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摘要:改革开放以来,我国城市化进程不断加快,城市中涌现出越来越多的高层建筑。高层建筑施工中很重要的一部分就是深基坑支护施工,而深基坑支护施工技术是深基坑支护施工能够正常开展的基础与保障。在本文中笔者结合相关工作经验,简要介绍了几种常用的深基坑支护工程技术,基于现阶段深基坑支护施工存在的一些常见问题研究分析了施工控制要点。
关键词:高层建筑、深基坑支护、控制要点
中图分类号: TV551.4 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
在现代化建筑工程实施过程中,支护工程具有很强的防水防渗性能,通过合理的设计和选择,采用适宜的支护技术对深基坑进行防护,保证在基坑深挖工程在对周围建筑、道路和地下管道危害最小,这对深基坑施工的顺利安全进行十分重要。
深基坑支护是指为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全,对深基坑侧壁及周边环境采用的支档、加固与保护的措施。随着时代进步和科技发展,在建筑工程的深基坑建设实践运用中,慢慢地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。
二、常用的几种深基坑支护工程技术
1、深层搅拌支护
深层搅拌支护是将混凝土作为固化剂,将固化剂和软土剂按照比例搅拌,使其逐步硬化,最终形成一个整体的、稳定的和具有相当强度的混凝土桩墙,作为支护结构。
2、钢板桩支护
深基坑支护的钢板桩是由带锁口或钳口的热轧型钢定制而成,把这种钢板桩有序连接起来就形成钢板桩墙。
3、土钉支护
土钉支护是新的挡土技术。主要应用于土方的开挖和边坡稳定。由于其经济性、可靠性高并且施工快速简便,在建筑深基坑支护工程领域迅速推广和应用。当然土钉支护也有其应用条件,其要求土体特质具有自稳能力,并且施工土钉墙时需要一定的工期。在具体施工时,土钉墙会遭到地下水的破坏,引起整体或局部损毁,因此采用土钉墙支护时做好防水工作是重中之重。
4、排桩支护
排桩支护是挡土结构。具体形式是以柱列式间隔来布置钢筋混凝土桩,一是钢筋混凝土桩之间有一定距离的疏排布置形式,二是钢筋混凝土桩之间以相切的密排布置形式。柱列式钢筋混凝土桩具有良好的刚度,但需要注意的是桩与桩之间必须要有可靠的连接。那么就需要在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土冒梁。排桩支护往往会面临地下水的渗入,所以在桩间或桩背要用高压注浆,采用深层搅拌桩,旋喷桩等措施,或在桩后专门构筑防水帷幕。
5、地下连续墙
地下连续墙在施工过程中的主要作用是承重力大,并具有很好的防水效果。所以在进行施工时,对于某些在地下水位一下的工程可以采用地下连续墙的方法。但地下连续墙的施工亦受到当地土质条件的影响,施工过程中的技术要点也不相同。如土质多以软土为主的情况,因为软土的承重力有限,所以必须将基坑底面的墙体插入很深,此方法在国际上被广泛采用。随着经济的发展与科技的不断进步,地下连续墙的应用领域也在不断扩大,现如今,地下连续墙既可以充当基坑施工时的挡土围护结构,又可以成为拟建主体结构的侧墙,配合有效的设计方案,可使其在起到很好的支撑作用的同时,可以很好地控制软土地层的变形等问题的出现。
三、深基坑支护施工技术相关问题在高层建筑深基坑支护施工中,较为常见的问题主要由以下几个方面:
1、土层开挖和边坡支护不配套
一般来讲,基坑支护的技术含量相较于上面的土方开挖要高上很多,相应的工序也是十分复杂的,但是在正式的专业施工队进行施工的时候,土方开挖的时候就会因为抢进度和拖工期,而造成本来需要协调的工序或者工程变得异常混乱,最终就会造成总工期的进度拖延,有更甚者会造成许多工程质量的安全事故的发生。
2、边坡施工达不到设计规范要求
导致这一问题主要有两方面原因:一方面主要是基坑开挖没有达到要求,往往不是超挖就是欠挖;另一方面的原因是相关的工作人员不能达到施工工作的要求,例如管理人员的管理不到位和技术操作人员的水平不过关,这些最终都会造成开挖后边坡的平整度达不到具体的要求。
3、施工原料控制问题
在施工原料方面,普遍存在喷射混凝土的厚度不够,强度也达不到设计的要求这样的问题,往往造成混凝土的质量不达标,再加上混凝土的养护不到位,同样造成许多安全问题;还有就是成孔注浆不到位,土钉或锚杆受力达不到规定的设计要求。
