時間:2023-03-17 18:13:46
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此階段的深基坑工程主要是有地下室的建筑物,開挖深度是只有十米,由于當時的設計理論并不完善,施工技術水平較差,基坑失穩破壞,周圍建筑物和地下管線破壞、坑底隆起嚴重、地下水滲漏等問題時有發生。這些問題迫使人們越來越重視基坑工程技術。
1.2安全監測階段
此階段高層建筑的興起,時基坑的開挖程度達到15米甚至更大。與此同時,相關理論技術水平的發展,使人們逐漸意識到施工工序的影響,于此同時,監測技術水平的提高,為了保證基坑安全,開始了基坑監測技術,預測事故的發展,此階段基坑工程技術積累的大量的開挖經驗和監測結果,為以后的工作提供了積極的參考。
1.3技術躍升階段
此階段的進步主要來自先前的工作經驗和監測結果,研發了相關的軟件進行分析,其中有限元軟件的開發推動了基坑工程案例分析的極大進步,同時,隨著計算機技術的極大發展,對基坑數據的分析也越來越準確,同時能夠進行合理的模擬,使基坑數據的理論指導更為準確。但是,值得提出的是,由于設計經驗的不足,相關的設計參數并不準確分析精度有待提高。
1.4環境保護階段
此階段的開挖深度更大,范圍更廣,所以對周邊的環境條件要求也更為苛刻,對環境的保護也越來越重要。基坑時空效應理念的提出,是人們對基坑周邊環境的保護上升了一個高度。根據基坑的條件進行合理的開挖,充分利用時空效應進行作業。時空效應的考量,對基坑的設計和施工有了更好的指導作用。
2深基坑工程技術的特點
2.1深基坑工程技術的綜合性較強
深基坑工程技術包括巖土分析,結構建設等過程,知識面較廣,涉及工程地質,結構力學,環境工程等多門學科,是一門綜合性極強的技術。前期設計和施工需要考慮多方面學科因素,涉及范圍廣,程度深,需要各專業領域配合完成。
2.2深基坑工程技術與其他因素有很大的關聯性
深基坑技術不僅僅考慮建設范圍本身的施工條件、工程地質等,更需要考慮的是周邊的建筑物、環境、地下管線等因素。牽一發而動全身,其他因素條件直接影響深基坑的建設。
2.3深基坑工程有較強的時空效應
時空效應是指當基坑開挖后,上方的土方被挖掉,基地土方被卸荷,使其產生了應力釋放,從而導致地基土方變形隆起。所以在基坑設計中要充分考慮基坑工程的時空效應,特別是一些復雜土質,如軟粘土的時空效應。
2.4基坑的支撐體系復雜
隨著城市建筑的高層化,基坑的深度也越來越大。基坑的開挖長度和寬度有可能達到數百米,基坑的復雜程度直接影響著支撐體系的難度。
2.5基坑的施工難度大
首先基坑的施工要考慮土層的位移沉降對周邊建筑,環境和地下管線的影響。其次基坑工程的施工周期都比較長,降雨,廢物堆放等問題對基坑的穩定性有著直接的影響。最后,基坑工程師一項復雜的工程,施工過程需要打樁、挖土、澆灌等工序的相互制約和影響,增加了相關協調工作的難度。
3深基坑工程技術存在的問題。
3.1設計不合理
深基坑工程設計階段的不合理主要體現在基坑工程結構選型的不合理,土壓力計算模型不準確,綜合因素考慮不全面等。舉例來說,基坑支護的方法較多,但各種方法都有其獨特的優點和缺點。在設計計算時要全面分析,考慮到各種不同條件下的施工狀況,結合相關的經驗,進行綜合分析。
3.2施工過程中問題嚴重
(1)不能對基坑施工中的地下水問題進行很好的處理。地下水問題的處理是基坑施工中的主要難題,尤其是沿海等高水位地區,地下水的處理根據地區的不同而不同,如何有效的處理地下水是深基坑工程成敗的關鍵因素地下水的的處理主要是降排水,解決土層上部的治水和疏排雨水關鍵在于排水,而降水主要包括噴射井點降水的方法。同時,地下水的降低帶來的問題是引起地面的沉降,這直接對環境造成了惡劣的影響,所以如何處理好深基坑中的地下水問題是深基坑工程的技術關鍵問題。
(2)信息化程度不高。深基坑工程地質條件的復雜性,直接導致設計階段的預測和計算的不準確。此外,深基坑工程的成敗不僅與前期設計有關,而且與建設施工過程中的安全監測息息相關。深基坑工程的安全性主要的保證就是對基坑的安全監測。基坑事故發生前都會有預兆,通過安全監測可以有效的對事故進行合理的判斷。通過信息化施工不僅可以優化設計方案,確保基坑的安全,還能建立基坑的動態信息,建立采集修正的動態過程,從而實現最佳工程的目的。
4深基坑工程的研究熱點和發展展望。
4.1深基坑工程的研究熱點
(1)土層性質研究。土層性質研究一直是深基坑研究的熱點,當今的主要研究熱點有以下幾個方面:陳永福、曹名葆和曾國熙對土體在卸荷和再加荷等過程中的性能研究。侯學淵、劉國彬對上海軟粘土的幾種卸荷應力進行相關的路徑實驗。魏道垛、高大釗基于上海軟土力學性狀的工程實踐的經驗和研究成果和對上海軟土的工程特性作了綜述。時蓓玲根據基坑位移監測資料,建立了土體的三元件粘彈性本構模型。
(2)基坑支護。基坑支護設計是基坑工程的主要研究熱點,基坑支護體系中主導型的結構是傳統的排樁支護。此外還有地下連續墻技術,但該技術的的造價高,施工設備以引進為主,造成了該方法的不能普及。而逆作法技術也僅在少數基坑工程中應用。近年來,支護體系開發越來越多,新體系主要有逆作拱墻技術和噴錨土釘技術。此外,對排樁帽梁和內支撐設計也有所創新。基坑支護工程的另一項技術是地下水控制,當今的防控地下水技術主要有兩類:一類是為帷幕型,另一種是帷幕和封底復合型。
(3)基坑變形。基坑變形主要包括圍護墻體變形,坑底隆起等。目前基坑變形技術主要是采用M法和有限元的方法驚醒變形估算。此外為了提高估算的準確性,現今的預測模型主要以BP人工神經網絡為基礎實現對基坑變形的非線性預測。
4.2深基坑工程技術的發展展望
(1)對排樁、地下連續墻應力變形的精確計算。目前的模型,很難反應其空間效應,今后的技術熱點要放在三維計算程序上。
(2)對時間效應的精確計算。對圍護墻變形的時間效應進行深入分析和理論計算,對深基坑支護技術的提高意義重大。
(3)對支撐體系在不同環境下的溫度應力和收縮應力進行研究改進。將支撐影響因素盡量全面化。
(4)在建筑密集型地區進行基坑建設時,要考慮對基坑建設對周邊環境的影響。基坑建設會引起周邊建筑的沉降,應該進一步提高如何計算和控制周圍地面沉降的研究程度。
(5)今后基坑支護的主要發展方向是地下連續墻兩墻合一的逆作法,目前在此方面積累了一定的經驗,但需要進一步的提高。
(6)人工神經網絡對解決巖土工程分析十分有效。后續要加大對神經網絡算法的優化。
2深基坑支護施工技術的運用要點
2.1土釘支護施工
所謂基坑土釘墻支護施工,指的是通過土釘和面墻的相互制約作用,使邊坡的穩定性得到切實增強,應用土釘支護施工技術進行深基坑支護施工時需要注意:(1)根據規范要求進行土釘的現場抗拉拔試驗,以檢測土釘抗拔力,一般情況下,這種試驗應當由具有相關資格的第三方機構予以實施。除此之外,還應該將注漿量與注漿力度準確的把握好;(2)根據鉆機深入的實際長度可以精確的推算出孔深,同時將所有孔深都標記清楚;(3)根據建設項目施工圖設計規范要求,嚴格把控外加劑的種類、使用量和水灰比。利用重力技術進行澆筑,注滿漿液為止。與此同時,一般情況下在初凝前需要進行二次補漿。
2.2土層錨桿施工
關于深基坑土層錨桿支護施工,指借助錨固鉆機打孔,孔深滿足設計及規范要求,再向鉆孔灌入適量的水泥漿,同時配置鋼絞線,在該過程中應當注意隨時做好補漿施工,在項目滿足設計規范及標準前提下進行張拉與鎖定施工。具體施工步驟如下:依據工程施工圖設計文件的要求,測量專業工作人員到達施工現場標出錨桿位置,使錨桿鉆機保持就緒狀態,就位前要嚴格檢測錨桿以使其處于良好工作狀態,鉆孔施工中要使孔深達到設計規范要求。錨桿施工前要對錨桿各方面進行仔細檢測,尤其要加強隱蔽工程的檢查力度,同時做好檢查記錄。嚴格按照設計文件的規范標準確定使用注漿材料的種類和所需的配合比,還要切實確保沒有雜質摻雜到漿液內。拌合漿液時要注意使用的同時要不斷進行勻速攪拌。實施注漿過程中要遵從一定的順序,自上而下的注漿,直至將漿液灌滿后即可結束注漿施工。
