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关键词:土钉支护;设计;施工;现场监测
1前言
深基坑支护设计与施工是目前城市高层建筑施工的重点和难点,有不少建筑工程由于深基坑支护的失误,导致重大经济损失并延误工期。因此,在经济合理的前提下,确保深基坑支护工程的安全可靠,已成为当前城市建设中的一项重要课题。
土钉墙支护造价便宜,工期短,在10m左右的深基坑中大量的应用。某饭店深基坑采用土钉墙支护,通过设计、施工的控制以及在正常使用和雨季中的监控、处理,确保了基坑的安全。
2工程概况
某饭店总建筑面积6.1万m2(见图1),钢筋混凝土框架抗震墙结构,主楼16层,设有二层地下室,基础东西长258m,南北宽51m,筏板基础,基底标高-6.400m/-8.300m/-11.660m。地面标高为-0.350m~-0.790m,基坑开挖深度为6.030m~10.950m。
根据地质勘探报告揭示场地内基坑支护影响范围内岩土层主要为①填土层1.3~2.6m;②粘质粉土0~2.5m;③砂质粉土1.6~5m;④粉质粘土0.3~6.3m;⑤粉质粘土、粘质粉土、砂质粉土、粉砂4.8~11.7m。
场区内实测三层地下水,第一层上层滞水水位埋深0.80~3.00m,第二层潜水水位埋深5.80~8.50m,第三层潜水水位埋深25.40m。
基坑北侧临城市主干道,基坑南侧为住宅小区(6F),东侧为学校(3F)。
3基坑支护设计方案
根据现场实际情况,综合考虑安全、经济、场地条件、周边环境及施工工期等因素,采用土钉支护支护方案(见图2)。地质勘探报告揭示场地地下水位较高,实际开挖中自然地面下1.0m左右见水。
3.1基坑降水
考虑到保证地下室干燥施工作业,采用大口径管井抽水的降水方案,降水井布置在离开挖线1.0m处。基坑最深处底面标高为-11.66m,考虑将地下水降至基底下1.0m以下。沿基坑四周布管井83口,井距8.0m左右,在基坑内部局部集水坑处布置渗井。
降水井深度约11~16m;降水井孔径为φ600,全孔下入水泥砾石(砂)滤水管,管底封死,管外填滤料。滤料的规格2~4mm,滤料填至孔口以下2m,上部回填粘土封至孔口。
3.2土钉支护
出于地下结构施工操作空间的需要,基坑侧壁与地下结构外墙之间的肥槽为0.8m(见图3)。
Ⅰ区土钉墙高度6m,坡度1:0.2,布置4排土钉,采用Ф16HRB335钢筋,水平间距为1.5m,土钉长3m~6m,孔径110mm,排距1.5m。
Ⅱ区土钉墙高度11.66m,坡度1:0.3,布置7排土钉,采用Ф20HRB335钢筋,水平间距为1.5m,土钉长5m~9m,孔径110mm,排距1.5m。其中第二排采用7-Φ5预应力锚杆,长度14m。
土钉墙边坡面层挂Φ6.5@250×250钢筋网和1Ф16@1500横向压筋。
4土钉支护施工
工艺流程如下:基坑降水施工土方开挖至土钉标高下50cm土钉成孔杆体支放注浆坡面修正铺设钢筋网喷射混凝土重复工序至基坑底基底排水沟,基底施工。
土钉墙施工随土方开挖进行,基坑边坡原则上分段分层开挖,采用“中心岛”开挖方式,即先沿基坑边线开挖出10m宽条形护坡作业面。
土方开挖至土钉设计标高下0.5m后,采用机械成孔,孔径110mm,并对孔深、孔径、倾角进行控制。成孔后及时插放钢筋,并注浆。土钉杆体采用水灰比为0.5,P.O32.5普通硅酸盐水泥浆注浆,在一次注浆完成2.0h内进行二次补浆,并将孔口封堵。
喷射砼施工采用分段进行,同一分段内喷射顺序按照自下而上施工。面层喷射100mm厚C20细石混凝土,混凝土配合比为水泥:砂:石=1:2:2。
5施工监测
基坑支护工程监测内容为:土钉墙顶部水平位移观测;基坑周边沉降观测;地下水位监测。
5.1地下水位监测
5月10日项目开工,到6月22日降水井施工完毕连续抽水后,水位基本维持在8m左右,不能满足施工的要求。经过分析,增加Ⅱ区水泵数量、调整水泵抽水深度后并昼夜抽水,使水位下降到开挖面1.0m以下。
5.2基坑位移监测
