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      復(fù)雜環(huán)境下深基坑支護設(shè)計及施工關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

      2022-02-21 00:54:55曹宇峰
      科技信息·學(xué)術(shù)版 2022年3期
      關(guān)鍵詞:支護設(shè)計深基坑

      曹宇峰

      摘要:近年來,我國的城市化進程有了很大進展,城市建筑工程建設(shè)越來越多。深基坑工程的支護設(shè)計和施工是深基坑工程能否順利建造的關(guān)鍵性環(huán)節(jié),在地下水位高的粉土粉砂易塌地層和周邊環(huán)境復(fù)雜條件下確定適宜的深基坑支護形式以確保基坑及周邊環(huán)境安全顯得尤為必要?;诖?,本文首先分析了支護結(jié)構(gòu)設(shè)計,其次探討了施工關(guān)鍵工藝,以供參考。

      關(guān)鍵詞:粉土粉砂;深基坑;支護設(shè)計

      引言

      隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市人口密度的不斷增加,城市有限土地資源供應(yīng)越來越緊張,高效開發(fā)和利用地底下的空間,是新時代城市規(guī)劃建設(shè)的重要研究、發(fā)展方向。開發(fā)地底下的空間,興建地下工程,就涉及深基坑工程,而深基坑工程中基坑支護的選型直接影響工程經(jīng)濟效益、施工進度、施工安全及周邊環(huán)境的安全。

      1支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

      1.1設(shè)計難點

      (1)基坑周邊均為市政主干道,管線較多,西側(cè)存在既有建筑物,基坑支護等級為一級,對土體變形要求嚴(yán)格。(2)勘察資料顯示,基坑開挖深度范圍內(nèi)填土層及淤泥層較厚,部分地段其厚度達16.3m,土層工程力學(xué)性質(zhì)不良,自穩(wěn)能力極差,易受擾動。(3)地下水豐富且埋深較淺,滲流穩(wěn)定性差,地下水控制較難。

      1.2深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則及計算方法

      深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計主要以破壞后果嚴(yán)重程度,將支護結(jié)構(gòu)劃分為三個安全等級。對于支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形,對基坑周邊環(huán)境及地下室結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重的安全等級定性為一級,破壞結(jié)果與影響一般的安全等級定性為二級,破壞結(jié)果與影響不嚴(yán)重的安全等級定性為三級。深基坑支護結(jié)構(gòu)一般采用承載力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)進行設(shè)計與驗算。目前主要采用有限元法進行深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算,這種方法可以有效的計入施工過程各種因素的影響,并在確保深基坑支護結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的情況下,將支護結(jié)構(gòu)最大限度進行優(yōu)化,讓整改深基坑支護結(jié)構(gòu)更加合理與經(jīng)濟。

      1.3深基坑工程支護結(jié)構(gòu)體系選型

      鑒于基坑四周均有建(構(gòu))筑物,環(huán)境較復(fù)雜,結(jié)合基坑大小、開挖深度,工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件,施工設(shè)備、技術(shù)條件和季節(jié)氣候等綜合條件,以及支護結(jié)構(gòu)體系施工造價等因素,經(jīng)過比選、優(yōu)化,最終選定SMW工法樁+局部內(nèi)支撐支護方案,具體比選方案如下:(1)放坡開挖:優(yōu)勢是造價低,施工便捷、進度快;劣勢是開挖土方量較大,穩(wěn)定性和安全性差;適用于場地開闊,土層較好,周圍無建(構(gòu))筑物、地下管線等,安全等級三級的基坑,一般放坡高度≤5m。本項目場地、土層、周圍環(huán)境、基坑深度均不滿足,不選用。(2)土釘墻:優(yōu)勢是造價低,施工便捷、穩(wěn)定可靠;劣勢是土質(zhì)要求高,工期緊需投入較多設(shè)備;適用于非軟土土質(zhì),安全等級二、三級的基坑,基坑潛在滑動、場內(nèi)有建(構(gòu))筑物和重要地下管線不適用;項目場內(nèi)四周有建(構(gòu))筑物不滿足,不選用。(3)重力式水泥土擋墻:優(yōu)勢是造價低,施工較方便、進度較快;劣勢是穩(wěn)定性和安全性較差;適用于淤泥質(zhì)土,基坑深度≤7m,安全等級二、三級的基坑;本項目土層地質(zhì)不滿足,不選用。(4)拉伸鋼板樁:優(yōu)勢是二次利用率高,造價較低,施工方便,工期短;劣勢是擋水性較差,懸臂抗彎能力較弱,開挖后變形較大;適用于懸臂支護<4m,安全等級二、三級的基坑,懸臂支護≥4m需設(shè)置內(nèi)支撐,下部嵌固端需進入穩(wěn)定土層,否則容易傾覆;本項目基坑深度、擋水性及四周環(huán)境均不滿足,不選用。(5)SMW工法樁:優(yōu)勢是施工噪聲小,安全性和穩(wěn)定性好,防水與支護相結(jié)合,H型鋼可回收降低造價;劣勢是較深的基坑需配合多道錨索或內(nèi)支撐;適用于軟土和地下水較豐富場地,安全等級一、二級的基坑。凡是適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場合都可使用,沿海區(qū)域或地下室豐富的區(qū)域使用較多。因為本項目土質(zhì)、水位、周圍環(huán)境等均適用,且H型鋼可回收,造價相對排樁和連續(xù)墻較低,所以選用。