2.3護坡樁施工
這項技術優點為提高施工進度,維持現場整潔減少現場泥漿排放、效率高等。護坡樁工程采用長螺旋鉆機干成孔、壓灌混凝土、倒插籠子的方式進行施工。具體流程為:(1)利用長螺旋鉆機鉆孔至設計深度,然后自上而下的壓灌混凝土于孔內,可以將地下水位或塌孔位置作為施工段的界限,最終達到對應位置。(2)借助地泵將達標的混凝土壓至樁孔中,邊夯實混凝土邊提鉆,最終使混凝土達到規定的高度,壓灌過程中,在含水砂層段內,要適當減緩提鉆速度,避免于砂層內出現縮徑。(3)將鋼筋籠、振動錘、導入管等設備準備就位,并運至鉆孔處,對準位置后利用振動錘吊放鋼筋籠,使其符合設計高度。
3案例分析
3.1工程總概況
某工程,為1棟總高度約為108m的超高層建筑,總面積為46280m2,地下總面積為10889m2,建筑物的平面形式呈長方形,地下3層,地上31層,地下室基坑總體呈長方形,周長約860m,基坑的最深處為16m,工程結構為鋼筋混凝土和剪力墻框架,其中混凝土梁內設無粘結預應力筋,在地下部分采用。地質條件中,該地塊原為魚塘和耕地,經人工填土平整,場地較平坦開闊,北邊、東邊為市政路。擬建區的地質土層局部為粘質重粉質粘土層,但主要為粘質粉土層。本工程采用支護方案為混凝土灌注樁和錨桿支護相結合。
3.2混凝土灌注樁
混凝土灌注樁施工工藝流程:清理鉆孔現場測量放線設孔挖掘排水溝及布置泥漿池樁機就續及預備泥漿鉆機成孔清洗鉆孔投放鋼筋籠鉆孔灌注樁水下混凝土澆注。開鉆前,檢測軸線的定位點與水準點正確與否、樁位定位測量放線等。樁機準備就緒后,于樁位處敷設孔口護筒,對定位、存儲泥漿、護孔有很大的作用。準備就緒后方可進行開鉆。開鉆時應當依據機械鉆速以及鉆機運轉時有無異響來了解地質現狀;應在鉆孔達至規定的深度后方可清洗鉆孔。孔清洗干凈后再投放鋼筋籠,水下砼澆筑,并予以檢測。在投放鋼筋籠之前要在其上安設鋼筋籠定位環,確保鋼筋籠準確就位后澆筑水下砼。為確保澆筑連續進行使用采用導管法作業。
3.3質量控制要點
工程質量控制關鍵點如下:護筒中心軸線應對準與樁中心線,偏差不得超過50mm,埋深應大于100cm,及時檢查泥漿比重,一定要控制在規范要求的范圍內,一般選擇在1.1~1.2之間,孔底沉渣層高應小于150mm;鋼筋籠準確就位,鋼筋綁扎連接應符合設計要求;水下砼澆筑要保證連續性,并使導管埋深高于200cm,應控制好速度以防堵管、鋼筋籠上升,樁頂要按照規范進行超灌,一般為100cm。灌注樁澆筑完后要加以養護并檢驗質量,要求工程質量符合驗收規范合格標準。
3.4錨桿支護施工要點
土錨桿在地下室墻面深挖或者尚未開挖的基坑立壁土層掏孔,當開挖達到設計深度后將樁的端部擴大,使其成為柱狀。采用錨桿支護是指在形成的孔內投入鋼筋、鋼管或鋼絲束等抗拔材料,之后注入化學漿液,形成抗拔力很強的錨桿,其可以有效的與土體結合在一起,錨桿支護方式可以增強支撐系統的承載力,有助于保持建筑結構的安全可靠性,避免產生變形,不僅可以節約勞動力,還能夠加快工程進程,提高經濟效益。
3.5施工基坑完成后采取的保護措施
(1)本工程地下水較多,只有處理好地下水位問題,才能確保基坑支護工程的結構安全性。利用輕型井點把地下水不斷抽出,使原有地下水位降至基坑底面1.0米以下,并安排專職人員24小時值班,負責抽水工作,并予以記錄與保存,采用基坑明溝排水施工應保證連續性排水,但當構筑物未具備抗浮條件時,嚴禁停止排水。(2)關于深基坑土方開挖施工,多臺機械同時施工,挖土機間距要保持在10m以上,按照自上而下的順序進行開挖,分層施工,但要注意不能深挖。在深基坑上層和下層,必須先挖好階梯或設木梯,不應踐踏土壁及支撐上下,基坑周邊必須安裝臨邊防護欄。(3)當在基坑周圍存放建筑材料或機械設備時,注意不要離基坑邊緣過近,在土質良好的坑邊堆放材料時,與坑邊保持的距離應保持在0.8米以上,高度不能大于1.5米。(4)本工程基坑類別為一級。依據《建筑基坑工程監測技術規范》(GB50497-2009)、設計要求對本工程的進行:坡頂水平位移監測、坡頂地表沉降監測、周邊建筑物沉降觀測、深層水平位移監測、樁體內力監測、錨桿預應力監測、裂縫監測。
一、工程概況
白坭鎮位于佛山市三水區的最南端,西面緊鄰西江。該鎮80%的排澇任務均由原有的兩座排澇站(里電站和大崗電排站)承擔,然而,這兩座泵站均為二級排水站,其中的里電排站始建于1958年,幾十年來雖然經過了幾次技術改造,但限于種種原因,設計標準偏低,排澇系統規劃欠妥等一些根本性問題一直沒能解決。特別是泵站運行要受到下游的官山大泵站制約,因此出現澇漬時不能正常排水。為了適應白坭鎮工農業生產的穩步持續發展,決定把里站遷址重建,將原有的兩個二級泵站合建成一個一級排澇站,將澇水直接排入西江。重建的泵站定名為白坭電排站,其受益面積有2800hm2,其中魚塘為860hm2,它將是三水區目前裝機容量最大的泵站工程。
重建的白坭電排站位于樵桑聯圍19+200樁號處。泵站轄集雨面積93km2,按10年一遇24h暴雨量(206.4mm)3天排干的標準設計,總排水流量為35.42m3/s,裝置1600ZLQ9.5-8型立式軸流泵4臺,配TL1000-20/2150型10kV立式同步電動機,總裝機容量4×1000kW。
泵站工程等別為三等,主要水工建筑物為3級。泵房為塊基型結構,四周有邊墩,基礎為聯合底板,其底部高程為珠基-5.35m,下部采用預制管樁基礎,設計打樁平臺高程為-3m。
二、水文地質條件
白坭鎮地處亞熱帶,氣候溫暖,雨量充沛,且大部分雨量集中在4~9月之間,其余月份雨量較少。年最大雨量1720.9mm,最小933.8mm,平均1475.6mm。
白坭電排站位于西江干流左岸岸邊,所處河段地形單一,主要受西江和北江洪水的控制,潮汐的影響甚少,基本上屬于非潮感區。泵站所在地段原屬河相沖積平原,地形呈階梯狀,堤外為河灘臺地,堤內為魚塘、稻田和蔬菜地。根據地質勘察報告,地質構造從上至下分別是:人工填土層(防洪堤)、第四系河流相松散沉積物層、第三系灰砂基巖層。各巖土層的特性自上而下為:
(1)回填粉質黏土,厚3.8~12.4m,為筑堤填土,填筑較堅實,硬且可塑。泵站的出水涵管全部埋設在本層,防洪堤身經長期沉實后,填土已穩定、密實,承載力也較高。
(2)粉土,厚8.0~20.3m,土層穩定,全場分布,是泵房基礎的持力層,土質硬,可塑,承載力較高。
(3)細砂,厚17.3~31.3m,全場分布,土質松散至稍密。
(4)粉砂,厚8.4~8.6m,僅見于部分地層,飽和松散。
(5)淤泥質粉砂黏土,厚3.2~9.6m,分布較廣,飽和,流塑至軟塑。
(6)中微風化灰砂巖,巖面不平,高差較大,致密,堅硬,強度高,但埋深大,一般在地表以下38~45m處。
場內地貌單元簡單,土層變化不大,多為粉土和粉質黏土、粉砂、砂但強度不均且較低,地下水埋深較淺,水量較豐富,地下水位高,場地屬二類及其他地基條件。
三、基坑施工
白坭電排站重建工程于1998年12月破土動工,開挖基坑,填筑圍堰。主泵房的基坑經過10多天的施工基本挖出雛形。接下來采取的工程措施包括有:打樁平臺、輕型井點排水、木樁護坡、鋼板樁支護、基坑深井降水和基面處理六個環節。
1.打樁平臺
按設計要求,打樁基面高程為-3.0m,但當基坑開挖至設計高程以后,由于地下水位較高,水量較多,采用常規的邊溝排水方法均未能有效地降低地下水位。
由于地基土呈現飽和狀態,此時如有擾動極有可能變成淤泥質粉細砂,降低承載力,樁機就無法進入工作面操作。為了避免上述問題發生,決定采用回填1m厚比較干燥的黏土,經過整平碾壓后作為打樁平臺基面,從而保證了打樁施工隊的順利進場施工。
2.輕型井點排水