土方开挖前测定基坑坡顶水平位移、沉降位移初始值;坡顶水平位移、沉降监测点沿基坑坡顶边线设置,间距约30m;土方开挖过程中,每日监测一次。沉降观测的基准点设置在基坑开挖影响范围之外市政道路上。
水平位移的观测采用视准线法,以南侧基坑水平位移监测为例(见图4),在要进行位移观察的基坑槽壁上设一条视准线,并在该视准线两端基坑影响范围之外设置两个工作基点A、B,分别作为主站点及后视点,然后沿着该视准线在槽壁上分设若干观测点,直接在读数尺读出测点的位移。
开挖到设计深度,通过对水平位移监测数据分析,Ⅰ区6m深的基坑坡顶最大水平位移10mm,基坑顶部的侧向位移与开挖深度之比1.7‰,Ⅱ区11m深的基坑最大水平位移接近30mm,基坑顶部的侧向位移与开挖深度之比小于3‰,满足设计提出的监测值控制标准要求坡顶位移的警戒值30mm。以南侧基坑水平位移监测为例,变形发展见正常位移变形曲线(图5)。
6雨季中出现的危机情况和处理措施
7~8月北京地区进入雨季,夏季雨水天气给施工带来了不便和影响,随着几场暴雨的来临,危及边坡支护
安全的险情不断出现。
6.1危机情况
基坑边坡锚钉和面层喷射混凝土已施工完,在坑壁局部出现了出水点和悬挂水。基坑东侧边坡坑壁出水点水量逐步加大并迅速形成涌水和涌砂现象,东侧1~A轴到1~E轴土体局部塌方,紧临基坑5m的艺术学校院内侧出现裂缝。
南侧临住宅小区基坑支护变形超过警戒值,地面最大裂缝65mm(图6),实测南侧12#、13#观测点水平位移75mm,最大沉降位移170mm。水平位移变形发展见雨季位移变形曲线(图5)。
基坑西、北两侧场地条件较好,全部进行了硬化处理。从观测数据分析,开挖到设计深度,基坑坡顶水平位移在雨季中变形稳定。
6.2危机处理
对于坑壁局部渗水,在基槽四壁增加泄水孔,孔深0.6m,高度距槽底0.8m,间距2m。在护壁中插入周边带孔眼的包网塑料排水管,把局部渗水通过暗埋在土钉坡面内的塑料排水管引入基坑周边排水沟及集水坑中,利用水泵及时抽排,加快边坡粉土层排水固结。
基坑东侧1~A轴到1~E轴采取分级支护,首先把高2.5m,宽4.0m的土卸除,在-7.0m位置增加一排7-Φ5预应力锚杆,长度16m。
基坑南侧12#、13#观测点变形最大的位置延长到临近观测点,即11#~14#观测点之间近100m范围内边坡角堆土卸荷,堆土3.0m高,3.0m宽。在基坑南侧-3.0m位置增加一排7-Φ5预应力锚杆,长度16m。
按上述措施进行施工和危机加固处理后,对整个基坑及邻近建筑物的位移进行了跟踪监测,各观测点均处于稳定状态。同时对基坑开挖后,地面裂缝的开展情况进行了跟踪监测,各观测点的裂缝均处于稳定状态。
6.3原因分析
6.3.1经过现场复查,基坑东侧艺术学校院内离基坑水平距离6.5m,埋深3.5m,沿基坑分布两条污水管道,从南往北走向,将土体在垂直方向切成两段。院内雨水排入污水管道,污水管道不畅通,雨水渗入土体,致使东侧1~A轴到1~E轴基坑失稳,土体下滑。对本工程基坑周围地下管线埋设情况掌握不准确,场外来水影响了基坑的稳定。
6.3.2基坑南侧临住宅小区绿化带,坡顶距现状围墙2.0m。实测场地高差:场内比场外低0.5m。雨水渗入土体,基坑深度范围内的粉细砂地层,加上中间粉质粘土隔水层,影响半径小和渗透系数小,降水难度大,影响了基坑的稳定。
6.3.3基坑西、北两侧场地条件较好,全部进行了硬化处理。通过对水平位移监测数据分析,开挖到设计深度,基坑坡顶水平位移在10mm以内,变形稳定。说明水源远近是影响基坑稳定的主要因素。地表水渗入土体造成坡体土层的力学性能指标严重下降和坡体水压力增加。
7结论
7.1实践证明[2]:土钉墙支护结构对水的作用特别敏感。土的含水量的增加不但增大土的自重,更为主要的是会降低土的抗剪强度和土钉与土体之间的界面粘结强度。后者是土钉能够起到加固和锚固作用的基础。
7.2基坑施工监测和动态设计对土钉墙支护结构非常重要。本工程南侧基坑水平位移在雨季发生较大变化后,根据实际情况及时对设计作出必要的修改,取得了很好的效果,避免了倒塌事故。
参考文献:
【关键字】土钉支护技术,深基坑,应用研究
一、前言
