅易被剥蚀而且容易会增加整个工程的不稳定性。
2.3 全程控制深基坑支护施工的质量
在施工的过程控制中,一旦发现问题需要及时的解决。严格的依照施工方案组织施工,在工程的开工前,需要施工人员熟悉当地的施工环境、施工设计的标准以及施工现场的地质条件。在具体的施工中确保施工设计适应施工的现场的情况,施工单位不得随意的更改设计方案,如果设计方案需要变更,需要经过相关部门的审核,在审核通过之后才可以变更。基坑支护施工单位需要和挖土单位进行密切的配合,依照分层分段开挖和分层分段支护的原则进行施工。在深基坑的施工中,对于施工的顺序和施工的工艺要严格的依照设计的要求进行,严格的遵守“开槽支撑,先撑后挖,分面开挖,严禁超挖”的原则。在具体的施工中尽量的减少土体的扰动。而且需要缩短开挖卸荷载后基坑的暴露时间,需要合理的进行基坑的开挖,对称和均匀开挖,并且充分的考虑土体开挖过程中移位的可能。在深基坑的开挖中,防止出现对支护结构的碰撞、扰动基地原土的情况。在施工中出现异常的情况需要停工,及时的查找原因,并且采取补救措施。在深基坑开挖完工后,需要建设单位组织勘查、质检和监理,严禁基坑的长时间的暴露。
2.4 选择适合的土方支护结构
在建筑深基坑施工中,采用什么样的支护结构也是非常重要的。当土方开挖之后,要想减少土方机械施工对边坡稳定性的影响,必须要采取一定的支护措施。对边坡进行支护的形式主要有土钉墙、锚杆桩和水泥搅拌桩等几种,每种支护结构和形式都有其特点,也都有其适用的范围。应该根据建筑工程所在地的地质条件,考虑到整个工程的规模和性质等因素,采用既能够保证边坡稳定,又能保证工程经济效益的支护结构。
三、结束语
深基坑建设是当前建筑工程施工中最主要的建筑施工之一,一旦深基坑工程出现质量等问题,对整个建筑工程的施工过程都会产生不容忽视的负面影响。因此,在建筑工程施工之前,务必要做好深基坑周边环境的勘探和隐患排查工作工程,以保证工程的顺利高效进行。
【参考文献】
【关键词】地铁工程,深基坑,施工技术,风险管理
中图分类号: TU74 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
随着经济社会的发展,地铁已经成为我国许多城市不可缺少的交通设施。而地铁深基坑工程具有开挖难度大、费用高、降水困难及周围环境影响大等特点,它已经成为地铁建设中的一大难题。深基坑工程质量的好坏,直接影响到基坑工程的造价和安全。深基坑施工对保护周边建筑的安全具有重大的经济效益和社会效益。因此,在新时期,伴随着城市化建设步伐加快,加强对城市地铁的施工技术管理和风险控制,对完善城市的交通网络,保证地铁系统的运行安全具有十分重要的社会经济意义。
二、地铁深基坑施工技术要点控制
1.基坑围护支撑体系
(一)地铁深基坑支护方式包括地下连续墙+支撑、围护桩+支撑、土钉+喷射混凝土等支护形式,受场地限制一般采用围护桩+内支撑的支护体系,根据土体侧压力、地下水位情况确定围护桩类型、桩径及间距。围护桩施工一般采用冲击钻、旋挖钻、全套管回转钻、人工挖孔等工艺。冲击钻、旋挖钻对地质条件比较苛刻,在砂卵石、软土地层中成孔难度较大,且噪音大、污染环境、工艺落后,很难在市区施工中推广,全套管回转钻成孔速度快,精度高、污染轻,适用于所有地层,是目前围护桩施工中值得大力推广的先进工艺。
(二)钻孔灌注桩施工完成后,进行冠梁处土方开挖施工,土方开挖采用挖掘机或装载机直接将土方装车运走,开挖至设计冠梁底标高后进行冠梁及砖挡墙施工,冠梁以上土方开挖采用自然放坡形式。待挡墙施工完毕后对挡墙背后采用粘土回填并夯实至地面。冠梁施工前需将钻孔桩桩头凿除,清洗、调直桩顶钢筋,冠梁主筋应与桩顶锚固筋焊接,以保证结构的整体性。
(三)深基坑钢管内支撑体系是保证深基坑稳定关键因素,根据土体侧压力值确定钢管直径、管壁厚度等参数。角部支撑由于受力复杂是内支撑体系控制的关键环节,为防止角部支撑滑动应安装防滑装置。在基坑开挖过程中充分利用“时空效应”,钢支撑的安装和预应力的施加应控制在12h以内。施工中应作到随挖随撑,防止开挖深度与钢支撑架设不匹配造成基坑监测值变化异常,影响基坑稳定。
2.土方开挖及其施工要点控制
基坑开挖按照“分层分段开挖,随挖随撑,开挖与支撑结合”的原则,采取竖向分层、纵向分段的措施开挖,及时支撑,减少围岩土体暴露区域和时间。基坑开挖中设置集水槽,集水槽随开挖随加深,将基坑中积水及时抽出,保证土方开挖无水作业。
土方开挖采用竖向分层、纵向分段拉槽、横向扩边的原则,每1层每1段土方施工中,在横断面跨中开中槽,由车站东端开始沿纵向挖掘;由中槽向两侧开挖面进行开挖作业。中槽的大小首先要满足挖掘机回转弃土的要求,同时要尽可能多地保留两侧土体,以支撑围护结构,减小对周边环境的扰动,并满足钢支撑施作要求。中槽开挖至4m后架设钢支撑,然后横向扩边拓展,挖至钻孔桩附近时人工配合,以免机械开挖破坏围护桩。当放坡开挖至坡脚线附近运输车辆无法进入时,将采取多台挖机接力倒运开挖;局部位置无条件作业的,可用坑内挖机将土方装至提升料斗内,再用行轨龙门将其吊。
(一)土方开挖过程必须严格接照技术方案设定的顺序分段分层开挖,严格做到开挖一层、支护一层,上层未支护完,不得开挖下一层,并且做到不得在大雨天开挖施工。