由于基坑開挖面下近10m深處范圍內的土質均含有淤泥質,透水性差,極容易產生流沙管涌,加上在管樁施打過程中產生的震動,邊坡塌方更為嚴重,對基坑邊坡的穩定是極為不利的。
為了保持打樁平臺填土不受水浸,確保管樁施工的順利進行,經有關專家詳細勘察后,在使用水泵明排水方法未能奏效的情況下,決定采取人工降低地下水位的方法,即采用輕型井點排水的方法。具體做法是用鋼管和硬塑管成孔成井,沿基坑四周每隔3m布置一個6m深的井點,總共布置了40個井點。井點采用挖掘機沉壓150鋼管成孔,然后將帶孔眼的100硬塑管用過濾布包扎后插入150鋼管孔內成井,并且在硬塑管周邊灌入碎米石。這樣,就可用水泵先將井水抽到泵房基坑兩側的集水溝內,再用水泵將漬水排出基坑之外。
事實表明,采用輕型井點排水(井底高程約為-8m),確實在降低基坑地下水位方面起到了一定作用,在一定程度上保證了該站管樁施工的進行。
3.木樁護坡
管樁施工完畢后,對主泵房基坑做繼續挖深工作,但由于地下水位未能控制在有效高度以下,結果基坑涌水較多。施工中因為基坑在靠前池和泵房左右三側的開挖空間比較大,開挖比較順利,但在靠出水涵管即西江一側,卻出現了邊坡塌方,致使基坑開挖不能繼續進行。
為保持邊坡穩定,我們在基坑靠出水涵管一側的-2.0m和-3.0m高程的坡腳處各打入了一排6m長的木樁,間距0.5m,并在木樁頂碼砂包護腳。但在繼續進行基坑開挖時,仍然出現邊坡開裂及下滑的趨勢,并有危及出水涵管地基安全的可能。這就說明光靠井點排水和木樁護坡仍然是不能從根本上解決上述問題。
4.鋼板樁支護
由于泵站工程開工時間較遲,在工程開工一個多月且基礎管樁已完工近10天后,主泵房基坑仍未能開挖至建基面-5.35m。為了保證工期,工程指揮部召集設計、監理、施工單位等部門有關人員共同商量,決定采用鋼板樁支護截水的方案,其結果是既起到了支護作用,又起到了截滲的作用。具體做法是在靠近出水涵管一側的基坑邊坡處,即原來布置雙排木樁附近布置了一排鋼板樁,樁位距主泵房底板邊線約3m,沿主泵房底板長邊方向兩端各延伸5m布置,總長為32m。鋼板樁為LSⅢ型,每根長9m,樁頂高程為-1.5m,樁底高程為-10.5m,在鋼板樁頂部用10mm鋼絲繩拉錨加固,錨向外江出水涵管一側,并在該側邊坡進行削坡減載,以減少鋼板樁的壓力。
5.基坑深井降水
采用鋼板樁后,解決了基坑支護和水平截滲的問題,但仍未能降低地下水位及解決鋼板樁兩側的繞滲問題。為把泵房基坑開挖至-5.35m高程以下,必須將基坑水位至少降到-6.0m高程,才能使基坑保持干燥,故需截斷地下水主要補給源的滲水以及鋼板樁兩側的滲水流。
為此,除采用鋼板樁外,我們還在主泵房基坑左右兩側各均勻布置了4口降水井,口徑為127mm,成井深度為12.0m,井底高程在-14.0m左右,井壁采用127mm套管,井下部的濾水管也用127mm套管加工,外包6層過濾布,用鉆機成146mm的孔,孔內放置套管,四周回填碎米石,底部密封,用揚程為40m的小型水泵從套管內抽水,先將水抽到基坑兩側的集水溝,然后再用水泵排出基坑外。
6.基面處理
2影響建筑深基坑安全隱患因素
2.1地質水文
基坑降水位就是要判斷地下水位的標高情況。在軟土基地,由于軟土的天然含水量,會導致周圍地下水的升高,如果不能在施工進行之前采取有效的地下水控制,有可能會出現涌水、涌砂等情況,影響到基坑周邊環境,更甚者還可能會因為土體失穩而引發工程事故。
2.2地下管線
地下管線是城市賴以生存的重要通道,如果沒能事前探查清楚管線的位置,很容易在施工過程中造成毀壞管線的事故。
2.3周邊建筑道路
道路周邊設施安全作為基坑周邊施工安全控制的重點,必須要進行細致觀測,防止因基坑開挖引起基坑周圍道路或者建筑物的變形和破壞。
2.4施工方案
施工方案作為安全控制的源頭,關系著基坑施工的成敗,因此需在項目施工前對施工工程進行勘察,保證勘察資料的準確性和完整性,并有針對性地編制專項方案,保證工程的安全。
2.5基坑支護
基坑支護是深基坑施工的關鍵,對基坑支護進行監理也是保障整個深基坑安全的環節。我國當前的開挖工程大多統一采用止水效果好、環境干擾少、墻體剛度高的支護。雖然此類支護有不少的優點,但是其過于垂直的鋼筋籠制作在下放不正確時容易引起鋼筋籠卡槽,對維護效果產生干擾。因此針對不同的施工項目需選擇不同的支護進行保護。
3建筑深基坑工程中施工監理操作要點
3.1加強施工前期的監理要點
1)注重選擇基坑工程監管人員。
由于深基坑工程是一項技術含量高、風險大的系統工程。因此也就決定了基坑工程監理人員除了要熟悉和掌握有關國家、行業和地方的相關標準和設計文件外,還必須具備一定的專業知識、組織協調能力以及工程實踐經驗,這樣才能有效處理施工中出現的各種問題,保證監理工作的順利進行。
2)制定詳細的基坑工程監理細則。
監管單位應該對每項實施監管的工程,從工作的流程、控制要點、具體方法等進行詳細的監理細則編制,并用于項目施工過程中的指導,確保各項工作都處于受控狀態,保證工程的順利實施。
3)對基坑工程施工方案進行審查。
在施工之前,監理工程師應該對施工項目的難點進行針對性、正確性的審查。例如,土方開挖的設計是否合理;是否有確保施工安全的應急方案;各部門人員是否能滿足本工程需要等。
4)嚴格把控工程施工的條件。
在工程開工前,監理人員必須要對施工設備、施工方法(施工方案和工藝)、施工材料、施工人員等影響因素進行全面的控制,并重點對工程所需的原材料、半成品的質量進行檢查和控制。
3.2施工過程中的監理操作重點
1)鉆孔灌注支護樁的施工監理。
支護樁在整個施工過程中要承受來自水平方向的壓力,保護著施工的開展。因此要從樁長、樁徑、混凝土強度等方面進行綜合考慮。
2)錨桿施工質量的監理。
對于錨桿施工的監理,一般主要從錨孔、錨桿安裝、灌漿、鎖定四個部分進行監理。首先看錨出的孔是否符合設計要求;其次是檢查孔深和直徑是否滿足設計需要;再次是注漿導管是否能承受注漿壓力;最后要檢查注漿質量是否達到要求,如果達不到要求應采取二次注漿法進行補充,保證質量。而當錨固體達到一定強度后要進行張拉試驗、檢測其強度(質量)。
3)降水井施工質量的監理。
降水井施工質量的好壞對基坑工程的安全有著決定作用,因此要對降水井的井徑、井深、水泵的質量等進行檢查,同時也要注意做好水泵電纜、過濾尼龍網等工作的保護措施,只有確保各方面都滿足設計要求才能投入使用。
4)基坑土方開挖過程的監理。
在進行土方開挖時,必須做好從旁監理工作,加強基坑監理,保證施工方按照施工方案進行合理挖掘;嚴格按照“開槽支撐,先撐后挖,分層開挖,嚴謹超挖”的土方開挖原則;在挖至立柱樁、工程樁時,在樁體周圍均勻、對稱開挖,確保工程樁、立柱樁不被擠壓偏位;土方開挖期間必須嚴格按照要求留設挖土坡度;經常測量和校核坑基邊坡度,避免欠挖或者超挖情況的出現;挖土期間嚴禁重型車輛、機械在基坑邊緣行走,保證基坑邊的安全。一旦基坑周邊環境發生變化或者基坑本身出現變形的情況,應該立即停止土方開挖,并及時通報檢測情況,增加檢測頻率,啟動應急方案,以確保基坑的安全。
3.3施工完成后的操作要點
1)重視施工檢測和驗收工作。
事后驗收是質量控制中最后的補救措施。因此檢測單位必須確定具體的檢測內容,對完成的檢驗批、分項工程等進行檢查評定驗收,并收集和整理好監理過程中形成的文件資料、跟蹤落實驗收過程中提出的需要整改的問題,保證工程的質量。
2)重視事故的處理工作。
對于已經發生的事故,監理工程師必須充分配合處理,及時提出實質性的處理方案,吸取教訓,杜絕此類工程事故的發生。
3)加強對拆除工作的監理。
監理人員必須做好拆撐的監測工作。嚴格限制拆除工作的過早開展,保證拆撐工作按部就班進行。當檢測發現異常時,應立即暫停或減緩拆撐速度,并研究解決對策。
4建議