现今国内的高层建筑中土钉支护技术应用的很广泛,也是高层建筑的施工重点。很多的建筑工程由于土钉支护技术的失误,结果造成了巨大的经济损失,同时也是建筑工程的工期延误。所以,在建筑工程中,我们应当确保深基坑的安全性和质量,这就需要我们采用土钉支护技术进行深基坑的施工。土钉支护技术的造价较低,施工方法简便,同时工期较短。本文主要通过对土钉支护技术在深基坑中的设计、施工以及检测和在雨季中的处理对策等内容进行分析,从而保证建筑工程的质量和安全。
二、工程概况
笔者所在公司负责某市的一座综合楼,该楼的建筑面积是9.5万平方米。全部采用钢筋混凝土框架结构,该楼有22层,并且有地下室,基坑开挖的深度为9米。通过地质勘查报告可以知道,影响场地基坑支护影响的岩层包括填土层、粉土、黏土、粉砂等。粘土没有钻穿,现场测验有两层地下水,第一层地下水的深度是2到12米,第二层地下水的深度为14米。深基坑东临城市主干道,西侧是住宅区,北侧是一宾馆。
三、基坑支护设计方案
通过现场的地质勘查情况,同时还考虑到工程的安全、经济以及周边情况等因素,对于该工程,我们可以采用土钉支护技术和护壁桩两种施工方案。同时通过地质勘查报告,可知,该场地地下水位较高,因此实际开挖地下3米左右就可以见到地下水。。
1.基坑降水
为了使地下室能够干燥作业,我们使用12口径的管井进行抽水,将降水井安置在距离开挖线1米处,考虑到可能将地下水降到基底一下1米处,因此要在基坑周围布置82口管井,每口管井的距离为八米,在基坑内部布置渗井。降水井的深度为13米左右,将管底封死,同时在管外填上滤料。
2.土钉支护
由于地下结构施工对空间的要求,因此基坑侧壁和地下结构外墙之间的水槽为0.8米,同时土钉墙的高度应该为12米,土钉墙的坡度大约为1:0.2,同时还布置8排土钉。使用20HRB335型号的钢筋,保持水平间距在1.5米。土钉的长度为5米到九米,孔径是110毫米,排拒是1.5米。同时在第二排要采用预应力锚杆,长度为15米。
四、土钉支护施工技术
1.土钉支护工艺原理
土钉支护技术就是在依次开挖基坑土方而形成的坑壁中,通过采用机械进行钻孔,从而将土钉放到孔内,然后向孔内注入混凝土,然后在挂上钢筋网,最后喷射混凝土面层结构,这样就使其形成共同支撑的结构体系,经过这样的施工,一直到挡墙支护完全。
2.工艺流程
首先是基坑降水施工,接着是土方开挖至土钉标高下50cm,然后是土钉成孔,接着是杆体支放,接着注浆,接着坡面修正,接着铺设钢筋网,然后喷射混凝土,然后重复工序至基坑底,最后基底排水沟。
3.基底施工
对于土钉墙的施工,必须要根据开挖来进行,对于基坑的边坡一般应该按照分层分段开挖的原则进行开挖,采用中心岛的开挖方法,也就是说,首先将基坑沿线挖出10米左右宽度的护坡作业平面。将土方开挖到土钉标高一下0.5米处,同时采用机械成空方式,孔径大约为110ram,同时还要控制好空的深度、孔径以及倾角。在成孔以后,要迅速的向孔内插放钢筋,同时进行注浆。土钉杆体的水灰比为0.5,用普通硅酸盐水泥浆进行注浆。在第一次注浆完成后两个小时内,进行第二次注浆,同时要将孔口进行封堵。对于喷射砼施工,我们分段进行在统一分段内,喷射的顺序为自下而上。
五、施工监测
1.地下水位监测
从6月21日项目开工到7月17日,对降水井施工完毕并进行连续的抽水后,必须要保持水位在十米左右,可以达到施工的标准。
2.基坑位移监测
在进行土方开挖之前,要对基坑坡顶的水平位移以及沉降位移进行测定,得到原始值。水平位移很沉降位移的监测点沿着基坑坡顶的变现布置,距离为三十米。在进行土方开挖时,要每天检测一次。将沉降监测点布置在深基坑开挖可能影响范围内的市政道路上。对于水平位移,我们采用视准线法,就是说在需要进行位移监测的基坑槽壁上布置一条视准线,并且在改线两端深基坑可能影响的范围内设置两点A、B,将他们作为监测的主站点和后视点。接着就沿着改线在槽壁上设置几个观测点,就可以直接在读数尺上读出位移。
六、雨季中出现的危机情况和处理措施分析
7到8月间,该地区就进入了雨季,雨季给深基坑施工带来了很多的不便和影响,同时伴随着暴雨的来临,边坡支护的安全就面临很大的挑战。