(二)根据钢支撑位置确定基坑竖向分5层开挖,每层开挖至钢支撑下50cm。开挖完成及时安装钢支撑,按设计要求预加轴力后方可继续开挖;第5层开挖至设计坑底标高以上20~30cm时进行人工清底,以控制好基底标高和防止土层扰动。
(三)土方开挖前必须先放边坡线 ,土方开挖中必须随开挖进度放出开挖边线,以便及时控制开挖深度及边线,避免超挖或开挖不足。
(四)坑底人工的清土、基坑边角部位和桩边机械开挖不到之处的土方应配备足够的人工及时清运至挖机作业半径范围内,及时通过挖机将土方挖走,避免误工。
(五)基坑开挖尤其是最底一层开挖中必须特别小心,避免挖斗碰撞基桩,在各层开挖中均应避免挖机直接碾压桩头,若挖机无法避开密集的桩头时,需先截掉部分桩头。
三、地铁深基坑风险管理与控制
建设、规划、勘察、设计、施工、监理、第三方监测等单位组成深基坑施工风险管理体系的基本单元。根据深基坑风险来源分为客观风险和主观风险,主观风险包括各参建单位风险管理不到位,如由于前期拆迁影响造成后期工期压力较大,出现盲目抢工;设计环节对区域地质条件认识不足;监理单位技术力量和同类工程管理经验薄弱;施工单位施工和技术管理不到位等。客观风险包括复杂地质、水文条件,周边管线及建筑物对深基坑施工造成的影响。
1.严格控制施工设计
设计阶段应保证现场勘察资料的真实性、完整性,设计意图应充分结合现场实际具有可操作性,如有的设计单位为了提高基坑的稳定性,采取加密钢支撑、底撑换撑设计方案,造成施工阶段实施难度较大,现场可操作性差,反而对深基坑的稳定性造成了潜在安全隐患。施工方案的编制和审核是降低深基坑风险的另一个关键因素。方案编制阶段应充分考虑周边管线对深基坑造成的潜在影响并采取相应的措施。
2.科学进行项目决策
地铁深基坑工程的复杂性已远远超出任何一个专家的知识领域或一种专业的专家群,而是需要技术、管理、财务、环境等一大批相关的不同领域的专家群体。利用群体决策支持系统可最大限度的发挥各决策人员的作用,增强决策结果的可信度,提高决策效果,帮助管理人员“做正确的事情”,将工程总体风险值压缩在合理的范围之内。
3.建立完善的深基坑风险监控体系,实现风险控制程序化
建立深基坑风险评估、分级、变形指标、风险预警控制体系,严格按程序进行风险控制,实现风险控制科学化、程序化。在设计阶段根据深基坑周边环境和基坑深度进行风险评估及分级,确定变形临界值,对风险进行量化。在施工阶段根据基坑变形监测情况及时通过监测平台预警,根据预警响应程序参建各单位采取措施,对防止事故发生起到了一定的积极作用,这套风险管理体系应在地铁行业大力推广。
4.施工条件的具备是工程顺利实施的前提。重要部位和环节施工前,对技术、环境、人员、设备等相关条件是否满足工程质量和安全生产要求的检查验收,成为有效规避或减少安全质量事故的有效措施,近来采取对重要部位和环节进行分类,并按制定的检查要素,组织施工前条件验收成为风险控制的重要手段。城市地下空间项目是在已有城市基础设施具备的环境中实施,项目的本身往往又是多个分项组成,而分项目实施的顺序,对地下工程来说,决定了项目设施的成败和功效,具有十分的重要的意义,控制分项目实施的步骤也是风险控制的重要因素。
四、结束语
地铁深基坑工程难度大,基坑安全控制极为重要。深基坑工程应选择合适的支护形式和降水方式。在施工过程中,基坑开挖要严格按照设计进行,同时密切关注周围地表沉降、围护桩水平位移等监测监测数据。良好的施工安全风险管理体系为深基坑工程的顺利进行提供保障。加强其施工技术管理和风险控制具有十分重要的意义。
参考文献:
[1]-刘翔,罗俊国,王玉梅 地铁深基坑工程风险管理研究[期刊论文] 《施工技术》 ISTIC PKU -2008年7期
[2]刘臣俊, 深基坑工程施工中的安全风险管理研究 [会议论文] 2010 - 2010城市轨道交通关键技术论坛暨第二十届地铁学术交流会
[3]-钱健仁,黄捷,吴盛,刘壮志 郑州地铁车站超深基坑施工风险管理与控制[期刊论文] 《华北水利水电学院学报》 -2011年3期
1深基坑工程基本理论
1.1深基坑的定义
1)开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护和降水工程;2)开挖深度虽未超过5m,但地质条件、周围环境和地下管线复杂,或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护和降水工程[1]。
1.2深基坑工程的施工内容
深基坑工程的施工内容主要包括以下几个方面:地质勘探、土方开挖、基坑支护、降排水、基坑检测及应急预案等[2]。在工程施工前,工作人员要对施工区域的实际环境进行调查,尤其是周围建筑的数量、稳定性、地形地势、水文条件及管线铺设状况等,确信基坑支护工程与以上因素不发生冲突。然后在施工前对现场进行反复勘察和测量,根据工程的难度、规模、工期及成本要求等因素来确定深基坑开挖、降排水以及支护的方式,确定深基坑支护结构的类型,并且制定工程事故应急预案,确保整个深基坑工程的顺利进行。
1.3深基坑工程的特点
