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高层建筑工程深基坑支护施工技术分析

林祥武
  
安家(建筑与工程)
2021年40期
福州建工 集团 总公司 福建 福州 350000

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摘要:高层建筑是指建筑高度超过27m的住宅建筑或24m的其他工民用建筑,因建筑高度提升,基坑深度有所增加,为保障基坑的稳定性,深基坑支护施工技术广泛运用。为确保深基坑加护施工的效果,本文从常见深基坑支护施工技术分析出发,论述各类型支护施工技术方案及工序,以期选择合理施工方案,有效利用技术手段增强基坑稳定性与承载力,为高层建筑工程施工奠定坚实基础。

关键词:高层建筑工程;深基坑;支护施工技术

引言:深基坑支护施工技术类型较多、技术要点不同,结合实际工况选择合适技术是确保支护效果的关键。为了解支护施工技术特点、规范技术操作,详细分析深基坑支护施工技术对提高高层建筑工程施工品质有着重要现实意义。

1 高层建筑深基坑支护施工技术分析

1.1土钉支护施工技术

土钉支护施工技术是一项在原位土中敷设密集土钉,并在边坡表面构筑钢丝网喷射混凝土面层,利用原位土体、土钉以及钢丝网混凝土面层共同作用加固基坑边坡与边壁的技术手段(见图1所示);同时,土钉支护施工过程中构成了具有加固作用的重力式挡土结构,提高基坑加固效果[1]。该支护方式具有施工便捷、设备简单、进度快、成本低等优势。具体施工工序如下:工作面开挖、边坡修正、埋设喷射混凝土厚度控制标志、喷射混凝土(第一层)、钻孔、安装土钉、注浆、安装连续件、绑扎钢筋网、喷射混凝土(第二层)、设置排水系统(坡顶、坡面、坡角)。

1.2连续墙支护施工技术

连续墙支护施工技术是指先在地面上建设导墙,利用专门成槽设备按照支护方向开发沟槽,到达指定深度后,在特制泥浆护壁条件的支持下,吊放钢筋笼,配合导管法进行混凝土灌注,利用混凝土置换沟槽内泥浆,即完成一个单元槽段建设,逐段施工后,地下则形成连续钢筋混凝土墙体(见图2所示),发挥承重、防渗、挡土作用,在深基坑支护中也有着广泛应用[2]。主要具有施工噪声低、振动低,对周围环境干扰小;刚度大、安全性高、整体性好、支护结构稳定、抗渗能力强;成本低、工期短等优势。具体施工工序如下:导墙施工、泥浆系统、泥浆池、泥浆分离系统、成槽施工、液压抓斗挖土成槽、电脑测斜、钢筋笼制作、钢筋笼吊装、锁扣管下设起拔、混凝土浇筑、导管安装、混凝土浇筑。

1.3深基坑排桩支护施工技术

深基坑排桩支护施工是利用支护桩、支撑、防渗帷幕结构组成支护结构的支护施工方式,常用结构形式有悬臂式、锚拉式、内撑式以及内撑-锚拉混合式,适用于基坑侧壁安全等级评价在一至三级的基坑。施工中要求完成浇筑混凝土桩与邻桩浇筑施工间隔时间在36小时内,灌注桩顶翻浆高度应在500mm以上[3]。该支护施工具有约束土体侧向变形、降低桩身内力作用、形成超静定结构提升结构刚度与稳定性、优化土体侧向分布压力以及操作简便、快捷、安全等诸多优势。具体施工工序如下:测量定位、钻机安装、钻孔、清孔、验收质量、制作与安装钢筋笼、下导管、二次清孔、浇筑混凝土、养护。

1.4深基坑搅拌桩支护施工技术

深基坑搅拌桩支护施工是指在搅拌桩施工基础上,利用搅拌桩中心形成的具有极软特性的水泥浆区,通过不断提升钻杆,使其上下活动,在水泥完成初凝之前,将工字钢、螺纹钢、钢管等刚性材料插入到搅拌桩中心内,配合振动锤使刚性材料与搅拌桩形成一个整体。该项加固技术具有操作简单、设备移动灵活、占地面积小等优势,且加固后基坑的抗弯、抗剪等力学指标得到优化。具有施工工序为:定位放线、钻顶就位、喷浆搅拌、搅拌桩施工、搅拌桩机位移、启动振动锤(对准桩中心振动)、插入刚性材料、完成施工。

2 高层建筑深基坑支护施工案例

2.1 工程概况

某市为解决城市用地与人口密集之间的矛盾,建设高层民用建筑,建筑共包含两部分,地面建筑与地下室,地面建筑工27层,地下室2层,裙楼3层,楼体采用框剪结构,基坑实际深度在6.1-7.9m间不等。经施工现场地质勘查,场地地下水位为潜水型,贮存在第一层(素填土)、第2-1层(粉土)、第2-2层(粉砂)、第2-3层(粉砂与粉质粘土互层)当中;下部粉质黏土为弱透水层;地下水稳定水位在地下1.1-1.9m范围内。

结合工程周边环境,距城市主干道较近,周围高压电线杆、地下煤气管道等工程较为复杂,基坑处理上一旦出现失误将造成不可挽回后果,因此,对深基坑支护施工提出以安全、可靠、高效为目标。综合施工现场地质情况,由于地下水位高,土层中粉砂、粉土的存在,极易出现流砂情况,支护施工难度大;且施工周围临近市中心,对施工污染、噪声、污水等要求严格。为高效完成施工,将施工成本控制在合理范围内,于工程桩施工前完成支护施工,提高泥浆处理效率、降低泥浆应用量[5]。