1.危机情况的出现
在基坑的边坡锚钉和面层喷射混凝土施工完以后,在坑壁的局部就出现了一些出水点,同时在基坑西侧的边坡坑壁上,出水点有不断加大并进而形成涌水或者是涌砂的现象。同时在西侧的土体局部的变形变大,有些观测点点的水平位移达到75ram,沉降位移达到90mm。在基坑的北侧和东侧的情况要好一些。通过我们的观测数据分析可知,土方开挖到预先设计的深度,基坑边坡的水平位移相对比较稳定。
2.处理措施
对于坑壁局部渗水,在基槽四壁增加灌水孔,孔深0.6m,高度距槽底0.8m,间距2m。在护壁中插入周边带孔眼的包网塑科排水管,把局部渗水通过暗埋在土钉坡内的塑料排水管引入基坑周围排水沟及集水坑中。利用水泵及时抽排,加快边坡粉土层排水固结。
基坑东(3—1)轴到(3—7)轴采取分级支护.首先把高2.5m.宽4.0m的土卸除。在-7.0m位置增加一排预应力锚杆,高度16m。
按上述措施进行施工和危机加固处理后,对整个基坑及邻近建筑物的位移进行了跟踪监测。各观测点均处于稳定状态。同时对基坑开挖后,地面裂缝的开展情况进行了跟踪监测,各观测点的裂缝均处于稳定状态。
3.情况分析
通过现场的勘查,基坑西、北两侧场地条件较好,全部进行了硬化处理.通过对承平位移监测数据分析,开挖到设计深度,基坑坡顶水平位移在10mm以内,变形稳定。说明水源远近是影响基坑稳定的主要因素,地表水渗入土体造成坡体土层的力学性能指标严重下降和坡体水压力增加。
七.结束语
土钉支护技术在深基坑施工中的应用十分广泛,对于深基坑施工具有重要的意义。
参考文献:
[1]张晁 郑俊杰 辛凯 土钉支护技术在软土基坑中的应用 (被引用 18 次) [期刊论文] 《岩石力学与工程学报》 ISTIC EI PKU -2002年6期
[2]陈东 黄博 刘兴旺 曹国强 土钉墙支护技术在杭州某深基坑工程中的应用 (被引用 5 次) [期刊论文] 《岩土工程学报》 ISTIC EI PKU -2006年z1期
[3]孙丽梅 张玉敏 高明涛 鞍山东方大厦深基坑土钉支护技术 (被引用 13 次) [期刊论文] 《探矿工程-岩土钻掘工程》 ISTIC -2007年2期
[4]杨文侠 王松泉 朱彦鹏 土钉支护技术在黄土地区深基坑支护中的应用 (被引用 11 次) [期刊论文] 《甘肃科学学报》 ISTIC -2003年4期
[5]赵乃志 刘丹 张敏江 姚静 复合土钉支护技术在深基坑工程中的应用 (被引用 2 次) [期刊论文] 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 ISTIC PKU -2007年3期
[6]吴忠诚 汤连生 廖志强 刘晓纲 颜波 深基坑复合土钉墙支护FLAC-3D模拟及大型现场原位测试研究 (被引用 10 次) [期刊论文] 《岩土工程学报》 ISTIC EI PKU -2006年z1期
【关键词】深基坑,施工技术,支护施工,分析探讨
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
前言
在建筑工程施工过程中,为保证房屋建筑基础及地下室的正常施工和周围建筑物、地下管线不受损害,需对地面以下开挖的土体所进行的一系列勘察、设计、施工和检测等工作,统称为深基坑工程。作为建筑施工过程中的一个重要组成部分,确保深基坑的施工质量具有重要意义。
二、深基坑施工技术要点分析
1、转变传统深基坑工程设计理念
我国的深基坑技术经过长时间的不断实践和发展,已经取得了一定的成效,初步摸索出变化支护结构实际受力的规律,为建立健全深基坑支护结构设计的新理论和新方法打下了良好的基础。但对于深基坑支护结构的实际设计和施工方法仍处于摸索和探讨阶段,到目前为止,我还对于支护结构的设计上还没有统一的标准和规范。还沿用一些传统的计算理论,从而造成计算结果与实际工程施工中的受力差别较大,在很大程度上增加了支护结构的不安全性,因此我们应彻底改变传统的设计观念,逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系,从而促进我国深基坑工程的健康发展。