分析深基坑工程的特点对于确立其支护方式是非常重要的。(1)它具有临时性,是临时打造的防护系统。(2)区域性。深基坑工程的实施对地点有着严格的要求,施工人员要将当地的岩土情况、水文特点及挖掘深度都考虑进去,即使在同一场所的不同区域,技术人员也要将数据进行重新核对,考察地质情况,这样才能够保证项目的绝对安全。(3)个体性。每个基坑都是独特的,周围建筑的承重力、实施角度及地下管线的敷设情况都是不同的,因此,设计人员要按照每一个基坑的性质对它们进行区别设计,以确保施工方法的灵活性。(4)综合性。深基坑工程的每个组成因素都是相互影响的,工作人员要对地表的软土情况及沉降现象等各种因素都进行考察,形成专属于这个基坑的综合性资料信息。
2工程概况
蓝海瑞园(一期)工程项目位于海南省海口市秀英区秀英大道与秀英横路交叉处。本工程采用剪力墙结构,地面以上设置3栋26层商住楼(商业裙楼为10层和3层)和1层整体地下室,预应力管桩基础,占地面积24606.00m2,总建筑面积为91405.00m2,其中地下室建筑面积为15251.00m2。地下室平时用作地下车库,战时为二等人员掩蔽所,物资库及1个发配电站,1层架空层用作公共活动空间。基坑东侧坡顶1m外拟建1层售楼部(往东方向4.55m宽)紧贴红线,红线外为6m宽秀英大道的人行道;基坑南侧地下室范围内现有1栋5层民房不拆除,基坑南侧和西侧红线外为拟规划市政道路。基坑平面呈不规则多边形,场地内无地下管线,场地东侧秀英大道有市政管网,对基坑施工影响不大。
3深基坑支护的应用
蓝海瑞园一期工程项目的基坑深度按5.85~7.45m设计开挖,属于深基坑工程施工。虽然项目所在区域交通方便,满足机械、设备及人员进场条件,但是在基坑开挖上仍然存在很大的局限性,不满足放坡支护条件,且基坑开挖范围内存在1层砾砂强透水层,也不适合采用搅拌桩和旋喷桩等支护方式。在详细勘察现场后,考虑到土层情况、水位分布、工期和成本的要求,最终决定采用钻孔灌注桩和SMW工法桩的组合围护结构进行深基坑支护,配合水泥搅拌桩止水帷幕和坑内降水井、集水明排方式进行深基坑降排水,并且在整个坡面和桩面都喷上细石混凝土。通过全方位的多种形式组合方式来确保整个深基坑工程施工的安全。该深基坑支护的安全等级除钻孔灌注桩支护部分为一级外,其他部位均为三级。基坑施工工艺流程如下:施工准备基坑放线场地平整清理工作面钻孔灌注桩水泥搅拌桩止水帷幕以及SMW工法桩冠梁首层挖土放坡施工锚索及腰梁分层放坡开挖开挖至基坑底,验槽地下结构及防水施工基槽回填夯实现场清理、退场。整个基坑土方开挖可分为2大区域,即“周边区”(支护工作区,按基坑支护底边线向坑内约8m范围)和“中心区”(相对自由开挖区)。由“周边区”向“中心区”方向退挖,至东北角运土坡道处,最后收土,采取以机械开挖为主,人工配合修整边坡基底为辅。在基坑施工的整个过程中都由有资质的第三方监测单位按《建筑基坑工程监测技术规程》(GB50497—2009)严密检测地下水位、支护结构水平位移以及临近建筑的沉降情况,并建立了相应的应急预案,确保能在发现问题的第一时间内及时采取紧急措施,杜绝工程事故发生。
4结语
目前,该项目已经处于竣工收尾阶段,实践证明,在本工程中所采用的多种组合深基坑支护方式是可取的,并且在缩短工期和降低工程成本上取得了一定的成效,对该地区今后的深基坑工程施工有一定的参考价值。
【参考文献】
【1】丁敏.深基坑支护细部结构优化及应用研究[D].重庆:重庆大学,2012.
关键词:高层建筑;深基坑支护;质量
Abstract: In this paper, combined with the author's many years of work experience in deep foundation pit support of high-rise building construction technology and quality control as the focus, the full text of the discussion, for reference.
Key words: high building; deep foundation pit; quality
中图分类号:TU74文献标识码: 文章编号:
一、高层建筑深基坑支护的主要形式和技术要求
(一)深基坑支护的主要形式
1.混凝土挡土墙与基底加固相结合的支护。该种形式因其技术含量较低,便于进行施工操作且成本较低等优势为建筑企业所青睐。但随着近几年对高层建筑工程要求的逐年提高,其施工工期长、环境影响较大、基层加固质量难控性高等不足之处也逐步暴露出来。
2.土钉墙支护。该种支护形式以钢结构为主干,结合混凝土面层形成较为坚固的混合土体,其以造价低廉、施工便捷和工艺简单等优点被广泛应用于深基坑支护工程中。
3.复合土钉墙支护。主要是由混凝土搅拌桩等超前支护组成的防渗帷幕,能够有效地解决喷射面与土体的粘结问题,并且具有较好的隔水性。基坑深度一般为 5~10m,比较适合在距离周围建筑物较远且对变形要求较高的基坑中使用。其优点是工期短、成本低、施工工艺简单。
4.喷锚网支护。是一种比较先进的支护形式,比较适合在土质条件较差的地方使用,具有施工灵活、设备简单、支护费用低、对基坑附近建筑物影响程度小等优点。
(二)深基坑支护的技术要求
