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建筑工程深基坑支护设计与施工要点探讨

李斌 李松 郭恩平
  
安家(建筑与工程)
2022年7期
湖南科技学院土木与环境工程学院 湖南 永州 425199

摘要:深基坑支护是指超过一定深度的基坑施工过程中采取的支档措施,与一般支护工程不同的是深基坑施工具有较大的危险性,施工的防护措施应当有严格的设计和施工质量保证。当前,随着工程技术的发展,基坑支护方法多种多样,选择合理的支护措施和规范的施工方法则具有重要意义,论文就当前建筑工程深基坑支护的主要方法探讨其设计和施工方法,提出深基坑设计的基本思路和施工质量控制的要点,为相关工程设计和施工提供参考。

关键词:深基坑、支护措施,设计,施工

城市化的发展和土地资源日益紧张的情况下,建筑工程空间利用向地下和超高层发展,无论建筑工程是向地下还是地下发展,深基础都是工程质量和安全控制的重要内容,随着工程技术的进一步规范,深基坑工程技术指标也越来越严格[1]。从设计和施工的角度来看,深基础所面临的最大问题仍然是安全问题,地下工程的设计面对是复杂不均的地质条件,而城市地下工程施工则面临周边复杂环境,地下水和施工作业管理等难题[2]。当前对深基坑支护技术的研究仍具有实用意义。论文将从深基坑工程的特点出发,对深基坑支护技术要点和施工管理控制进行探讨,为深基坑支护设计和施工提供参考。

1、深基坑支护工程的主要特点

1.1 设计施工技术复杂

不同工程的地基土体具有明显的差异性和地域性,从土体力学特性、地下水到地层分布都是决定基础承载能力和稳定性的关键因素,如软粘土地基和坚土地基可能土体成分类似,但是含水量的差异导致软土地基不能直接用于基础建造,再如地层分析,软土层与持力层的相对位置决定深基础的设计深度和结构形式。

即使同一城市的不同地区也存在工程地质和水文地质条件的明显差异,基坑工程建造过程中需要综合考虑当地情况、设计方法和施工技术。除了受地下条件影响外,基坑支护体系的设计还应当考虑邻近建筑物和地下管线的影响,确保基坑开挖过程中邻近建筑物和市政设施的安全是基坑设计的关键。总之,基坑工程是综合了工程结构、土体力学、工程测试技术和建筑技术等内容的复杂技术[3]。

1.2 质量安全风险突出

基坑支护结构作为临时结构,综合考虑经济和安全效应条件下,其安全储备一般不高。在基坑施工过程中不可避免地会引起地层变形,尤其是深基坑,基坑开挖中降水引起地下土体沉降继而引发周边土体和建筑物发生位移,造成严重工程事故的案例较多。

风险来自两方面,一方面是地基土体的特性决定的,如软粘土地层,除了短时间的持力能力不足外,还具有很强的蠕变特性,土体的变形随时间增长持续时间较长,给设计和施工监控带来麻烦,并且蠕变会降低土壤的强度和边坡的稳定性,对土体力学性质的检验和获取造成困难。另一方面来自支护结构本身,基坑的空间尺寸决定了支护结构的规格,大跨度或深空间造成不同位置的支护结构受力差异,进行差异化设计必然造成施工困难,一味追求设计施工简单化则可能造成经济上的浪费。

2、深基坑支护设计选型

基坑支护结构形式多样,设计选型时应当考虑上部建筑物形式、地下土体条件以及施工的可行性,下面对几种常用的支护结构进行探讨。

2.1 深层搅拌水泥桩支护

由于水泥具有固化作用,因此深层混合水泥挡土墙以深层土体和水泥为原料,将软土地层或水泥浆均匀混合,形成塔式水泥-土桩,这种支撑不仅可以保持土体和地下水稳定,还可以减少污染,防止振动并且不产生噪音。然而,其缺点是支撑结构空间尺寸太长和处置土层太厚,并且只能在拟建区及其附近的环境中使用,以减少对周围环境的不利影响[4]。

2.2 钢板桩的支护

钢板桩支架的使用相对较多且简单,它的主要形式是U,H,Z和线性组合以及冷压薄板等形式,通常与外部拉力锚定垫结合或在基坑内部的支撑部分中放置临时钢制支撑。除了坚固的耐用性外,它还具有重复使用,建造周期短和施工简单等优点,这种支护结构的缺点是一次性投入较大,止水能力相对不足,地下水位高的区域需要防水,支撑刚度低导致开挖后变形较大,设计该类型的支护结构需要考虑周边建筑物地层位移控制要求[5]。