2、重视变形观测, 并注意及时补救
深基坑支护结构变形观测的内容包括:基坑边坡的变形观测、及周围建筑物及地下管线变形观测等。通过对监测数据可以及时分析并及时了解土方开挖及支护设计在实际应用中的情况,分析其存在的偏差便可以及时的了解基坑土体变形状况以及土方开挖影响的沉降情况还有地下管线的变形情况等。对设计中存在的偏差,在下部施工中及时校正设计参数,对已施工的部位采取恰当的补救和控制措施,为此,要求现场变形观测的数据必须准确、可靠、及时,要求变形观测人员严格按照预定设计方案精心测量、认真负责,保证观测质量。如果在实际测量中确实发现异常情况,就需要即时研究采取措施以防止其恶化。而一旦出现大的变形或滑动,立即分析主要原因,做出可靠的加固设计和施工方案,使加固工作快速而有效,防止变形或滑动继续发展。研究和应用已有的基坑工程行业的和地区性规范以及当地的工程经验。对于重大复杂的基坑工程目前国内采用专家论证的形式,对保证工程安全、降低造价是有效和现实的一种方法。
3、深基坑过程的信息化
基坑工程实施阶段必须采用信息化施工,实时跟踪监测基坑支护结构和地下水治理系统的工作性状以及周围环境的动态变化,并及时采取有效应变应急措施,确保环境安全。基坑工程施工过程中必须进行监测,制定切实可行的详细的监测方案,并通过监测数据指导基坑工程的施工全过程。
三、建筑基坑支护施工技术探讨
1、逆作法技术
逆作法技术,主要是指在地下室基坑周围预先安置若干混凝土钻孔灌注桩或人工钻孔桩,在此基础上,逐层向下开展施工工作。就目前来说,逆作法工程施工技术是建筑基坑支护施工中比较先进成熟的施工技术。它采用平行立体操作的方法,对气候环境依赖性较小,能够充分的利用地下空间,最大限度的缩短工程期限。土方开挖和上部施工交替进行,很大程度上降低了由上部荷载造成土体持力层的压力。一般来说,在建筑工程基坑较大的情况下,要优先考虑逆作法技术施工,这样一来,能够使地下室的结构主体得到充分的利用,最终实现支护目的。但是,在使用逆作法技术时,其支撑位置的设置会受到一定的限制,使建筑工程开挖工作变得复杂。
2、土钉和复合土钉墙
土钉在加固和锚固建筑施工现场土体的杆件中发挥着重要的作用,一般来说,土钉墙包括加固后的原位土体、密排的土钉、防水部分和混凝土喷射表层等。土钉主要凭借土体受力变形时产生的被动粘结力或摩擦力来发挥支护作用。
建筑基坑支护施工局限于场地的大小,不利于进行放坡,当建筑基坑附近有可供施工利用的土体,施工区域的地下水位较低或给排水条件好的情况下,应采用土钉和复合土钉墙支护施工技术。土钉和复合土钉墙支护技术变形小、施工方便、对周围环境影响小、工作量小、节省原料、工程工期短等优点。区域地下水位以上或经过降水处理之后的砂土粉、质土、粘土等土体较适合采用土钉和复合土钉墙支护技术。
一般来说,土钉和复合土钉墙具体的施工过程是:首先,在工程施工的土体中进行预制钻孔。其次,在其中嵌入钢筋,然后采用低压或高压灌浆对土体进行水平孔灌浆,如果属于擦用重力灌浆则进行倾斜孔灌浆钻孔灌浆,如果施工需要,要进行二次高压灌浆,保证土钉的承载力。最后,将钢筋网片覆在表层,进行混凝土工作喷射,分层开挖土方。
3、排桩支护技术
在建筑基坑支护施工技术的应用中,桩排支护技术是其中较为常用的技术。桩排支护技术主要利用混凝土灌注桩或钢桩支撑施工土体,在土体的内部安置支撑构件或锚杆配合桩体对土地进行支护。一般来说,在具体的建筑工程中,应该根据工程施工的实际情况灵活选用内撑式支护结构、锚杆式支护结构、悬臂式支护结构和拉锚式支护结构等。在进行排桩支护时,对于钢桩来说,其承载力高,能够二次利用,但成本相对较高;而混凝土灌注桩具有施工方便,布置简单,造价经济等优点,在施工中应用较广。