高层建筑深基坑支护的主要作用是在基坑开挖过程中用以挡土和挡水,并以此来确保基坑开挖施工能够顺利进行,防止由于基坑坍塌对周边建筑、地下管线等造成危害。在高层建筑的支护结构当中一小部分是临时性的,大部分基本都是永久性埋于地下,如地下连续墙等。因此,支护结构不仅应能够确保基础安全,同时还要便于施工、经济合理。高层建筑深基坑支护的基本要求如下:其一,应采用技术先进、结构简单、可靠性高的施工技术,同时还要确保支护体系能起到挡土的作用,以保持基坑边坡的稳定;其二,应确保基坑周围建筑、道路以及地下管线等的安全;其三,基础施工应在地下水位以上进行;其四,经济上应合理,并注意环保和施工安全。
二、高层建筑深基坑支护的施工技术
在高层建筑的深基坑支护中,具体的施工流程一般包括以下几个步骤:
(一)施工前期的准备工作
在进行支护施工之前,需认真对施工现场的标高以及基坑开挖深度进行复核,并对基坑周边的建筑物类型、道路和地下管线等的详细资料进行调查,施工过程中一旦出现与勘查报告及设计要求不符的情况时,必须立即通知相关设计单位进行调整。
(二)支护桩施工
支护桩的施工是整个支护过程中较为重要环节,成桩的质量优劣直接影响整个支护结构的质量,因此,必须对施工过程的主要工序进行严格控制,如成孔、清孔、制作及安放钢筋笼、混凝土的配合比等。
(三)锚杆施工
锚杆是一种较为新型的成拉杆件,其一端与挡土墙进行可靠联结,另一端则锚固于地基的岩石中,主要是利用锚杆与岩石之间的锚固力来承受各种向外的倾覆力。当基坑开挖至锚杆的标高之后,应先进行土层锚杆施工,具体步骤为:钻孔、制作锚头、穿锚索、注浆,浆液通常采用水泥砂浆,注浆结束后,开始安装钢腰梁、台座、垫板、穿外锚具、最后进行张拉锚固,并在现场进行试验,确定锚杆符合设计要求后方可结束。
(四)土方开挖
在基坑土方开挖过程中,一般挖土量都会比较大,尘土会使周围的居民受到一定的影响,所以在开挖过程中,应采用分层开挖的方式进行,这样就可以一边挖一边运,避免了大量的土方堆积。土方开挖的速度应根据对围护结构监测结构的变化而变化,一旦结构发生位移、沉降等异常现象时,需立即停止,并及时查明原因,采取相应的措施进行处理。
三、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。
(一)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。
(二)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,而且还破坏了止水帷幕的效果,地下水则很容易从开口位置渗入。
(三)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。
(四)突发事件的处理
在高层建筑深基坑支护施工过程中,经常会发生一些不可预见的事件,为了确保支护结构的质量,需制定应急预案。常见的突发事件如下:1.基坑内流沙、管涌;2.支护结构局部出现沉降、裂缝;3.气象异常;4.相邻工地施工的影响;5.地下障碍物妨碍施工正常进行等。上诉突发事件一旦发生后,应及时启动应急预案,并组织有关单位研究解决对策。
四、 结束语
总而言之,随着高层建筑的发展,深基坑支护的难度会越来越多。只有在施工过程中对施工质量进行严格控制,才能确保整体工程的质量。
参考文献:
[1]吴碧桥.唐兵.深圳国际商会中心超高层建筑施工技术[A].第三届中国建设工程质量论坛论文集[C].2009(11)
[2]甘尚琼.深基坑支护设计方案优选问题探讨[A].第二十届全国高层建筑结构学术交流会论文集[C].2008(06)
关键词:地下车库;深基坑监测;成果研究
在我国城市化进程不断加快的今天,人口的过度聚集、城市交通拥挤、汽车停车难已经对居民的生活质量造成了严重的影响,因此,需要建立地下停车场,将城市的地下空间进行充分的开发及利用,这样才能使城市停车难的问题得到缓解。但是修建地下停车场的结构较为复杂且资金投入大,这就必须建立起正确、规范和完善的工程安全施工监测体系,避免施工引起的基坑变形程度过大或者速度过快,导致地面变形、结构受损、建筑物开裂或倾斜,从而带来严重的后果和损失。论文以无锡某地下车库为例,进行了深基坑监测探讨,并对监测项目的结果进行研究。
一、深基坑工程概况
该工程由地上二十层及地下一层构成,工程结构为框剪结构,该工程靠西侧是内部行驶道路,工程自然地标为4.500米高,南边距基坑5至6米的范围有八栋居民大楼,基坑支护与北面的路面最短距离大约为10.3米,在基坑外侧约15米的范围内没有永久性管线的报告。
二、该工程地质条件
该工程施工范围地形较为平坦,所在区域属于冲积平原。经过现场勘察,该工程地基土总共可以划分为十大工程地质层,从物理力学特征的角度分析,主要包括了圆砾、粉砂、黏质粉土、黏土、黏土、黏土、淤泥质黏土、淤泥、黏土、杂填土等地质层,基坑支护涉及到的底层为以下几部分(由下而上):
淤泥:高程约为7.5至8.9米、层顶埋深为13米至12米,厚度约为18米到13米;
淤泥:高程约为3.15至0米,层顶埋深约为3.7至1.5米,厚度约为11.6米到8.7米
粘土:呈硬塑―软塑状,有中到高度的压缩性,高程约为4.44至2.76米、层顶埋深为1.6米至0米,厚度约为2.1米到1.1米;