基坑施工是個隱蔽的工程,因此除了在施工過程中對操作要點進行全方位的監理外,還必須從施工的外部環境入手進行控制。例如,依靠市場的力量,加強監理市場的執法監察,規范和治理監理市場;落實監理工作的崗位責任制,解決監理工程師空掛名的問題;適當提高監理價格,保證監理服務的優質優價;不斷提高基坑工程從業人員的業務水平和工作能力,使之成為一專多能的復合型人才;實行基坑工程專項監理制,保證監理的針對性和科學性等。
中圖分類號:TU198文獻標識碼: A
一、深基坑支護施工中存在的問題
1.1 邊坡修理沒有達到標準
由于施工管理人員的管理不到位或機械的操作人員操作水平不符合要求而造成的,這樣就會出現深基坑的多挖或者少挖的情況。在利用機械開挖后,造成邊坡的表面平整度和順直度不規則,而人工的修理過程中,由于條件的受限,無法達到深基坑的設計標準,這樣就會在的擋土支護后出現欠挖和超挖的情況。
1.2 施工過程與施工設計的差異大
在深基坑支護工程的施工中,經常會應用到深層攪拌樁,而深層攪拌樁的水泥摻量大多不足,這樣就會影響到水泥土的支護強度,嚴重的還會造成水泥土產生裂縫。在實際的施工中,存在偷工減料的現象,在深基坑的設計中會對挖土的程序進行嚴格的要求,這樣可以減少深基坑支護結構的變形,而且還需要進行圖紙交底工作,但是在實際的施工中,為了縮短工期和局部的利益,施工單位不會依照施工設計的要求進行施工,存在著偷工減料的現象。深基坑的開挖是一個空間問題,而傳統而對深基坑的設計依照平面問題進行處理的,而且需要進行平面應變假設,調整支護結構,從而適應開挖的空間的需求。設計和實際的施工存在差距,因此需要引起足夠的重視。
1.3 支護結構整體失穩
在松軟的地層環境中,當基坑平面范圍較廣,就容易致使作為支護結構的板樁墻插入深度達不到預期標準,或者在施工時其對接處的幾何形狀和相互連接情況達不到要求,使得受力支撐位置不恰當,支撐與圍檁系統結合不夠牢固,板樁墻產生位移過大,墻體就會發生前傾或后仰,導致基坑外土體大滑坡,支護結構系統整體被破壞而失穩[1]。
1.4 支護結構平面變形大于可承受限度
由于支護結構平面變形超過上限,或是因為降水而造成周圍土體滑坡沉降,會使基坑的土體發生垂直或者水平的位移。有時,這種變形即使沒有對支護結構本身帶來直接影響,也會對鄰近建筑物或地下管線產生不利的影響,造成建筑物下沉、傾斜、開裂,造成上、下水管、煤氣管、供電和通訊電纜變形、張緊或斷裂等等一系列不穩定的問題。
二、建筑工程深基坑施工現存問題的解決方案
2.1 施工前的全工程把控措施
(1)分析地質勘察報告。施工前應該對工程的地質勘察報告進行認真的分析研究,充分考慮挖土深度范圍之內的不同土質物理性能和地下水位的現狀,特別實在地下水豐水期開始投入施工的項目,同時注重選擇相應的土方開挖、穩定的支護結構以及應對降水的方案。應該事先對基坑支護結構的承載能力的上線進行計算,同時,檢驗基坑周邊環境和支護結構的可承受變形程度。在確定了詳細的施工方案之后要及時對全體參與施工人員進行安全教育和技術安排。
(2)勘察基坑周圍的建筑物。勘察基坑周圍建筑物在深基坑開挖之前是否已經存在傾斜、裂縫、使用不正常等等會對工程造成不利影響的情況,可以通過拍攝現場環境照片、繪圖等手段收集有關資料,有需要時還應考慮邀請有資質的單位對基坑周圍的建筑物進行分析鑒定。對于距離深挖坑邊緣較近的地下管線等等應當事先加固或者采取其他相應的保護措施。
(3)根據實際情況,選擇和確定切實可行的施工方案。根據基坑經過勘探后呈現的實際情況來選擇安全可靠的施工計劃案,并邀請各種專家進行方案評析。對于地質條件并不是非常有利于開挖的地段,比如軟土地基、松雜填土地基,或者開挖坑邊距離周圍的地下管線或者建筑物比較近時,應該盡量選擇排樁或地下連續墻支護結構,避免選擇土釘墻支護結構,并相應的計劃出安全應急預案[2]。
(4)對基坑周圍的場地進行預先硬化處理。對設計開挖的基坑周圍場地周圍的地面預先進行硬化處理,在其中設置完善的排水系統以備雨季大量雨水涌入基坑而導致塌陷,或者滲透到基坑周邊的坡狀土體中,對其結構造成破壞而降低邊坡土體的穩定性。
2.2 在施工過程中的必要控制措施
(1)測量定位與監測控制。測量定位應確保工程的邊線、軸線、標高等數據的精準,同時對周邊的管線和建筑物做好監測記錄,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。同時,對基坑周邊是否會發生沉降進行觀測,以防過量降水造成基坑周邊環境出現沉降開裂。
(2)對具體施工方案的監控。參與施工的全體人員必須嚴格按照報批的施工方案組織施工,未經允許不得任意改變任何細節。如果實在需要進行變更,也需要先匯報審批,再按審批后的方案進行施工。另外,基坑坑頂邊緣不得安置任何土方、材料及設備,特別是會產生振動作用的設備,避免增加坑頂邊緣不穩定處的荷載作用。
(3)對施工全過程的監控。對于采用錨桿支護結構的深基坑建設施工,基坑開挖和錨桿施工應按要求,自上而下、分段分層,但是要做到同時同步進行,以備錨桿施工跟不上土方開挖的進度,形成坑壁暴露進間過長而遭受風吹雨淋日曬等風化作用,這不僅僅易被剝蝕而且容易會增加整個工程的不穩定性。
2.3 全程控制深基坑支護施工的質量
在施工的過程控制中,一旦發現問題需要及時的解決。嚴格的依照施工方案組織施工,在工程的開工前,需要施工人員熟悉當地的施工環境、施工設計的標準以及施工現場的地質條件。在具體的施工中確保施工設計適應施工的現場的情況,施工單位不得隨意的更改設計方案,如果設計方案需要變更,需要經過相關部門的審核,在審核通過之后才可以變更。基坑支護施工單位需要和挖土單位進行密切的配合,依照分層分段開挖和分層分段支護的原則進行施工。在深基坑的施工中,對于施工的順序和施工的工藝要嚴格的依照設計的要求進行,嚴格的遵守“開槽支撐,先撐后挖,分面開挖,嚴禁超挖”的原則。在具體的施工中盡量的減少土體的擾動。而且需要縮短開挖卸荷載后基坑的暴露時間,需要合理的進行基坑的開挖,對稱和均勻開挖,并且充分的考慮土體開挖過程中移位的可能。在深基坑的開挖中,防止出現對支護結構的碰撞、擾動基地原土的情況。在施工中出現異常的情況需要停工,及時的查找原因,并且采取補救措施。在深基坑開挖完工后,需要建設單位組織勘查、質檢和監理,嚴禁基坑的長時間的暴露。
2.4 選擇適合的土方支護結構
在建筑深基坑施工中,采用什么樣的支護結構也是非常重要的。當土方開挖之后,要想減少土方機械施工對邊坡穩定性的影響,必須要采取一定的支護措施。對邊坡進行支護的形式主要有土釘墻、錨桿樁和水泥攪拌樁等幾種,每種支護結構和形式都有其特點,也都有其適用的范圍。應該根據建筑工程所在地的地質條件,考慮到整個工程的規模和性質等因素,采用既能夠保證邊坡穩定,又能保證工程經濟效益的支護結構。
三、結束語
深基坑建設是當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現質量等問題,對整個建筑工程的施工過程都會產生不容忽視的負面影響。因此,在建筑工程施工之前,務必要做好深基坑周邊環境的勘探和隱患排查工作工程,以保證工程的順利高效進行。
Abstract: with the rapid development of China's national economy, because of the high-rise building of deep foundation pit supporting project for cost, time limit and building the surrounding environment has great influence, deep foundation pit supporting the safety of the project construction and management to cause the attention of people.