2.3 地下连续墙的支撑

地下连续墙的支护体系的优点是不影响相邻建筑物及其地基变形,适用于建筑物密集的地区,支撑具有较大的刚度和较强的侧向压力。支护结构施工初期由于开挖面相对较小,开挖基槽两边土体对地下连续墙的主体结构提供稳定支撑,地层变形和地面沉降较小,连续地下墙的支撑已广泛用于现代建筑中。

2.4 土钉墙支撑

土钉墙由加筋土、土钉组和固定在土体上的面板组成,形成类似重力式挡土墙的支护效果,土钉和土体形成了一种协同支护体系,可以抵抗墙后的土压力。土压力或其他附加外力可以保护开挖面的稳定性。在钢筋网片表面喷混凝土限制了土钉之间的变形,形成稳定的支撑类型体系。土钉墙结合了加筋挡土墙和锚杆挡土墙的优点,可用于深度较大的基坑或边坡的开挖。

2.5 防滑钉锚网支撑

喷射水混浆与锚固网支撑结构属于土体加固技术,基坑开挖过程中,将高密度小锚杆安装在侧坡上,并与表层的钢筋混凝土结构结合在一起,形成了轻便的支撑和固定体系。在设计方面,土压力是逐段平衡的,并受到锚杆垫板的螺栓阻挡,在牢固的地脚螺栓扎带的作用下,平衡了潜在滑移区的有效土压力,土体被加固为稳定土,体系具有自稳能力。与各种传统的支护结构相比,锚杆防滑钉支护技术的使用在边坡稳定性和经济效益方面更具优势,其特点是支护及时,施工快捷,可与基坑开挖同时进行,不占用独立的施工周期,占地面积小。

3、深基坑支护工程施工要点

在进行深基坑支护工作时,要综合考虑周围环境,土体条件和基坑开挖深度,选择合理的支护形式,并严格控制地下水位,流沙,管道等危险工况。同时,应根据建筑地质和环境因素的变化及时调整支持计划。通常,深基坑的施工现场比较小,工期短,因此在施工前必须对施工现场进行合理的现场检查和分析,选择深基坑的支护形式,并全面检查深基坑,基坑施工过程中,要注意满足施工过程的环境要求。

在城市地区,由于建设项目对环境的要求较高,因此在深基坑施工之前,应充分考虑建筑噪声,振动,泥浆,化学泥浆等因素对环境的影响。通常,施工现场周围有一些既有建筑,这些既有建筑可能建造年代较久,质量得不到保证,因此,在深部基坑周围进行施工时,必须充分考虑房屋安全影响和施工质量,例如房屋的沉陷和变形,材料的收缩和变形。

深基坑必然对应繁华地段的超高建筑,拟建工程周围的建筑物密集,地下管线很多,对基坑的建设也有很大的限制。因此,经常需要对地下管线进行精准排查,制定妥善的保证措施,一方面要保证管线的安全,另一方面要防止由管线损坏带来的施工人员人身安全问题。

4、结语

城市化进程的不断加速导致高层建筑数量的增加,深基坑项目的出现也越来越广泛,做好基坑支护,不仅关系到项目建设的进度和安全,而且关系到整个建设项目的施工质量。在设计过程中保证技术规范非常重要,设计合理的基坑体系,施工过程中严格控制质量和安全措施尤其重要,以确保工程建设的顺利进行。

参考文献

[1]安玉鹏.房屋建筑基坑支护工程施工管理方法探讨[J].建筑与预算,2021(11):65-67.

[2]廖滨,仇实.房建施工中深基坑支护施工技术的运用[J].居舍,2021(31):52-54.

[3]雷国梁.土木工程房屋建设中深基坑支护技术的应用研究[J].居舍,2021(31):70-72.

[4]曹恒军,杨伟乐,杨华利.建筑工程中的深基坑支护技术方案与质控要点[J].建材发展导向,2021,19(20):138-139.

[5]杨昆.深基坑支护施工技术及质量控制研究[J].建筑与预算,2021(08):89-91.

永州市指导性科技计划项目(2021-YZKJZD-006)

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