杂填土:呈松散―稍密状,该层直接露出地面。高程约为5.44至3.47米,厚度约为3.6米到0.5米;
该基坑工程的安全等级为二级,透水系数为10-6cm/s至10-8cm/s,属于弱透水土层,可能会产生塌孔、漏浆等问题,在进行基坑施工时,须保证防水设计使用泥浆水头高度应高于3.6米。
三、地下车库的基坑监测方案及监测结果分析
(一)地下车库的基坑监测方案
1.基坑监测项目
在对该基坑的地质条件、开挖深度及条件、基坑周边环境等进行综合评估分析之后,得出须对此基坑进行监测,监测的主要内容包括以下几个方面:
(1)基坑支护桩的顶部沉降现象;
(2)基坑支护桩的顶部水平移动现象;
(3)对基坑支护桩的倾斜测试;
(4)地下车库周围的建筑物沉降现象;
(5)监测锚杆的预应力大小。
2.布置监测点和监测的方法
图一 深基坑的监测点布置
(1)基坑支护桩的顶部沉降
在支护桩的梁上设置了十多个监测点,其位置与水平移动的监测位置一致,在沉降观测基点的基础上,使用精准度较高的N3水准仪器。
(2)基坑支护桩的顶部水平移动
在支护桩上设置了十多个监测点,在监测基准点上进行设立监测站,监测时使用的是小角度监测法,还使用精确度在0.2mm/km内的全站仪。
(3)基坑支护桩的测斜
在灌注桩之内设置了9个倾斜测试孔,在监测过程中使用CX―O3E钻孔测斜仪进行监测。
(4)地下车库周围的建筑物沉降
在基坑附近建筑物的主受力位置上设置了二十五个建筑物沉降监测点。
(5) 监测锚杆的预应力大小
在选出的三个剖面图上、下的两道锚杆上设置一个测试件,即总共设置6个拉力计,并将这些锚杆拉力计装在承台与锚具间,采集频率读数仪上面的拉力计的变化,通过公式则可以获得拉力的变化数据。
(二)对监测结果的分析
1.支护桩顶的水平移动
在进行深基坑的施工时间内,随着开挖深度的深入,水平位移程度会不断增大,当基坑最终形成后,位移的变形量会固定下来,该地下车库额的西、南东方向上的支护桩的水平移动程度不大,其变化量没有超过设计的预警值,在基坑北侧的监测点附近是原材料出口场所,因为场地的狭小,加上重型车辆的停靠,造成地面的预应力超过允许范围,会对基坑的安全造成隐患,在监测后应及时向大楼的管理者发出警报。为保证基坑的安全,建议对此处的锚索增加5至10米的变更长度,另外,施工应及时把地面的堆积物转移,保证地下车库的在底板浇注工序完成后,将变形量控制在一定范围内。
2.支护桩顶的沉降
在进行施工时,桩顶有沉降现象发生,其原因可能为在进行支护桩的安装时未将桩底清除干净,从该地下车库的监测结果来看,该沉降现象并未影响支护桩的安全。
3.支护桩体变形
该地下车库子开挖之初,还没有将锚杆锁定张拉,支护桩的变形呈现出线性变化趋势,当开挖深度不断加深且锚杆锁定后,在锚杆处变形的曲线出现了转折,可得出锚杆在对支护桩进行约束上有重要的作用,在图二中,CX7孔的支护桩体处有较为明显的支护桩体变形,在锚杆的影响下,变形曲线呈鼓出状态,其中变形最严重的地方则转移动了支护桩下面的位置,这种情况下,可多设置几道锚杆,将第一锚杆及时锁定张拉可以防止位移,将第二锚杆及时锁定张拉来防止位移程度加深。
图二CX7桩体的变形曲线图
四、结语
现行的基坑设计理论还不完善,施工过程中仍存在诸多不确定的因素,地下车库的基坑监测工作是加强信息化施工,保证施工安全的重要方法,可以及时的对特殊情况进行监测和分析,形成切实有效地应急方案。在基坑监测中应保证监理、施工单位和大楼管理者的互相配合,并且需要对监测结果及时进行反馈,才能保障施工工程的安全。
参考文献:
[1]叶青,周传松.长江委地下车库深基坑变形监测与成果分析[J].人民长江,2007.
[2]朱红敏.四种基坑支护在同一个地下车库中的运用工程与建设[J].工程与建设2009.
[3]中华人民共和国建设部. GB50497-2009基坑工程监测技术规范[S].山东:山东省建设厅,2009.
【论文摘 要】随着城市化进程的加快,城市规模日益扩大,需要兴建大量与其相配套的工业与民用高大建筑设施,而可利用的土地空间则相对越来越狭小,所以地下深基坑工程的建设也越来越多。本文针对工程中深基坑的处理技术做了简要介绍,希望对今后工作能够提供帮助。
一、深基坑概述
深基坑的“深”是难以明确界定的,是一个“模糊”的概念,对于不同的地质条件、不同施工单位技术水平, “深”代表的意义不同。对于施工难度较大,地面以下一定尺寸的基坑谓之“深”,反之为“浅”。目前,5m以上的基坑作业被大多数业内人士认为是深基坑施工。
二、房屋建筑工程深基坑的特点
深基坑施工是建筑施工中的重点,是整个建筑的基础,深基坑施工的安全可靠,直接关系着高层建筑的安全性、稳定性和长久性。为保证房屋建筑基础及地下室的正常施工和周围建筑物、地下管线不受影响,对地面以下开挖的土体所进行的一系列勘察、设计、施工和检测等工作,统称为深基坑工程。深基坑的施工的综合性较强,既涉及结构力学问题,又涉及水力学等问题,计算过程比较复杂。深基坑工程的支护体系既要涉及到较深的土方开挖,保证基坑相邻建筑物和地下管线的安全及正常使用,又要有阻断地下水向基坑内渗流、保证基坑内施工作业面干燥的功能。因此,深基坑工程的支护体系常由两部分组成:一部分为支护结构,常在基础外围打设连续密排的灌注桩、预制桩或钢板桩挡土,当土质较软、基坑深度较大而对变形限制严格时,还应对支护桩设置水平支撑或拉锚;另一部分为止水体系,常采用连续密排的水泥搅拌桩、高压旋喷桩等形成阻断地下水向坑内流动的隔水帷幕。深基坑工程一般有如下特点:
(1)深基坑的支护系统属于临时性的,安全很难得到保障。(2)深基坑工程具有很强的区域性、很强的针对性,必须因地制宜。(3)深基坑的施工的综合性较强,既涉及结构力学问题,又涉及水力学等问题,计算过程比较复杂。(4)深基坑的深度和平面形状、土体是蠕变体等使得深基坑工程具有较强的时空效应。(5)深基坑工程是涉及支护体系设计、土方开挖、检测、监测等信息化施工的系统工程。(6)深基坑的开挖对相邻建筑物的影响较大。
三、房屋建筑工程的深基坑处理技术
1.施工前的准备工作
(1)图纸会审。接受施工图后,应及时组织有关技术人员熟悉及会审图纸,根据图纸情况和合同要求,尽快与业主、协作单位取得联系,进行项目划分工作,明确各自工作范围。同时将图纸上的问题及合理化建议提交给业主、工程监理及设计部门共同协商,争取将重大工程变更洽商集中在施工前完成或大部分完成。(2)通过编制施工质量计划、施工质量策划,明确质量目标,分析质量目标可能无法完成的各种影响因素,针对这些影响因素制定有效的预防措施,防范于未然。(3)施工方案编制中,所有参加施工的管理人员应充分发表自己的意见,只有那些在全员集思广益,反复探讨而得到的施工方案,才是最科学合理、最切合实际的优秀施工方案。
2.深基坑开挖的注意事项及方法
深基坑的开挖宜选择分段、分层的方法进行开挖,分层开挖的土方厚度应在2m之内。深基坑开挖时应按照施工方案的部署进行施工,以免乱挖造成支护系统的受力不均匀。测量放线人员应随时对开挖深度和位置进行监测,以免施工中出现开挖深度超过基坑底标高,造成超挖的现象。超挖既浪费了人工、进度、成本,又对后续的排水工作很不利。
每一段落的基坑土方开挖,都应在支护系统前均保留一定的被动土,在基坑土方开挖施工完成后再挖这些被动土,只有这样才能减少荷载的积累和基坑支护系统的变形。为了确保深基坑底部土体的自然结构、避免坑底超挖,深基坑挖至设计底标高200mm时宜选择人工进行开挖。大面积开挖时,应统一生产力进行开挖,挖好一段后应立即对这一段铺设垫层,这样施工的目的,是为了减少基坑底部土壤的暴露时间,确保基坑的稳定。
3.降排水方法
(1)根据地质勘探报告和先期的实地考察,在深基坑的开挖前期以明排水为主要排水方式进行集中排放;在深基坑的开挖后期应配合以坑底“轻型井点降水”措施,尽量在坑底基本无水的情况下进行作业。(2)深基坑土方工程施工时,虽然有止水防渗措施,但在所难免会出现坑壁渗水的现象,可采取“堵”和“疏”的方法进行控制。当深基坑坑壁的渗水较小时,可以用干海绵、导流管将渗水排入排水坑。当深基坑坑壁的渗水较大时,应将该处的土体进行暂时保留,再进行压实,然后使用注浆的办法将渗漏部位封住。
3.施工安全技术措施
(1)土方开挖前,应会同甲方有关人员对施工区域内的地下管道、电缆、光缆等地下设施进行确认,以便在施工时采取相应的防护措施。(2)根据地质勘察报告,如果工程的土质较好,在基坑开挖时可不考虑边坡支护。若土质情况不好,应采用边坡支护。(3)根据定位测量给出的轴线点,确定基坑的挖土施工范围,按一定的施工顺序进行分层开挖,土方及时运出,不得在基坑周围堆土。(4)挖土前,先会同甲方确定给水管道的具置、走向、埋深,以便挖土时能够有效控制,避免导致给水管道爆裂,造成严重的施工事故。在具体施工时,应在给水管道周围预留部分土方,由人工清理,直至给水管道露出。(5)施工时,新建建筑物边线与原有建筑物较近时,在施工过程中应严格观察土方的稳定情况。采取必要的防护措施,防止因土方坍塌造成原有建筑物地面下沉。在施工时,应准备草带子、石头、砖等物品,对该处边坡进行相应的加固防护,确保工程顺利施工。(6)在基坑四周严禁堆放任何物品,施工车辆严禁靠近。(7)基坑四周必须设置安全防护栏杆,安全防护栏杆应由上、下两道横杆组成,宜采用上横杆高度具地面1.2m,下横杆高度距地面0.5m,并加安全围网。安全防护栏杆宜采用 Φ48mm钢 管,防 护 栏 杆 立 柱 应 埋 入 地 下500mm,确保防护栏杆的稳定性。(8)夜间安全防护栏杆四周应设置安全照明。(9)施工人员上、下基坑应走安全通道,安全通道搭设应规范。(10)进入施工区域的施工人员应戴好安全帽。(11)做好基坑周围的排水工作,防止基坑因雨水浸泡造成塌方。
四、结束语
随着国民经济的高速发展,城市建设中大量高层建筑不断兴起,促进了深基坑施工技术的发展。而深基坑部位的施工,危险性大,施工难度大,很可能引起基坑周围局部土体发生位移和沉降,危及临近建筑物、道路和管线的安全,造成重大损失,同时影响工程的顺利进行。因此,我们在深基坑施工时必须高度的重视,不断提高深基坑处理的技术水平。
参考文献
[1]建筑桩基技术规范,JGJ94-2008
[2]滕春生.深基坑支护技术在工程中的应用[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2008.