Keywords: deep foundation pit; Support; Construction management
中圖分類號: TV551.4 文獻標識碼:A文章編號:
近幾年,隨著我國高層與超高層建筑的數量飛速發展,解決高層建筑的深基礎施工的安全問題也越來越引起人們的關注。根據對近年來的事故統計中來看,坍塌事故已成為高處墜落、觸電、物體打擊和機具傷害之后的第五大傷害,而且由于塌陷事故造成的死亡人數排在第一位。分析其主要原因在于深基坑工程工程的設計不合理,施工不當,管理不完善等諸多方面。因此,作為施工管理人員需要從深基坑工程安全方面入手,提出解決方案以避免事故的發生。
一、我國當前深基坑工程中發展現狀
近幾年經過工程實踐的篩選,形成了適合于不同地質條件和基坑深度的經濟合理的支護結構體系。主要有:攪拌樁支護,土釘墻支護,柱列式灌注樁、排樁支護,內支撐和錨桿支護,鋼板樁支護,地下連續墻。水泥土攪拌樁和土釘墻是我國目前的5m以內,后者乃至10m以內的深基坑工程首選的支護形式,土層條件好時,15m左右基坑亦經常使用。前者既能擋土又能擋水,后者較多地應用于地下水位較低或者地下水位能夠被疏干降低的場區。而土釘墻可以單獨使用,也可以與其它支護型式聯合使用。因此這也促使土釘墻支護結構成為了現如今深基坑工程中的采取的主要技術措施。
二、深基坑工程中存在的問題
深基坑工程設計可以說是一項復雜的系統工程,需要具備和掌握土力學、地質學和結構力學等多方面的學科知識,加上豐富的施工經驗,才能因地制宜的設計支護的圍護方案和管理辦法。目前,我國的建筑工程建設正處于大發展時期,目前存在的問題主要包括以下幾個方面。
1擋土墻的穩定性較差
在淺基坑6m內的擋土墻主要采用重力式水泥攪拌樁,以此作為圍護是較為成功的,所以,很多單位以此作為深基坑的圍護結構。但是,在這種情況下即便是采用也必須考慮地質條件、施工質量和周圍環境。如果上述的條件不允許,則有可能會發生擋土墻的嚴重移位,使工程樁會向中心發生移位,形成開裂或者傾斜。
2現場管理不完善
深基坑工程設計必須在遵循設計原則和方案的基礎上來進行,目前一些施工單位盡管有自己的設計方案,但為了節約,就會設計的比較粗糙,或是降低工程造價,隨意調整支護結構,對施工中的深基坑實行對外承包,自行管理,引起基底土隆起,造成了圍護的塌陷,帶來了重大損失。
3在深基坑內不降水的情況下開挖土方
深基坑一般在超過6m的情況下,地層的基土一般是淤泥質粘土層,并有很多的薄層粉細砂層,這種情況下的地下水呈現較強的滲透現象,如果不進行降水,土體將發生滑動現象。
4基坑周圍的堆載過多造成塌方事故
深基坑周圍的堆載不能超過10~20kN/mm,但由于施工現場的狹窄,一些管材和鋼筋堆積在基坑周圍,這樣就增加了擋墻背后的土壓力,造成基坑的失穩現象。
三、深基坑的施工技術和管理
1深基坑的施工技術
由于深基坑施工過程中存在諸多的不確定因素,比如地質情況的變化造成之前設計的支護不能滿足現實施工的需求,噴錨網支護如果遇到流沙或者軟土層,這樣穩定性也就較差,如果不及時采取新的措施,開挖就會造成塌陷事故。另外,施工未能達到支護設計要求,加上監測部門的反饋信息有誤或者信息反饋不及時,施工過程中沒有定期觀測深基坑內的沉降量和位移量,再有對所測的資料還沒有進行及時的分析和研究,并制定相應的有效應急措施就繼續進行深基坑的支護安裝,施工單位依然按照之前的設計方案來進行。
深基坑內經常會遇見地下水,如果不及時排水,則會嚴重影響支護安裝的安全,如果排水會對周圍的環境帶來不利,這也是地下水處理過程中的矛盾現象。如果這兩者不能很好地處理和協調,則容易發生工程事故的發生。深基坑周圍的支護只是臨時性支護,如果圍護的不當也可能會帶來事故的發生。在深基坑的錨噴錨桿支護中,如果錨桿頭懸掛重物也會形成支護的失效。
2深基坑的施工管理分析
深基坑的現場管理的環境存在較大的復雜性,如果管理人員缺乏足夠的重視,或者是施工的質量監控體系不完善,也會給施工工作帶來不利,則嚴重影響了施工的質量。例如:在注漿法施工中,由于注漿的壓力沒有達到設計的要求,這樣就會嚴重影響錨桿的抗拔力。在錨噴支護中,更改錨桿長度和孔徑,灌注材料不達標或者不合格,護坡樁樁長的插入深度不夠,錨拉力不夠等等,這些現象如果不能及時的加以監管和控制,也易出現人員傷亡事故。
四、深基坑安全施工管理的幾點建議
1深基坑工程設計的管理
深基坑工程的設計方案直接影響到支護工程的成敗,所以,支護設計方案要遵循安全可靠、技術可行、經濟合理的原則。我國的深基坑施工起步較晚,支護的設計相對還存在諸多的現實問題。據資料統計顯示:有很大比例的施工事故是由于施工技術原因造成的,分析主要原因在于設計科學的指導,存在一定的盲目性,荷載的取值存在問題,支護方案的選擇不當,還有一些無證掛單現象等等。所以,在這種情況下,深基坑工程的設計人員必須熟練掌握相關的專業理論知識,熟悉本地的水文地質狀況,結合周圍建筑和環境的基礎上,進行合理有效的基坑支護設計。作為工程管理人員在深基坑工程施工之前要認真審核施工方案,使每一道工序都能按照既定的程序合理有效的來展開。另外,深基坑工程的設計方案要選擇較為有經驗的設計單位和人員來設計。
2施工組織設計的審定
深基坑的施工組織設計是有效指導施工的重要文件,如果盲目照搬其他施工單位的設計方案。沒有按照具體的工程施工來進行組織設計,或者設計的簡單潦草,這樣基本上沒有任何指導意義。所以說,對于施工的管理部門來說,監理人員需要對施工單位提交的組織設計進行認真的審核,并提出修改意見,如果存在問題,應及時地督促修改完善,并按照程序的要求進行申報,批準后才允許施工。其中,監理部門審核的主要內容表現在以下幾個方面:施工平面圖、基坑開挖方式、監測布置、基坑的支護和降水措施等等。
3質安方面的管理
施工質安方面的管理指的是在施工過程中做好施工材料的檢驗工作。首先,對于所用的材料必須有出廠的合格證書,并送檢合格以后才能允許使用,堅決杜絕不合格材料的用于工程中。其次,工程施工的管理需要從技術和安全入手,讓一些責任心強、專業技術過硬的人員來實施施工過程的管理工作,并建立以項目經理為核心的安全監管服務體系,明確安全職責,并簽訂相關的安全責任書。再次,要做好安全意識的教育工作,樹立“安全第一、預防為主”思想理念,不斷強化施工人員的安全責任意識,并落到實處。最后,對深基坑工程施工過程中的一切安全隱患要明示掛牌,時刻提醒施工人員注意安全,對于一些常見的質量隱患或者容易出現問題的地方,要提前預防或者制定相關的避免措施。
4實現信息化施工過程管理
深基坑的支護設計施工是在考慮諸多影響因素的前提下進行的理論工作,但是,具體的可行性與否還是需要經過實踐的檢驗,如地質條件的相符性;施工中支護的變形情況還需要通過監測和管理來進行。所以,對于施工過程投入一定的資金進行施工的監管才能取得良好的施工效果,這樣也保證了施工的安全性。在有些情況下,由于深基坑的支護移位或者失衡,引起周圍建筑的傾斜或者沉降,這些也都需要具體的監測來證實。而監測的結果只是施工單位對于施工過程中的一些問題或不足提供信息反饋,并使之及時的調整施工方案,這就是深基坑工程中的動態設計與施工過程的信息化。
中圖分類號:TU97文獻標識碼: A 文章編號:
一.前言
深基坑支護之所以存在的目的就是為了保護高層建筑的穩固性,具體的作用就是通過為高層建筑的地底承擔擋土、截水的任務從而保證坑底穩定,能夠承擔必要的施工荷載,保證地下結構工程的順利全面施工。深基坑支護結構是為了保證施工順利,所以在施工期間搭建的臨時支擋結構,但是并不能因為它是臨時結構而小瞧它,它的型號的選擇、工程的計算和施工正確與否,對施工的安全、工期、經濟效益有巨大的影響,是保證高層建筑施工順利的關鍵技術之一。同時基坑支護水平的好壞也決定著工程建設周圍環境的好壞,包括地表建筑的安全性和地下管道和工程設施的安全。