四、施工控制要点
1、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,而安全系数的具体确定应该依据场地工程地质条件、周边环境要求、基坑安全等级以及基坑使用期限情况等综合来定。对现场土質及周围建筑物进行全面了解和分析,合理地选用土层力学参数,应根据实际情况和经验加以调整,以提高计算结果可靠性,提高支护结构安全系数。
2、深基坑工程的施工
深基坑工程是一项复杂的系统工程,各环节紧密相连,任何一个环节的失误都有可能导致施工无法顺利进行,造成巨大损失。施工单位一定要严格按照图纸施工,对施工要点制定具体的施工措施,并加强过程控制,必须要严格按照施工规程及相关的技术规范组织施工。
例如,确定土方开挖方案之前,应对周围建筑物(构筑物)进行拍照,并了解当地的水文情况,对地质勘测报告及地下设施情况进行分析,如果出现特殊土质,需精心进行施工组织;坚决杜绝在雨季开挖膨胀土地区,软土地区分层开挖的深度不宜太大且应按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)执行。若挖土高差太大,极易让土体原有的平衡状态发生改变,使土体的抗剪强度降低,甚至导致土体快速滑移,不利工程监控,甚至造成坍塌事故。
3、深基坑周围土体止水效果的控制
地下水对深基坑工程施工的影响很大,尤其是在地下水位较高的地区,我们都知道由于基坑开挖导致周边道路下沉或管线变形,但部分是由于地下水位的下降导致的,因此对地下水的控制在深基坑工程中尤为重要。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,加上受到丰水期和枯水期水位变化的影响,在制定止水方案时,应严格考虑深基坑工程的防水、降水和排水三个方面。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,对周边其它有建筑的基坑,最好采用以堵为主,抽水为辅的原则,否则会导致基坑周围土体的流失,造成建筑物不均匀沉陷,甚至发生坑底流沙、管涌等现象,拖延了工期,甚至会造成人员的伤亡。
止水帷幕是高水位地区深基坑支护工程中常用的止水措施,其施工方法主要有深层搅拌法、高压喷射注浆法、压力注浆法和旋喷法等。采用深层搅拌法进行止水帷幕止水施工时,如果止水帷幕的搅拌桩成桩质量不好,深基坑开挖后会出现渗水较多的现象。若此时再采用灌浆的方法进行处理,则延误工期、增加造价。
4、基坑支护监测
基坑支护监测的对象是围护结构自身、周边建筑物和构筑物,应在施工中采取的监测点的布置范围为基坑边坡开挖的影响区域,按略大于二倍的基坑深度考虑,同时考虑到监测对象的特定情况(重要性、距离远近、构造情况和基础形式等)。在基坑边坡周边每20~25m、基坑阳角应设立一个沉降、位移监测点,为利于工程施工完毕后分清路面破损形成的过程和责任,必须在工程正式开工前对路面现状进行详细调查,并对道路的现状(材质、平整度、表面特征、破损及开裂)情况进行拍照、描述归档,以便于今后的对比分析,并定期跟踪巡视视察,若出现较大变化时及时将情况上报有关各方。在上述的基础上应选择部分危害性较大和本工程的影响较大的点采取石膏膜设点,进行定期跟踪观察,并进行专门的描述和拍照等。分期分阶段将监测情况记录汇报有关各方。此类监测点的设置将在详细调查现状的基础综合确定,同时对在施工间出现的开裂,尤其注意监测,并及时将情况上报有关单位。
5、突发事件的处理
建筑施工是—个投资大、周期长、参与人员多的过程,施工过程中随时会发生不可预见事件。常见的突发事件有:基坑支护局部出现成因不明的裂缝、沉降;气象异常,基坑内管涌、流沙;相邻工地施工的影响;出现持续多日的狂风暴雨;地下障碍物妨碍基坑支护结构等等。因此在深基坑支护专项施工方案中,应该有完善的应急预案。一旦基坑出现水平位移、沉降过大活着周边环境发生异常变化等事件发生,应该立刻启动应急预案,并会同相关单位研究解决办法。
五、结束语
综上所述,在高层建筑施工中,深基坑支护技术与工程质量、进度密切相关,可以大幅提高工程项目的经济效益。因此,在进行施工时,必须要结合实际情况,以经济、适用为原则,选择最佳的支护结构、支护技术,为整个工程的质量、进度奠定基础。
参考文献:
刘立波:《高层建筑深基坑支护的施工与管控》,《中国科技纵横》, 2011年02期
卢梅珠:《高层建筑深基坑支护施工控制》,《中国新技术新产品》, 2010年05期