【关键词】深基坑工程;逆作法;施工流程
由于城乡建设的飞速发展,城市建筑越来越密集。为了节约用地,不断有高层建筑出现在建筑密集地带。建设场区狭小,给工程施工留有的空间很小,在基坑开挖时,对周围建筑物的影响就必须给予更加重要的考虑。逆作法是一项新兴的基坑支护技术。实践证明,利用逆作法施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构具有良好的经济效益和社会效益。
1.我国深基坑工程的特点及其存在的问题
1.1 我国深基坑工程的特点分析:
目前我国深基坑工程的特点主要包含以下几个方面:(1)深基坑工程具有很强的区域性,深基坑开挖要因地制宜。(2)深基坑工程具有很强的个性;(3)基坑工程具有很强的综合性,深基坑涉及土力学中强度、变形和渗流等基本课题需要综合处理;(4)深基坑工程具有较强的时空效应,深基坑的深度和平面形状,对深基坑的稳定性和变形有较大影响。(5)深基坑工程具有较强的环境效应,深基坑工程的开挖,必将对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响,所以应注意其环境效应。(6)深基坑工程具有较大工程量及较紧工期;
1.2 我国深基坑工程存在的问题分析:
我国深基坑工程存在不少问题:
(1)深基坑技术有待发展和提高:深基坑工程以深、大、复杂为特点,特别是中南地区,地下水位相对较高,深基坑工程施工工艺的改进等问题。
(2)质量检验不完善:深基坑工程的质量检验、验收的方法无章可循,给深基坑工程的质量监督和质量评价带来困难,且目前还没有针对深基坑工程的特点建立其竣工验收的质量管理体系。
2.逆作法的定义
逆作法施工,是将常规的地下结构施工方法(顺作法)的次序颠倒过来,待施工完基坑围护结构及将工程桩接升到地面的中间支撑柱后,直接施工地下结构的顶板或先开挖坑内土体至基坑一定深度再进行地下结构的顶板、中间柱的施工,然后再依次逐层向下进行地面以下的挖土和各层楼板的建造,直至底板施工。在顶板施工完毕以后,在进行地下结构与安装施筑的同时,开展地面以上结构的施工。
2.1 逆作法的分类
按挖方时是否同时浇灌地下室各楼层板,逆作法施工分为逆作法分四种:(1)全逆作法:楼盖混凝土为整体浇筑,然后在其下掏土,通过楼盖中的预留洞孔向外运土并向下运入建筑材料。(2)半逆作法:其特点是将楼盖混凝土分两次浇筑,第一次先浇筑T形楼盖的肋梁,和边梁一起组成平面为正交的交叉梁系,形成水平框格内支撑,其下的土方开挖变成半开敞式,可利用框格中的空间进行上下运输。(3)部分逆作法:它一般用于面积较大的地下室。先控制住围护排桩的侧向变形,然后改用部分逆作法。(4)分层逆作法:此方法主要是针对四周围护结构,是采用分层逆作,不是先一次整体施工完成。
3 建筑深基础逆作法的关键施工技术分析:
3.1 逆作法施工中地下部分是自上而下进行,工作环境与施工条件与常规顺作法有较大区别,各种地下室的结构节点与常规施工也有较大变化。逆作法施工的节点设计,需要满足以下要求:
(1)既满足结构永久受荷状态下的设计要求,又要满足施工状态下的受荷要求;
(2)节点形式和构造必须在工艺上满足现有的工艺手段和施工能力。即设计的节点是可行的,可操作的,在满足受力的前提下愈简单愈好;
(3)节点构造必须满足抗渗防水要求,不要因为节点施工降低了抗渗,造成永久性的渗漏;
(4)不要影响建筑物的使用功能。在逆作法施工中,地连墙槽段之间的刚性连接、地连墙与梁板、地连墙与底板、支承柱与梁板之间的节点处理往往是施工的难点。
3.2 工程桩、地下围护桩施工
1)严格按照施工图纸及建设单位移交控制点准确放线及复核,经建设单位、监理单位验收后,方可开挖桩身土方。
2)浇注护壁时,先抽干孔内积水,用敲击模板或用钢钎捣实混凝土,防止孔外水通过护壁流入孔内,保证混凝土质量和施工安全。
3)灌桩身混凝土时,混凝土必须通过串筒输送,并在离灌注面2m以内方可下落,混凝土表面积水深度不得超过50mm。混凝土边灌注边用振动棒振捣密实,保证混凝土的密实度。
4)矩形人工挖孔桩墙顶设计标高处的混凝土强度必须确保满足设计强度要求(不低于C35混凝土),墙顶设计标高处不得有浮渣。在施工地下室顶板时,首先凿除墙顶浮渣至设计标高,并检查桩顶混凝土的密实性。底板与地下结构的柱之间的连接应保证结构的整体性,使柱的轴力能有效传递。
4 施工期间基坑监测
工程基坑在施工期间至地下室完成阶段,均应由基坑监测资质单位进行支护施工监测,并根据监测数据资料改进施工,保证支护结构安全。监测主要注意以下几点:
1)根据工程需要合理布置沉降、位移观测点和测斜孔。
2)测斜孔用钻机成孔,与基坑边线的距离保持约1. 5米。
3)测斜管埋置及安装要求是:钻孔,清孔,下测斜管,灌水泥净浆,测斜管的导槽应近似垂直于支护结构面。
4)观测周期:沉降和位移观测在基坑开挖期间应每天不少于1次,地下室施工期间每周不少于2次;测斜在基坑开挖期间每周不少于1次,地下室施工 期间每2周不少于1次。
5 逆作法适用的意义
(1)高层建筑推广应用逆作法,能够提高地下工程的安全性,可以大大节约工程造价,缩短施工工期,防止周围地基出现下沉,是一种很有发展前途和推广价值的深基坑支护技术。
(2)逆作法施工可以利用建筑结构本身作内支撑。由于结构本身的侧向刚度是无限大的,因此,可以从根本上解决支护桩的侧向变形,从而使周围环境不至出现因变形值过大而导致路面沉陷、基础下沉等问题,保证了周围建筑物的安全。
(3)采用逆作法施工,地下连续墙与土体之间粘结力和摩擦力不仅可利用来承受垂直荷载,还可充分利用它承受水平风力和地震作用所产生建筑物底部巨大水平剪力和倾覆力矩,从而大大提高了抗震效应。
对于逆作法各地陆续公布了地下室逆作法施工工法(YJGF02-96和YJGF07-98)。由此可见,逆作法施工已日趋成熟, 逆作法在工程实践中也取得了良好的效果。但因为逆作法施工工艺要求高,结构复杂,实际施工过程中很难做到理想化,工作人员要根据具体情况采取灵活综合的措施来综合处理。