2.2 深基坑加护施工方案

结合施工现场情况与条件,可进行放坡开挖,且其中一部分基坑可开挖为半径为10m的半圆,有利于边坡稳定,而靠近河水一侧为施工的重要周转场地,可堆放施工材料、通行过往车辆,但对放坡存在干扰。基于此,为实现安全、可靠、高效施工的目标,本次基坑支护过程中采取周边基坑全封闭轻型井点降水、无放坡余地部分则采用深基坑排桩灌注桩支护施工技术、可放坡区域挖深6.1m进行放坡配合下部重力式挡土墙支护施工。

2.3 深基坑加护施工技术应用

施工准备。施工前做好测量定位工作,认真排查施工现场条件,做好工料、施工设备准备,检测施工设备性能,做好参数调试,及时更换老化零部件,避免影响施工连续性;平整场地、清理杂物,做好现场功能分区规划,指导施工有序进行。

施工操作。第一,测量定位。通过定位进行放线,放出建筑周边转角点以及轴线,间隔20m为单位设置标高点,并经过反复复测,确定数据准确后作为导沟,即桩体施工的依据,严格控制桩顶标高与施工设计要求相符。第二,钻孔及灌注桩施工。严格控制混凝土配比,将桩体垂直度、桩深误差控制在0.5%以内,确定配筋以及混凝土保护层后按照规定制作试块;无问题后正式浇筑施工,应保障混凝土连续浇筑,并控制压顶圈梁标高。第三,支护结构与止水桩体施工以施工图为标准,施工中遇到障碍原则上应挖除,但障碍过大需要具体分析。第四,挡土墙设计。根据本次施工需要挡土墙高3.1m、基底宽1.4m、墙顶宽0.49m,经附加荷载后计算挡土墙后土层:粉砂1.91KN/m3、内聚力为17.4KN/m3、内摩擦角为26.3°、土压力为5.31KN/m3、17.55KN/m3、临界深度为0.72m。

施工要点。基坑深度为7.0m时应联合四排格构式水泥深搅桩进行挡土与止水;基坑深度为8.5m时应联合混凝土钻孔灌注桩、锚杆组成支护结构承载外力;单排深搅桩作为支护结构中的止水帷幕,联合锚杆形成支撑结构,可方便土方开挖以及地下室工程施工。在各环节施工中,钻孔灌注桩应注意桩位的控制,配合全站仪完成测量放样工作,将桩位误差控制在合理范围内,且地面高程信息测量前,需要对成桩标高以及深度参数进行确定;此外钻孔时应先准备好钻机,根据施工设计图与桩位确定钻机位置,配合经纬仪保持钻机处于桩位居中点,误差在50mm内,利用枕木进行钻机底座固定,控制钻机倾斜角度,始终保持钻机垂直。清孔过程中,控制钻头与孔底之间保持5-8cm的距离,控制返浆比例与泥浆含砂率,孔底沉渣厚度控制在5cm以内,及时清理残余泥浆[6]。混凝土灌注过程中,利用导管法保持灌注连续进行,达到设计要求标高后测量桩顶至孔底的实际高程,理想状态下标高应超出设计标准0.3m,确保强度性能达到最佳;灌注过程中不得随意调节导管,确定导管埋入深度合理,灌注速度适中,避免影响钢筋结构,发生钢筋笼上浮问题;浇筑后清理钻孔内沉渣,减少施工质量问题。

2.4 常见问题与补救措施

基坑降水导致周边建筑物同时发生沉降。基坑支护施工过程中,遇降水天气,及时观测水位情况,做好水位控制,当水位下降幅度过大,可关闭一部分抽水设备,必要时可回灌,并且注浆采取压闭式,强化基坑稳固性。

基坑在荷载过大或变形过大时出现位移。由于情况影响严重,发现变形时立即减轻地面载荷,及时采取预应力锚杆加固方式,增强基坑的承载能力,控制位移进一步扩大;或将填沙袋等具有一定重量的设施压在坑底脚被动区域。同时,此类情况也与施工操作不规范等因素也有着直接关系,应规范施工操作,并严格按照支护结构的设计要求与标准进行施工,监测施工现场情况,了解变形情况的变化,做好安全风险预防[7]。

底鼓或管涌现象。因基坑底存在粉砂土层,发生基坑隆起或管涌的可能性较大,遇此底鼓情况需及时回填土方,并增加土层含水量,严重进行坑内冲水;遇见管涌时需进行井管滤料回填,压实与封闭上部。

结束语:

综上所述,深基坑支护技术是适用于高层建筑、大跨结构建筑等公共建筑施工的关键技术手段,对施工操作要求十分严格,并且需要结合工况选择合适支护结构与施工方案。本文对常用支护施工技术进行了浅要论述,并结合案例分析实际工程中深基坑支护施工技术的具体操作,以期为技术实践提供参考,确保深基坑加护效果,提高建筑整体品质。

参考文献

[1]庄志勇.深基坑支护施工技术探讨[J].江西建材,2020(12):241-242.

[2]柯谋燕.SMW工法桩在高层建筑基坑支护中的应用[J].江西建材,2020(12):146-147.

[3]万广军.建筑工程中的深基坑支护施工技术[J].内蒙古煤炭经济,2020(24):25-26.

[4]张国杰.建筑施工中深基坑支护的施工技术与管理[J].住宅与房地产,2020(36):183+192.

[5]李五星.超深超大基坑支护的施工控制[J].建筑施工,2020,42(12):2234-2236.

[6]瞿宜亨.复杂环境下深基坑支护工程优化施工措施[J].中国建筑金属结构,2020(12):136-137.

[7]陈荣河.高层建筑深基坑水泥搅拌桩与锚杆组合支护技术的应用[J].散装水泥,2020(06):75-76+80.

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