在建筑施工过程中,应用排桩支护技术,一般来说,根据施工沉桩的方式,钢桩预制桩可以分为单独打入法钢桩和围檩打入法钢桩。根据施工成孔的类型,灌注桩可以分为干作业成孔灌注桩、套管成孔灌注桩和泥浆护壁钻孔灌注桩。混凝土灌注桩对钻孔质量、钢筋放置、混凝土灌注等要求较高,在工程施工时注意桩位偏差、桩底余渣、桩身完整性等情况的监测。而预制桩则要桩身挠曲度、位置、桩身表面缺陷、桩的尺寸等情况进行监测。建筑基坑施工中,使用排桩支护技术的工程,要等支护工作施工完成之后,才可以进行开挖工作。如果排桩处于的含有地下水土层时,一定要采用适当的隔水、止水措施,确保施工现场基坑内部和周围建筑的安全。在建筑基坑深度过大的情况下,要采用排桩和锚杆相结合的支护方式,在排桩墙上安置锚杆以增强土体承载力。
4、放坡开挖技术
通常,按照规定的角度对建筑基坑支护结构进行放坡施工,就是我们平时所说的放坡开挖。在建筑基坑支护施工技术中,放坡开挖技术经济方便。该技术在工程施工过程中需要许多挖好的土方,如果建筑工程所处的位置地下水位较低、给排水条件好、使用范围较广、地质条件优越,那么在项目工程中实施放坡开挖对周围的建筑物就不会造成较大的影响。
在具体的项目工程实施中,必须结合具体的施工情况选择恰当的类型。在工程放坡开挖时如果边坡太大,很可能会导致土体不稳,引起土体塌方;相反,若是边坡的坡度过小,那么就会导致施工人员的工作量增加和土体空间的浪费,还会给周围建筑物埋下安全隐患。所以,在建筑基坑支护施工中,要高度重视边坡的大小。
四、结束语
深基坑是整个建筑工程施工的重要内容,加强对施工技术的控制,严格采取合理的支护措施,并做好基坑的排水施工,有助于提高整个工程的安全性和稳定性,也有助于提升工程质量,实现较好的社会经济效益。
参考文献:
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[4]宋楠桥梁深基坑施工技术探讨[期刊论文] 科技创新导报2010/34
关键词:土钉墙;建筑工程;深基坑支护
目前,随着我国建筑工程技术的越来越完善,作为深基坑工程施工过程中的主要应用技术,基坑支护技术也取得了显著地成效,我国的基坑支护结构方式主要分为:钉墙支护、地下连续墙支护、锚杆支护、搅拌桩支护。在建筑过程中,对深基坑进行科学的设计和选择,同时采用适宜的支护技术,能够大大降低基坑深挖施工过程中对邻近结构物的影响,及降低施工过程中的风险。所以,建筑施工质量提升必须有深基坑支护技术的支持。本文根据深基坑施工特点和实际操作,对比较多的深基坑支护施工技术―土钉墙施工技术进行了深入的研究和探索。通过该技术的应用,可全面提升工程建设的整体质量。
1 土钉墙支护深基坑的作用
1、应力传递与扩散作用
当荷载增大到一定程度后,边坡表面和内部裂缝己发展到一定宽度,此时坡脚应力最大。这时下层土钉伸入到滑裂域外稳定土体中的部分仍能提供较大的抗力,土钉通过其应力传递作用,将滑裂面内部应力传递到后部的稳定土体中,并分散在较大范围的土体内,降低应力集中程度。在相同的荷载作用下,经过检验:被土钉锁加固的土体在内部的应变水平比其他素土边坡土体内的应变水平要降低了很多,这种情况带来的优势就是对开裂区域的形成与发展产生了明显的阻碍效果。
2、箍束骨架作用
土钉与同作用,土钉自身的刚度和强度以及它在土体内的分布空间所决定的,它具有制约土体变形的作用,使得复合土体构成一个整体结构。
3、坡面变形的约束作用
在坡面上设置的与土钉连成一体的钢筋混凝土面板是发挥土钉有效作用的重要组成部分。面板提供的约束取决土钉表面与土的摩阻力,当复合土体开裂扩大并连成片时,只有开裂区域后面的稳定复合土体产生摩阻力。
4、分担作用
在复合土体内,土钉有较高的抗拉、抗剪强度和抗弯强度,当土体进入塑性状态后,应力逐渐向土钉转移。当土体开裂时,土钉分担作用更为明显。土钉内产生相应的弯剪、拉剪等复合应力,于是就会导致土钉体外裹浆体碎裂、钢筋屈服的结果。
2 土钉墙施工技术在建筑工程深基坑支护中的应用
1、钻设钉孔。选用土钉成孔的方式进行基坑支护作业,其成孔工具为洛阳钻机,将其孔径设置为80毫米,深度应确保其超过土钉长度100毫米,成孔倾角为15度。每钻进1米,并进行倾角地测量,避免偏向等情况的出现。
2、土钉安装。与本工程基坑土钉墙支护设计需求相结合,进行土钉的制作,确保其长度在设计长度以上。每隔1.5米进行一组土钉的设置,选用搭焊连接的方式进行土钉连接,焊缝高度控制在6毫米,把土钉在成孔作业后设置在孔内。