二.深基坑工程的主要內容分析
1.測定坑底處的巖土,從而進行工程勘察與工程調查。具體來說就是確定坑底巖土的參數與地下水參數; 測定坑底周圍的建筑物,周圍地下埋設物的具體情況,了解建筑物周圍道路等工程的建設和工作情況,并依據測定的信息對它們隨著地層能夠進行位移的限制做出估算分析,為建筑物的建設提供可靠的參考消息。
2.支護結構設計。包括擋土墻圍護結構(如連續墻、柱列式灌注樁擋墻)、支承體系(如內支撐、錨桿)以及土體加固等。支護結構的設計必須與基坑工程的施工方案緊密結合,需要考慮的主要依據有:當地經驗,土體和地下水狀況,臺壩四周環境安全所允許的地層變形限值,可提供的施工設施與施工場地,工期與造價等。
3.基坑開挖與支護的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工組織設計與實施。
4.地層位移預測與周邊工程保護。地層位移既取決于土體和支護結構的性能與地下水的變化,也取決于施工工序和施工過程。如預測的變形超過允許值,應修改支護結構設計與施工方案,必要時對周邊的重要工程設施采取專門的保護或加固措施。
5.施工現場量測與監控。根據監測的數據和信息,必要時進行反饋設計,用先進的信息化來指導下面的施工。
三.高層建筑工程深基坑支護施工中存在的問題分析
1.土體物理力參數難以選擇和確定
深基坑支護結構的安全性能的好壞很大程度是受所能承受的土體壓力大小影響的,但是在實際工程中由于地質情況變化無窮,存在很多的不確定性,這使得要選擇一個適宜的土體物理力參數來精確計算實際土體壓力,以目前的技術來看還是一個大難題,尤其內摩擦角、含水率和粘聚力這三個重要參數在深基坑開挖后更是一個可變值,這樣就提高了準確計算支護結構實際受力的難度。除此之外,土體物理力學參數的選擇還受支護結構形式及施工工藝等因素的影響。
2.對基坑土體取樣不夠完全
設計前對地基土層進行取樣分析是深基坑支護結構設計的必要步驟。由于地質情況變化無窮,隨機取得的土層樣本不可能準確地反映土層的真實情況。故支護結構的設計并不能完全符合基坑的實際地質情況。
3.基坑開挖后的空間效應考慮不夠周密
大量的深基坑開挖實例表明:基坑的四周朝內側發生水平位移,且常常是中間比兩邊大,這種情況使得深基坑邊坡失穩,故深基坑開挖還存在一個空間的問題。
4.理論計算受力與實際受力不符
在很多實際工程中,設計人員按極限平衡理論來確定安全系數及設計計算支護結構,這從理論上講是絕對安全的,但這樣會加大支護結構的建設成本,且不一定就完全適應工程;而有的工程雖然選擇規范中較小的安全系數來設計支護結構,但卻能滿足實際工程的要求。
四.高層建筑施工過程中深基坑支護的設計與選擇
一個基坑支護工程的能否成功,設計是很關鍵的。在深基坑所發生的事故中,由于設計原因造成的大約占了近一半的比例,由此可見設計的重要性了。具體要求如下。
1.主持設計的人員必須具備較高的專業知識,還要有豐富的支護設計的實際經驗,對所要施工的地點的水文地質的特點要把握準確,對周邊環境要熟悉。綜合以上情況設計出科學合理的支護施工方案。
2.在設計選用深基坑支護結構時,應優先選擇與工程基礎樁相同類型樁作為基坑支護結構,若是本工程的基礎樁采用的是鋼筋混凝土灌注樁,那么基坑支擴結構也要最好采用這種樁型,不過它的尺寸可適當選用較小一點的,目的是為了節約進場成本。
(一)如果基坑比較深而圍護樁布置允許的情況下,就要使用兩排支護樁,因為用這樣的方式,它的力學性最好并使兩排樁和樁頂部的圈梁組成鋼架結構,而樁間的砂石也與支護樁一起受力,這樣就可使基樁的配筋量有所減少,從而降低了成本。
(二)如果圍護樁必須達到防滲的需要時,而基坑的深度又小于七米,且回填土中又多是較碎的磚瓦時,就不適合使用水泥攪拌樁,而應該選用水泥注漿。北方地區,如果基坑較深,又有粘土,則可使用鋼筋混凝土樁加錨桿支護形式,而其他地區一般采用大直徑鋼筋混凝土灌注樁,樁頂加鋼筋混凝土圈粱,轉角處加斜支撐。
(三)如果建筑的地基土是淤泥,而基坑又比較深時,則一般采用鋼筋混凝土地下連續墻。如果工程造價較高,則可選用大直徑兩排鋼筋棍凝土灌樁,中間加水泥攪拌樁,這各支護方式可防滲,又具有很好的力學性。總之,在選用圍護樁時應設計多種方案,結合現場實際,考慮施工條件和土質水文情況,來選擇最切實際的支護方式。
3. 在對高層建筑工程深基坑開挖時要遵循以下原則:自上而下,分層開挖、先撐后挖以及嚴禁超挖,在此基礎上也要確保施工的連續性,確保基坑支護的暴露時間最少
4.相關人員在平整場地、修整坡面或者清理坑底需要使用機械設備時,要保持處于機械的回轉半徑之外,如果是在其內,必須停止機械工作,待調整好確認安全之后再進行施工。施工時如果離電纜線的距離是1m 之內必須嚴禁土方機械設備的運作。在機械設備使用過程中堅決不能對其檢修,修整時,確保停機在最低位置,懸空的部位墊土。
5.挖掘機施工時,要在機械設備的性能的規定條件下工作,對開挖的深度以及高度都不能超過機械設備本身。
五.結束語
深基坑支護技術在中國的巖土工程中一個古老而又年輕的領域,我國環境的復雜性和多樣性,對基坑技術的發展是一個挑戰也是一個契機,說是挑戰,在面對這些復雜的地質環境時只有不斷地想辦法才有可能把工程建設成,說是契機,在這一次次的想法子中,我們的技術不斷的得到了進步。未來,只要把握好了方向,找到了突破點,再結合我國巖土的特性,基坑支護技術在中國將會得到突破性的發展,就目前我國基坑支護技術發展的現狀,再綜合其未來發展的趨勢,擺在我們面前的問題還有很多很多,相信在各界共同努力,不斷追求的精神下,深基坑支護技術在未來一定會得到新的發展和質的突破。
參考文獻:
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[3]歐順成 探討高層建筑工程深基坑支護施工技術 [期刊論文] 《城市建設理論研究(電子版)》 -2011年21期
[4]張偉 有關高層建筑工程深基坑支護施工技術研究 [期刊論文] 《城市建設理論研究(電子版)》 -2012年9期
[5]錢中華 高層建筑深基坑支護施工技術研究 [期刊論文] 《城市建設理論研究(電子版)》 -2012年12期
中圖分類號: TU74 文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言
隨著經濟社會的發展,地鐵已經成為我國許多城市不可缺少的交通設施。而地鐵深基坑工程具有開挖難度大、費用高、降水困難及周圍環境影響大等特點,它已經成為地鐵建設中的一大難題。深基坑工程質量的好壞,直接影響到基坑工程的造價和安全。深基坑施工對保護周邊建筑的安全具有重大的經濟效益和社會效益。因此,在新時期,伴隨著城市化建設步伐加快,加強對城市地鐵的施工技術管理和風險控制,對完善城市的交通網絡,保證地鐵系統的運行安全具有十分重要的社會經濟意義。
二、地鐵深基坑施工技術要點控制
1.基坑圍護支撐體系
(一)地鐵深基坑支護方式包括地下連續墻+支撐、圍護樁+支撐、土釘+噴射混凝土等支護形式,受場地限制一般采用圍護樁+內支撐的支護體系,根據土體側壓力、地下水位情況確定圍護樁類型、樁徑及間距。圍護樁施工一般采用沖擊鉆、旋挖鉆、全套管回轉鉆、人工挖孔等工藝。沖擊鉆、旋挖鉆對地質條件比較苛刻,在砂卵石、軟土地層中成孔難度較大,且噪音大、污染環境、工藝落后,很難在市區施工中推廣,全套管回轉鉆成孔速度快,精度高、污染輕,適用于所有地層,是目前圍護樁施工中值得大力推廣的先進工藝。