欧阳剑清:《高层建筑深基坑支护施工技术探讨》,《中国新技术新产品》, 2012年02期
王锡平:《某高层建筑深基坑支护结构设计与监测》,《油气田地面工程》, 2005年09期
关键词:高层建筑、深基坑支护、控制要点
中图分类号: TV551.4 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
在现代化建筑工程实施过程中,支护工程具有很强的防水防渗性能,通过合理的设计和选择,采用适宜的支护技术对深基坑进行防护,保证在基坑深挖工程在对周围建筑、道路和地下管道危害最小,这对深基坑施工的顺利安全进行十分重要。
深基坑支护是指为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全,对深基坑侧壁及周边环境采用的支档、加固与保护的措施。随着时代进步和科技发展,在建筑工程的深基坑建设实践运用中,慢慢地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。
二、常用的几种深基坑支护工程技术
1、深层搅拌支护
深层搅拌支护是将混凝土作为固化剂,将固化剂和软土剂按照比例搅拌,使其逐步硬化,最终形成一个整体的、稳定的和具有相当强度的混凝土桩墙,作为支护结构。
2、钢板桩支护
深基坑支护的钢板桩是由带锁口或钳口的热轧型钢定制而成,把这种钢板桩有序连接起来就形成钢板桩墙。
3、土钉支护
土钉支护是新的挡土技术。主要应用于土方的开挖和边坡稳定。由于其经济性、可靠性高并且施工快速简便,在建筑深基坑支护工程领域迅速推广和应用。当然土钉支护也有其应用条件,其要求土体特质具有自稳能力,并且施工土钉墙时需要一定的工期。在具体施工时,土钉墙会遭到地下水的破坏,引起整体或局部损毁,因此采用土钉墙支护时做好防水工作是重中之重。
4、排桩支护
排桩支护是挡土结构。具体形式是以柱列式间隔来布置钢筋混凝土桩,一是钢筋混凝土桩之间有一定距离的疏排布置形式,二是钢筋混凝土桩之间以相切的密排布置形式。柱列式钢筋混凝土桩具有良好的刚度,但需要注意的是桩与桩之间必须要有可靠的连接。那么就需要在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土冒梁。排桩支护往往会面临地下水的渗入,所以在桩间或桩背要用高压注浆,采用深层搅拌桩,旋喷桩等措施,或在桩后专门构筑防水帷幕。
5、地下连续墙
地下连续墙在施工过程中的主要作用是承重力大,并具有很好的防水效果。所以在进行施工时,对于某些在地下水位一下的工程可以采用地下连续墙的方法。但地下连续墙的施工亦受到当地土质条件的影响,施工过程中的技术要点也不相同。如土质多以软土为主的情况,因为软土的承重力有限,所以必须将基坑底面的墙体插入很深,此方法在国际上被广泛采用。随着经济的发展与科技的不断进步,地下连续墙的应用领域也在不断扩大,现如今,地下连续墙既可以充当基坑施工时的挡土围护结构,又可以成为拟建主体结构的侧墙,配合有效的设计方案,可使其在起到很好的支撑作用的同时,可以很好地控制软土地层的变形等问题的出现。
三、深基坑支护施工技术相关问题在高层建筑深基坑支护施工中,较为常见的问题主要由以下几个方面:
1、土层开挖和边坡支护不配套
一般来讲,基坑支护的技术含量相较于上面的土方开挖要高上很多,相应的工序也是十分复杂的,但是在正式的专业施工队进行施工的时候,土方开挖的时候就会因为抢进度和拖工期,而造成本来需要协调的工序或者工程变得异常混乱,最终就会造成总工期的进度拖延,有更甚者会造成许多工程质量的安全事故的发生。
2、边坡施工达不到设计规范要求
导致这一问题主要有两方面原因:一方面主要是基坑开挖没有达到要求,往往不是超挖就是欠挖;另一方面的原因是相关的工作人员不能达到施工工作的要求,例如管理人员的管理不到位和技术操作人员的水平不过关,这些最终都会造成开挖后边坡的平整度达不到具体的要求。
3、施工原料控制问题
在施工原料方面,普遍存在喷射混凝土的厚度不够,强度也达不到设计的要求这样的问题,往往造成混凝土的质量不达标,再加上混凝土的养护不到位,同样造成许多安全问题;还有就是成孔注浆不到位,土钉或锚杆受力达不到规定的设计要求。
四、施工控制要点