参考文献:
[1]龚晓南.深基坑工程设计与施工手册.中国建筑工业出版社,2003
[2]张莉莉.逆作法施工条件下土压力的分布及其对地下连续墙的影响建筑施工,1998
关键词:建筑工程;深基坑;开挖施工;支护
1、引言
随着城市化加剧,高层建筑越来越多,这为地下结构的施工提出了新的要求。在高层建筑地下结构施工的过程中,深基坑开挖施工属于重要工序,由于涉及范围广,施工面大、工作量大,使其具有较大的难度,如何选择合理的开挖方式进行开挖以及采取何种支护方式成为了重要课题。
2、深基坑工程内容及特点
在深基坑工程中,所包含的主要内容有:对于岩土工程的勘察及调查、设计支护结构、基坑开挖、支护施工、预测低层位移、周边工程保护、测量与监控施工现场。其中支护设计属于工作重点,要对土体以及地下水情况进行充分的了解,比结合施工场地、工程造价等确定。
基于深基坑工程的内容,其施工过程中具有以下特点:首先,基坑的深度越来越高;其次工程地质条件不可选择;第三,基坑支护形式具有多样性。第四,基坑支护容易出现很多的事故。基于此,在基坑施工过程中,做好质量控制的相关施工要点有很强的实践意义。
3、对深基坑土方开挖方案进行选择
在深基坑土方开挖过程中,我们多使用大开口方式进行,包括机械开挖、人工开挖以及机械和人工开挖相结合开挖方式。在对深基坑土方开挖方案进行选择的时候,不仅要结合基坑深度、地下水位、施工作业面大小、地质条件、场地宽窄等因素,还要充分考虑设备机械性能、地面荷载能力、场地渗水情况、周边建筑情况等因素,然后编制出多种施工方案,并组织相关专家对这些方案进行评估,选择出最为合适经济的施工方案。
一般来说,如果条件允许,则应选择机械开挖方案;在使用不了机械开挖方案的时候,如果施工作业面比较下、基坑深度较浅而且地下水位较低,那么则可以使用人工开挖方式,在采取这种方式的时候要对土方开挖作业进行合理的安排,平最好配合小型机械设备。
另外,如果基础以下土质属于砂砾土、碎石土、粉体或者粘性土等,则要按照分级放坡或者不放坡的方式开挖,不仅能够施降低施工的造价,还可以缩短工期;假如不允许使用这种方式施工作业,则要先对四周进行支护,然后才可以进行施工,这种方法不仅降低土方施工量,还能够减小施工对周边的影响。
4、基坑开挖施工准备
在施工准备方面,我们首先要复核建筑物物质标准轴线桩、水平桩以及灰线尺度;其次要对开挖方案进行确定,这包含了开挖方法、顺序、堆土弃土位置等;第三,做好地下管道及障碍物的处理; 第四,确保降水及排水设备准备就绪。
在基坑开挖施工流程上,主要可以总结为:先进行放线,然后进行挖土、挖基坑周边地面截水沟,紧接着修边坡,之后维护坡面,再将挖土至坑底面设计标高,最后是挖基底周边排水沟、基底找平。
在这整个过程中,首先要对基底标高进行严格控制,标桩之间的距离不得大于3m;地下水位之下挖土的时候要有方案和措施;不得于雨天进行土方工程;如果在雨季施工在,则要逐段、逐片进行,并制定好相应的安全保证措施;
5、深基坑开挖及降水开挖总体方案
在对施工场地周边环境、季节性变化对地下水位的影响等进行充分考虑之后,结合这一施工过程中的具体原则,我们可以将开挖时间等参数确定下来,然后进行开挖。在基坑开挖的过程中,可以使用分步开挖、分步支护方式,然后按照设计要求严格执行,开挖完成以后还要借助一些设备切削清坡,使坡面平整度满足设计的坡度。
而在基坑降水方面,一般来说,深基坑开挖深度周边土层为含水率32~49%的饱和淤泥质土。根据这种土层特性,滤管要从改成整根井管多段设置,由一段变为三段,长度分别是3m、2m、2m。另外,滤管不包密目滤网,成孔洗井结束直接下井管,井管四周填以砾砂石,增加水透过能力。
6、支撑安装
在钢支撑安装过程中,首先要将支撑预拼到设计长度,然后使用汽车吊机龙门吊相配合的方法将其支撑到牛腿之上,吊装完成以后再利用千斤顶进行预应力的施加,满足设计轴力之后还要于端将钢楔块插入。一般预应力应进行分步施加,第1次施加50%~80%,满足要求后才可以进行第2次预应力的施加,使其达到设计值。施工过程中,由于支撑横向跨度非常大,所以要在基坑中间进行格构柱的增设,起到降低钢支撑长细比、提升稳定性的效果。此外,还要对轴力计安装以及监测给予充分的重视。
7、深基坑支护
深基坑支护有很多方式,以下将对各自特点进行分析:首先,悬臂式支护结构,这种方式应用于现场不允许基坑维持其天然坡度情况,其结构可以是木桩、钢筋混凝土桩、地下连续墙、钢板桩等。
其次,锚杆挡墙支护结构,它由锚杆以及钢筋混凝土板构成,利用锚杆水平拉力对土体侧压力进行承受,一般立柱之间距离为2.5~3.5m,对每一根而言,可以结合其高进行2~3根锚杆的布置,并最好确定立柱受弯均匀分布。此外,锚杆要水平向下倾斜10°~45°,岩层中有效锚固长度要小于4m。在挡墙分级设置过程中,每一级高度要小于6m,两级间还要保留1~2m平台。
混合支护结构,其挡板可以为板桩,钢筋混凝土灌注桩,有挡板或无挡板的立柱以及地下连续墙等。固定挡墙就位可以分为撑梁支撑、锚杆或者斜撑等。
最后,还有地下连续墙支护结构,这种结构施工噪声低、震动大、刚度大、防渗性能比较强,加之其适用范围非常广,在多种地基中都可以应用,因此,其属于一种较为主要的支护结构。具体来说,房屋深层地下室、地下街、地下停车场、地下铁道、矿井以及地下仓库等都可以使用这种支护结构。
8、结语
加强建筑工程深基坑开挖施工与支护的质量控制是确保建筑工程施工质量的重要保障,但是由于这一工作所涉及范围较广,施工过程中需要注意的细节也比较多,因此要想真正做好这一工作并不轻松,本文对于此内容的研究虽然有一定指导性,但还存在着较多的不足,也希望各位同行能够对本文进行指正。
参考文献
[1]建筑基坑工程技术规范(YB9258-97)
[2]冯谦.深基坑工程支护结构设计及优化方法研究[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2007,(04)