(二)鉆孔灌注樁施工完成后,進行冠梁處土方開挖施工,土方開挖采用挖掘機或裝載機直接將土方裝車運走,開挖至設計冠梁底標高后進行冠梁及磚擋墻施工,冠梁以上土方開挖采用自然放坡形式。待擋墻施工完畢后對擋墻背后采用粘土回填并夯實至地面。冠梁施工前需將鉆孔樁樁頭鑿除,清洗、調直樁頂鋼筋,冠梁主筋應與樁頂錨固筋焊接,以保證結構的整體性。
(三)深基坑鋼管內支撐體系是保證深基坑穩定關鍵因素,根據土體側壓力值確定鋼管直徑、管壁厚度等參數。角部支撐由于受力復雜是內支撐體系控制的關鍵環節,為防止角部支撐滑動應安裝防滑裝置。在基坑開挖過程中充分利用“時空效應”,鋼支撐的安裝和預應力的施加應控制在12h以內。施工中應作到隨挖隨撐,防止開挖深度與鋼支撐架設不匹配造成基坑監測值變化異常,影響基坑穩定。
2.土方開挖及其施工要點控制
基坑開挖按照“分層分段開挖,隨挖隨撐,開挖與支撐結合”的原則,采取豎向分層、縱向分段的措施開挖,及時支撐,減少圍巖土體暴露區域和時間。基坑開挖中設置集水槽,集水槽隨開挖隨加深,將基坑中積水及時抽出,保證土方開挖無水作業。
土方開挖采用豎向分層、縱向分段拉槽、橫向擴邊的原則,每1層每1段土方施工中,在橫斷面跨中開中槽,由車站東端開始沿縱向挖掘;由中槽向兩側開挖面進行開挖作業。中槽的大小首先要滿足挖掘機回轉棄土的要求,同時要盡可能多地保留兩側土體,以支撐圍護結構,減小對周邊環境的擾動,并滿足鋼支撐施作要求。中槽開挖至4m后架設鋼支撐,然后橫向擴邊拓展,挖至鉆孔樁附近時人工配合,以免機械開挖破壞圍護樁。當放坡開挖至坡腳線附近運輸車輛無法進入時,將采取多臺挖機接力倒運開挖;局部位置無條件作業的,可用坑內挖機將土方裝至提升料斗內,再用行軌龍門將其吊。
(一)土方開挖過程必須嚴格接照技術方案設定的順序分段分層開挖,嚴格做到開挖一層、支護一層,上層未支護完,不得開挖下一層,并且做到不得在大雨天開挖施工。
(二)根據鋼支撐位置確定基坑豎向分5層開挖,每層開挖至鋼支撐下50cm。開挖完成及時安裝鋼支撐,按設計要求預加軸力后方可繼續開挖;第5層開挖至設計坑底標高以上20~30cm時進行人工清底,以控制好基底標高和防止土層擾動。
(三)土方開挖前必須先放邊坡線 ,土方開挖中必須隨開挖進度放出開挖邊線,以便及時控制開挖深度及邊線,避免超挖或開挖不足。
(四)坑底人工的清土、基坑邊角部位和樁邊機械開挖不到之處的土方應配備足夠的人工及時清運至挖機作業半徑范圍內,及時通過挖機將土方挖走,避免誤工。
(五)基坑開挖尤其是最底一層開挖中必須特別小心,避免挖斗碰撞基樁,在各層開挖中均應避免挖機直接碾壓樁頭,若挖機無法避開密集的樁頭時,需先截掉部分樁頭。
三、地鐵深基坑風險管理與控制
建設、規劃、勘察、設計、施工、監理、第三方監測等單位組成深基坑施工風險管理體系的基本單元。根據深基坑風險來源分為客觀風險和主觀風險,主觀風險包括各參建單位風險管理不到位,如由于前期拆遷影響造成后期工期壓力較大,出現盲目搶工;設計環節對區域地質條件認識不足;監理單位技術力量和同類工程管理經驗薄弱;施工單位施工和技術管理不到位等。客觀風險包括復雜地質、水文條件,周邊管線及建筑物對深基坑施工造成的影響。
1.嚴格控制施工設計
設計階段應保證現場勘察資料的真實性、完整性,設計意圖應充分結合現場實際具有可操作性,如有的設計單位為了提高基坑的穩定性,采取加密鋼支撐、底撐換撐設計方案,造成施工階段實施難度較大,現場可操作性差,反而對深基坑的穩定性造成了潛在安全隱患。施工方案的編制和審核是降低深基坑風險的另一個關鍵因素。方案編制階段應充分考慮周邊管線對深基坑造成的潛在影響并采取相應的措施。
2.科學進行項目決策
地鐵深基坑工程的復雜性已遠遠超出任何一個專家的知識領域或一種專業的專家群,而是需要技術、管理、財務、環境等一大批相關的不同領域的專家群體。利用群體決策支持系統可最大限度的發揮各決策人員的作用,增強決策結果的可信度,提高決策效果,幫助管理人員“做正確的事情”,將工程總體風險值壓縮在合理的范圍之內。
3.建立完善的深基坑風險監控體系,實現風險控制程序化
建立深基坑風險評估、分級、變形指標、風險預警控制體系,嚴格按程序進行風險控制,實現風險控制科學化、程序化。在設計階段根據深基坑周邊環境和基坑深度進行風險評估及分級,確定變形臨界值,對風險進行量化。在施工階段根據基坑變形監測情況及時通過監測平臺預警,根據預警響應程序參建各單位采取措施,對防止事故發生起到了一定的積極作用,這套風險管理體系應在地鐵行業大力推廣。
4.施工條件的具備是工程順利實施的前提。重要部位和環節施工前,對技術、環境、人員、設備等相關條件是否滿足工程質量和安全生產要求的檢查驗收,成為有效規避或減少安全質量事故的有效措施,近來采取對重要部位和環節進行分類,并按制定的檢查要素,組織施工前條件驗收成為風險控制的重要手段。城市地下空間項目是在已有城市基礎設施具備的環境中實施,項目的本身往往又是多個分項組成,而分項目實施的順序,對地下工程來說,決定了項目設施的成敗和功效,具有十分的重要的意義,控制分項目實施的步驟也是風險控制的重要因素。
四、結束語
地鐵深基坑工程難度大,基坑安全控制極為重要。深基坑工程應選擇合適的支護形式和降水方式。在施工過程中,基坑開挖要嚴格按照設計進行,同時密切關注周圍地表沉降、圍護樁水平位移等監測監測數據。良好的施工安全風險管理體系為深基坑工程的順利進行提供保障。加強其施工技術管理和風險控制具有十分重要的意義。
參考文獻:
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隨著城市經濟建設的發展,土地資源越來越緊張,尤其是一線城市,這種現象尤為突出。為了緩解這種現狀,開展的地下施工也越來越多。為了有效避免基坑工程施工事故,合理選擇基坑支護優化方法已成為工程建設必不可少的重要環節。
在深基坑工程中,一個合理的支護方案既能保證安全,又能節約成本。對深基坑支護方案的優化,工程技術人員和科研工作者在不斷的探索和嘗試當中,從最初的經驗分析法到近代的數學理論、數值分析法,現已將越來越多的科學方法應用于深基坑支護優化當中。
1.深基坑支護優化方法
1.1定性分析法
定性分析法即根據工程經驗對支護方案進行比選,從而判斷出對于某一個特定的深基坑工程的一個或幾個相對最佳的開挖支護方案。這種方法需要有豐富的工程經驗,需充分了解各種支護型式的優缺點、適用范圍以及與基坑相關的一切工程信息。根據深基坑支護優化選型的依據,可按流程圖1進行優選。
1.2經驗加權評分法[1-3]
在深基坑支護中,對于A、B、C、D、E等幾種方案往往很難判斷哪一個方案更優越。因為每一種方案都有其特點,有的比較經濟,有的施工速度快,有的對環境影響小,有的安全度高。而這些方面又很難直接進行量化的對比,便給方案比選帶來一定的困難。比如在北海地區,土釘墻支護與樁錨體系誰更適合使用,從理論優化上講,主張應盡可能地采用土釘墻方案。但往往進行方案優選的目的是在激烈的市場競爭中取得合同,這里便涉及到業主的思維定位問題。在實際運作時,就有可能會因業主認為“土釘墻不如樁錨體系可靠”而失去合同。為了解決上述問題,可采用比較方便的經驗加權評分法進行方案比選。我們知道,評價一個方案優劣的主要依據是可靠性、造價、施工難度、工期、環境影響以及對其它工序的影響等兒個方面,對此,可以得到下表1所示的經驗加權評分表,其中Xij代表i方案在j指標下的得分,ωj為方案確定人對j指標與其它指標相比時的權重。
這種評定方法所得到的評價結果的正確性主要取決于方案評審人評分的結果是否科學、準確與可靠。其核心問題是「Xij和{ωi}的確定方法,{ωi}需進行考慮后才能決定,一般條件下ω1≥ω2≥ω3≥ω4≥ω5≥ωn,具體情況視實際工程而定。