1、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,而安全系数的具体确定应该依据场地工程地质条件、周边环境要求、基坑安全等级以及基坑使用期限情况等综合来定。对现场土質及周围建筑物进行全面了解和分析,合理地选用土层力学参数,应根据实际情况和经验加以调整,以提高计算结果可靠性,提高支护结构安全系数。
2、深基坑工程的施工
深基坑工程是一项复杂的系统工程,各环节紧密相连,任何一个环节的失误都有可能导致施工无法顺利进行,造成巨大损失。施工单位一定要严格按照图纸施工,对施工要点制定具体的施工措施,并加强过程控制,必须要严格按照施工规程及相关的技术规范组织施工。
例如,确定土方开挖方案之前,应对周围建筑物(构筑物)进行拍照,并了解当地的水文情况,对地质勘测报告及地下设施情况进行分析,如果出现特殊土质,需精心进行施工组织;坚决杜绝在雨季开挖膨胀土地区,软土地区分层开挖的深度不宜太大且应按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)执行。若挖土高差太大,极易让土体原有的平衡状态发生改变,使土体的抗剪强度降低,甚至导致土体快速滑移,不利工程监控,甚至造成坍塌事故。
3、深基坑周围土体止水效果的控制
地下水对深基坑工程施工的影响很大,尤其是在地下水位较高的地区,我们都知道由于基坑开挖导致周边道路下沉或管线变形,但部分是由于地下水位的下降导致的,因此对地下水的控制在深基坑工程中尤为重要。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,加上受到丰水期和枯水期水位变化的影响,在制定止水方案时,应严格考虑深基坑工程的防水、降水和排水三个方面。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,对周边其它有建筑的基坑,最好采用以堵为主,抽水为辅的原则,否则会导致基坑周围土体的流失,造成建筑物不均匀沉陷,甚至发生坑底流沙、管涌等现象,拖延了工期,甚至会造成人员的伤亡。
止水帷幕是高水位地区深基坑支护工程中常用的止水措施,其施工方法主要有深层搅拌法、高压喷射注浆法、压力注浆法和旋喷法等。采用深层搅拌法进行止水帷幕止水施工时,如果止水帷幕的搅拌桩成桩质量不好,深基坑开挖后会出现渗水较多的现象。若此时再采用灌浆的方法进行处理,则延误工期、增加造价。
4、基坑支护监测
基坑支护监测的对象是围护结构自身、周边建筑物和构筑物,应在施工中采取的监测点的布置范围为基坑边坡开挖的影响区域,按略大于二倍的基坑深度考虑,同时考虑到监测对象的特定情况(重要性、距离远近、构造情况和基础形式等)。在基坑边坡周边每20~25m、基坑阳角应设立一个沉降、位移监测点,为利于工程施工完毕后分清路面破损形成的过程和责任,必须在工程正式开工前对路面现状进行详细调查,并对道路的现状(材质、平整度、表面特征、破损及开裂)情况进行拍照、描述归档,以便于今后的对比分析,并定期跟踪巡视视察,若出现较大变化时及时将情况上报有关各方。在上述的基础上应选择部分危害性较大和本工程的影响较大的点采取石膏膜设点,进行定期跟踪观察,并进行专门的描述和拍照等。分期分阶段将监测情况记录汇报有关各方。此类监测点的设置将在详细调查现状的基础综合确定,同时对在施工间出现的开裂,尤其注意监测,并及时将情况上报有关单位。
5、突发事件的处理
建筑施工是—个投资大、周期长、参与人员多的过程,施工过程中随时会发生不可预见事件。常见的突发事件有:基坑支护局部出现成因不明的裂缝、沉降;气象异常,基坑内管涌、流沙;相邻工地施工的影响;出现持续多日的狂风暴雨;地下障碍物妨碍基坑支护结构等等。因此在深基坑支护专项施工方案中,应该有完善的应急预案。一旦基坑出现水平位移、沉降过大活着周边环境发生异常变化等事件发生,应该立刻启动应急预案,并会同相关单位研究解决办法。
五、结束语
综上所述,在高层建筑施工中,深基坑支护技术与工程质量、进度密切相关,可以大幅提高工程项目的经济效益。因此,在进行施工时,必须要结合实际情况,以经济、适用为原则,选择最佳的支护结构、支护技术,为整个工程的质量、进度奠定基础。
参考文献:
刘立波:《高层建筑深基坑支护的施工与管控》,《中国科技纵横》, 2011年02期
卢梅珠:《高层建筑深基坑支护施工控制》,《中国新技术新产品》, 2010年05期
欧阳剑清:《高层建筑深基坑支护施工技术探讨》,《中国新技术新产品》, 2012年02期
王锡平:《某高层建筑深基坑支护结构设计与监测》,《油气田地面工程》, 2005年09期