3、注浆。选用孔底注浆法进行土钉墙基坑支护注浆作业,其作业流程为在孔底插入注浆管,确保管口与孔底之间距离200毫米,注浆管应同时进行注浆与拔出作业,确保注浆管底能够在浆面以下,确保注浆过程中可以顺利从孔口流出,并将止浆阀设置在孔口,选用压力注浆的方式进行施工,确保水泥浆强度为M20,注浆压力控制在1到2Mpa之间。
4、挂钢筋网并与土钉尾部焊牢。选用钢筋网进行土钉墙面施工,将其间距定为200毫米,在坡面上通过人工的方式进行绑扎钢筋的作业;搭接坡面钢筋的长度需在300毫米左右,随后顺着土钉长度方向在土钉端部两侧进行短段钢筋的焊接作业,同时在面层内将相近土钉端部通长加强筋进行连接及焊牢。
5、安装泄水管。土钉墙基坑支护的泄水管制作应选用用PVC管作为主要材料,泄水管长度必须在450毫米以上,并在管附近进行钻孔作业,孔数应控制在5到8个,随后在管外侧进行尼龙网布的包裹作业。泄水孔纵横距离定为2米,布置形状为梅花型并确保安装的牢固性。
6、复喷表层混凝土至设计厚度。选用喷射混凝土方式进行土钉墙施工,其设计强度必须在C20左右,其厚度应控制在80毫米。第一,选用干拌方式,混合料搅拌时必须遵循相应的配合比进行施工,混凝土喷射施工过程中根据实际情况,可以将水泥重量为5%喷射砼速凝剂掺加到里面。在开挖土方、修坡施工后,及时完成土钉锚固作业,结束焊接钢筋网施工后,必须及时进行喷射混凝土作业。选用分层喷射的方式,由下到上的方式进行喷射混凝土作业。第一层喷射厚度应控制在4厘米到5厘米之间,确保其不出现掉浆现象后,进行第二层混凝土再喷射作业,直至其厚度符合设计规定。
3 土钉墙施工技术的质量控制
在建筑工程中,土钉墙深基坑支护施工技术作为一个重要组成部分,在我国高层建筑中的应用依然不够成熟。今后施工单位还需要加大技术水平的提升,使高层建筑的安全性和稳定性得到有力保障。
1、护筒中心和桩中心的偏差不能超过5cm,埋深不能低于1m,泥浆的比重最好控制在1.1~1.2,孔底沉渣的厚度不能超过15cm;钢筋笼安放位置准确,钢筋连接满足规范要求;水下浇筑混凝土施工需要连续作业,保证导管埋入混凝土内深度不小于2米,速度适宜,避免堵管或钢筋笼上浮,同时桩头超灌1米。灌注桩混凝土养护完成后,按照相关规范和设计要求进行质量检测,确保质量合格。
2、土层锚杆在开挖的深基坑墙面或者尚未开挖的基坑立壁土层钻孔,在达到要求的深度后再次扩大孔的端部,一般形成柱状。实施锚杆支护技术施工,主要将钢筋、钢索或者其它类型的抗拉材料放入孔内,然后灌注浆液材料,令其和土层结合成为抗拉力强的锚杆。这样的支护技术能够让支撑体系承受很大的拉力,有利于保护其结构稳定,防止出现变形,同时还具有节省材料、人力,加快施工进度。
3、在深基坑支护完成后的施工期间,无坑壁坍塌问题出现,通过仪器对周围建筑物进行监测,无明显的变形现象出现。混凝土灌注桩和锚杆支护能够保证该工程的顺利进行,并且保障周围的建筑物的安全,因此实施深基坑支护施工方案是可行的。
4 结束语
综上所述,近年来,我国国民经济得到不断提升,不断加快的城市化步伐推动了建筑工程行业的快速发展。在建筑工程行业中,随着城市高层建筑规模的不断扩大,人们越来越重视开发利用地下空间,而深基坑施工作为建筑工程的基础性工程,它施工质量的好坏对高层结构的稳定性造成一定波动,对高层结构地下室的使用效率产生严重影响,当前,在深基坑支护施工在我国高层建筑结构中仍存在许多问题。本文主要围绕深基坑支护施工技术在高层建筑工程中的重要性,重点分析探讨了技术目前存在的不足和相关建议,希望能够给今后的高层建筑工程提供技术参考。
参考文献
[1]胡浩;王路;胡小猛;;高层建筑深基坑支护土钉墙技术应用研究[J];科技信息;2011年13期
[2]闫君;王继勤;崔剑;;土钉墙支护技术在青岛中惠商住楼深基坑中的应用[A];探矿工程(岩土钻掘工程)技术与可持续发展研讨会论文集[C];2013年