1.3層次分析法[4-7]
層次分析法(Analytical Hierarchy Process,簡稱AHP法)是美國數學家A.L.Satty在20世紀70年代提出的一種定性和定量分析相結合的評價方法。深基坑支護系統是一個相當復雜的系統工程,影響因素眾多,其設計必須滿足安全性、經濟性和可行性這三個基本要求,對于市區內工程,環境保護及文明施工也是十分重要。層次分析法就是根據支護方案的基本要求選擇指標,構造層次模型,通過確定評定原則構造判斷矩陣;然后對層次單排序、總排序來評價支護方案的優劣性的方法。
1.4模糊綜合評判法[8-10]
假設有n種支護方案,以來表示;影響支護方案的因素有m個,以U={u1,u2,…,um}來表示,其影V={v1,v2,…,vn}響程度不同,因此它們的權重也不一樣。綜合評判是V上的一個模糊子集B={b1,b2,…bn},其中bj(j=1,2,…n)反映了第j種評判vi在綜合評判中所占的地位,綜合評判依賴于各個影響因素的權重,它是U上的模糊子集A={a1,a2,…,am},其中ai(i=1,2,…m)是第i個影響因素的權重。模糊綜合評判法就是根據模糊映射和模糊變換理論,建立從U到V的模糊映射f,并由模糊映射f誘導出的模糊關系確定模糊矩陣R(單因素評判矩陣),然后通過模糊運算B=A?R得到綜合評判B,最后根據最大隸屬原則優化出最佳支護方案的方法。
此外,隨著人工神經網絡廣泛應用于工程實踐,神經網絡評價法也引入了深基坑支護方案優化中,為深基坑支護方案優化提供了新的途徑。
2.結束語
隨著社會的發展,深基坑防護對整個城市的經濟建設日益突出。可以預見,
隨著各種科學計算方法不斷涌現,且在計算機技術日新月異的今天,傳統的深基坑防護技術將會得到完善和提高,新穎的深基坑防護技術也將會不斷呈現。
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中圖分類號:TU74文獻標識碼: A 文章編號:
經濟發展速度如此迅猛,引發建筑行業的高速發展,在內,國家對于深基坑工程復合支護施工的技術已經熟知一二,并且在建筑的底層構建施工當中已經大量的使用,取得了一定的成效。但是,由于深基坑工程復合支護施工的結構較為特殊,因此,對于深基坑工程復合支護施工的技術施工需要一定的探索和深入研究,才能夠確施工技術的提升和結構的完好。
一、深基坑復合支護的類型與特征
深基坑工程復合支護的類型多樣,其中大致可以分為以下幾類:
樁排性結構
樁排性結構又可以分為:稀疏樁排、連續樁排、雙排樁以及組合式樁排,它主要的功能就是建立其共同受力的結構形式。這樣的樁排機構有較為良好的防滲透的效果,并且在建立起的時候較為的方面,更適合用于比較深的基坑當中,此外,不僅有防滲透的效果,還有防止泥土的效果,這樣在一些土質較好的基坑中就可以利用泥土來進行土供的修筑,這樣就能夠達到基坑支護的目的。
(二)構筑地下連續墻結構
地下連續墻對地層要求極低,能夠適用于任何的基坑的深度,此外,還能夠連接支護和主體從而增大其作用力,減少成本的投資,另外還能夠減少對環境的影響和交通帶來的不便。它的主要功能優點是具有極強的抗彎能力和防滲透性以及整體效果優良等作用,已經成為深基坑和高邊坡主要的建構方式。在連續墻中放置鋼筋等材料能夠加強支擋力度,最大限度地提高地下連續墻的使用。
(三)加固型的結構
加固型的結構也可分為四種類型,漿加固法、注水泥攪拌樁加固法、高壓旋噴樁加固法以及插筋補強法。一是漿加固法是利用水泥漿和化學溶劑加入到泥土當中,使其中改變化學的物理方式,讓泥土增強凝聚度和硬度;二是注水泥攪拌樁加固法,主要是利用水泥的硬度使滑坡的松質土質進行強化加固,讓其保持平衡穩定性,它的功能是能夠在施工的過程當中不污染環境質量,并且在投資方面極低且防滲透能力較強;三是高壓旋噴樁加固法,由于這樣的要求對水泥的要求較高,且強度比單純的水泥攪拌厲害的多,因此需要用高壓對泥土施加壓力,這樣能夠提高土地的粘性度,就能夠獲得較強的土質,達到加固地基的目的和構建防滲透墻;四是插筋補強法,主要是通過土體排插入一定的鋼筋,這樣就能夠形成一個復合的共體進行加固,這樣的方法可以提高結構的強度和剛硬程度,并且減少變形的發生,增強整體的穩定性的效果。
二、主要施工方法
探析深基坑工程中的復合支護施工技術的施工方法也可以分為以下幾大類:
(一)釘子釘入法
這個方法主要是依靠釘子釘入土地并將周邊的空隙進行全密的焊死,這樣就能夠防止土層泥土進入錨管當中,并在焊接的過程當中對土層空隙進行全方位的焊死,這樣就能夠防止釘子因為振動而導致脫落。
(二)打孔定位
主要在前期的施工過程當中將已經挖好的每層標高用空設置竹簽插入,并用線連接起來,標注出土層的標高位置,在設計好三腳架并對孔進行土釘打入,這樣就能夠正確的定位打孔的位置了。
(三)鋼筋鋪設
運用鋼筋網片進行與墻壁間的固定,這樣就可以不會讓網片隨之的晃動,此外加強對鋼筋的捆綁并與下一層鋼筋進行緊密的連接,這樣就能夠加強鋼筋壓在鋼筋網片上而達到固定的效果。
(四)攝入注漿填充
對注漿的漿進行攪拌均勻并隨時進行填充,在注漿的開始或者是中途停止以及注漿完畢之后應該及時對于管路的清洗,這樣能夠有效地在泥土墻上改變其物理的結構性質,增強墻壁的粘合度和堅硬程度。
三、現場管理施工技術的控制措施
在深基坑工程復合支護施工的過程當中,一定要對現場管理進行一定的監管和檢查,才能夠有效的保障的深基坑工程復合支護施工技術的正常運行。
加強管理和控制體系制定。
在進行對的深基坑工程復合支護施工的技術的實施過程當中,對于建筑工程師來說是個相對嚴重復雜且嚴密的工作,在現在,很少的施工現場會專門安裝觀測等專業的儀器設備,大部分都是采用雙控法來進行施工的控制,因此,這樣的現場施工存在明顯的不足之處,假如發現重大的疏漏,那么就會造成重大的建筑事故,甚至導致更加嚴重的質量性事故的發生,因此,現場的管理和控制對于施工現場來說是特別的重要,這也成為建筑的保質保量的重要手段之一。因此,的深基坑工程復合支護施工的現場管理當中必須建立一個較為完善的管理控制制度,將整個幾方面來進行控制面分布,如第一是控制材料設備;第二是張拉設備;第三是控制操作;第四是控制雙向回復等等;這樣才能夠保證的深基坑工程復合支護施工的技術在現場實施的過程中完好實行。
加強對原材料的控制
如今在的深基坑工程復合支護施工技術的實施工程當中,避免不了對于原材料的購買和控制,因此對于那些諸如線、鋼筋、水泥等等一系列必要的原材料進行管理用途控制之外,還得對其進行質量的分析和掌握,要求按其標準化的原材料進行購買和檢查,必要時應該安排一定的時間對原材料做定期的抽查,這樣能夠排除質量的低下,加大的深基坑工程復合支護施工的技術實施的可行力度。
加強對張拉應力的控制
在現場的施工工程當中,應該以千斤頂油壓表讀數進行標準的衡量,這樣對張拉的設備有著一定的關系,能夠在實際的運用當中測出張拉力與壓力的實際比值,從而測量出實際應力的損失量,這樣就能夠更加精確的減少誤差,得出更正確的測量結果。
四、結束語
在我國的發展過程當中,基坑工程技術越來越成為建筑行業當中的重要組成部分,特別是深基坑工程復合支護施工的技術的開發研究,已經成為建筑工程較為重要的施工探索。因為,如今的基坑的安全與質量上的保障已經影響著高層建筑的結構性與安全性以及持久性,因此,基坑的復合支護工程要確保其質量的提高,才是整個技術上的保障,才能夠成為深基坑工程復合支護施工的技術的核心力量,因此總結基坑的復合支付的類型與作用,從而達到其運用的一般方法,繼而深入對現場管理制度的完善和控制,才是本文研究探討的意義所在。
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