      2施工關(guān)鍵工藝

      2.1施工準(zhǔn)備階段

      樁基礎(chǔ)工程的施工前,需要先對其施工場地加以全方位的勘察探測,為制訂施工方案提供重要信息數(shù)據(jù),同時也為成樁質(zhì)量的把控提供有力的保障。在施工作業(yè)前需要選取適宜的施工設(shè)備,并進行工藝試樁。由于高層建筑體的樁基礎(chǔ)一般為密集的群樁,所以,在成樁機械設(shè)備入場前,需要認(rèn)真落實好現(xiàn)場準(zhǔn)備工作,保證施工場地足夠平整。此外,在施工準(zhǔn)備階段,還需要落實好沉樁階段的工作,尤其是在灌注樁成樁環(huán)節(jié),成孔以后再進行鋼筋籠的放置,然后澆筑混凝土,以此形成灌注樁。

      2.2內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)施工

      施工混凝土內(nèi)支撐時,先將基坑土體開挖至某道內(nèi)支撐梁設(shè)計底標(biāo)高以上10cm位置,然后采用人工方法清除支撐梁范圍內(nèi)的土體至支撐梁底標(biāo)高以下2cm處。此時人工整平梁底部區(qū)域再行支撐底模板和側(cè)模板,底模板和側(cè)模板均采用1.5cm厚的竹膠板,側(cè)模需要再采用鋼管斜撐和對拉螺栓進行加固處理。在標(biāo)高放樣時,還需要進行起拱預(yù)拋高,這是因為混凝土梁在自重作用下會產(chǎn)生下沉,起拱預(yù)拋高形成類似預(yù)應(yīng)力的狀態(tài)抵消拆模后的下沉,增強其穩(wěn)定性。圍檁與內(nèi)支撐、地下連續(xù)墻可靠連接,采用吊筋將圍檁與地下連續(xù)墻連接,內(nèi)支撐在格構(gòu)柱節(jié)點處進行加腋,格構(gòu)柱在梁底增加承托板,保證支撐梁受力均衡。

      2.3管理原因

      熟悉設(shè)計檢查制度、技術(shù)審批制度、安全教育制度、技術(shù)檢查驗收制度、材料檢查制度等實施前的制度,與深基坑支護結(jié)構(gòu)的安全性密切相關(guān)。如果基坑暴露時間過長,基坑外附加荷載、堆載過多,坑外土體裂縫沒有及時處理,雨季排水不好,現(xiàn)場安全措施針對性差,執(zhí)行操作人員安全自我防護意識不強,特殊操作人員操作資格未嚴(yán)格控制,都會破壞基坑的安全性與穩(wěn)定性。

      結(jié)語

      綜上所述,高層建筑基礎(chǔ)埋深較大,施工面積廣,基坑開挖的土方工程量較大,對施工技術(shù)要求十分嚴(yán)格,因此,選擇合理的開挖及支護方案,是保證基坑工程安全質(zhì)量的重中之重。建設(shè)單位要結(jié)合工程實際,加大對深基坑支護技術(shù)的研究和應(yīng)用,確保建筑工程項目建設(shè)質(zhì)量和施工進度,促進建筑行業(yè)的有序發(fā)展。

      參考文獻:

      [1]李娜.地下連續(xù)墻在深基坑支護中的應(yīng)用[J].山西建筑,2016,42(21):72-73.

      [2]李娜.超高層建筑深基坑支護設(shè)計優(yōu)化[J].工程與建設(shè),2016,30(3):384-386.

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