[3]兰云才;虞利军;欧阳涛坚;;软土地区深基坑支护工程实例[A];第十三届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术研讨会论文专辑[C];2015年
【关键词】 水泥搅拌桩 土钉支护 坑基
水泥搅拌桩复合土钉支护技术是建立在传统土钉支护方法基础上,主要有水泥搅拌桩止水帷幕复合土钉支护、超前微桩复合土钉支护及预应力锚杆复合土钉支护等多种方式。虽然与传统土钉支护技术相比,会投入大量资金,提高造价成本,但是总体而言,这种新型土钉支护技术施工较为简便,不需要使用大型、重型机械设备,施工工期较短,因而在建筑施工中得到了广泛应用。
1 水泥搅拌桩复合土钉支护原理
在基坑开挖之前,地层处在平衡状态中,但由于基坑开挖打破了受力平衡状态,局部地层的结构状态会发生改变。主要有如下表现:
(1)地层中重力重新分布,基坑四周土体应力增加,特别是基坑的边坡附近,土体应力大幅增加;(2)基坑附近土体侧向约束力削减,致使承载力降低;(3)地下水失去原有平衡,进而导致渗流出现,同时渗透压力还会对搅拌桩稳定性产生影响。最终导致坑基附近土体出现沉降或位移,边坡遭到破坏。
通过水泥搅拌桩复合土钉的支护,能够承担基坑开挖产生的荷载,使土体尽量保持原有受力平衡状态,避免地下水出现渗流[1]。水泥搅拌桩复合土钉作为一种新型的基坑支护技术,结构形式多样,针对性强,从而起到了分担载荷、传递载荷止水抗渗、局部稳定及超前加固的作用。
2 水泥搅拌桩复合土钉在基坑支护中的实际应用
2.1 工程概况
某地一个在建商贸大厦,工程总面积为32000平方米,地上19层,地下2层,建筑总高度为56米,整个商贸大厦的结构体系以框式剪力墙为主,地基深度为6.8米,下桩基础为29.5米。相关地质资料显示,建筑工程场区内土层至上而下分别为人工土、淤泥、粉质粘土及花岗片麻岩,地下水主要分布在淤泥层缝隙和岩层空隙中,总体透水性比较差。
2.2 选择支护方案
本建筑工程周围建筑物较少,土地空旷,坑基四周较为平坦,附近没有重要管道线路经过。通过对该工程地质及周围环境等因素的综合考虑,结合基坑开挖深度与经济效益,最后决定选用水泥搅拌桩复合土钉的支护方案,直立开挖,并使用双排搅拌桩做超前支护。
2.3 水泥搅拌桩
在实际施工中要选用强度等级为32.5的普通性硅酸盐水泥,合理控制水泥用量。通常情况下,实际水泥使用量大约为被加固土重的20%,同时要掺合0.2%的木质素、
0.05%的三乙醇胺,水灰比为0.45。采用上下各搅拌两次的水泥搅拌工艺,在喷浆时要把速度控制在80-100cm/min范围内,水泥泵的进流量为恒定值,泵送压是 0.3MPa[2]。考虑到实际地质条件,不同地段具有不同的坑基开挖深度,因而也要分段设计支护方案。搅拌桩长度要控制在9-11m,并且插入淤泥层的深度要超过1m,而锚杆插入淤泥层的深度要超过3m。
2.4 土钉支护
选用的土钉长度为48mm,焊接钢管厚度为2.5m,倾斜角度为30°。在布置土钉时,尽量成梅花形状,无论是水平还是垂直间距都控制在1.2m左右。注浆压力控制在0.35-0.65MPa,在水泥用量标准下,锚管注浆量要超过35kg/m,水泥、石子和砂子之间的质量配合比为1:2:2。通过计算来准确判断锚杆参数,锚杆长度为12-24m,每个锚杆间距控制在100cm-120cm之间[3]。图1为水泥搅拌桩复合土钉支护典型剖面图。
2.5 稳固性分析
在高水位软土基层中,经常会应用泥搅拌桩复合土钉来支护,水泥搅拌桩起到了隔水作用。由于软土基坑经常会出现隆起、滑坡等问题,因而在支护时,需要对搅拌桩的抗渗漏和隆起稳定性进行分析。另外,在开挖基坑时,墙背侧土体会对搅拌桩直接产生作用力,很可能由于材料拉力不足或抗剪承载力不够,而使整体发生滑移,进而产生弯折或冲剪破坏,因而也需要对搅拌桩弯折与冲剪稳固性进行计算,从而确保搅拌桩稳固性。
通过相关计算可以发现,土钉内力与土钉的位置具有一定相关性。在上部和底部位置的土钉通常受力比较小,在之间部位的土钉的受力比较大,而在最底部的土钉则有较小轴力;随着基坑深度的增加,土钉拉力也随之加大,一直到挖到基坑底部之后,土钉拉力则不会再增加;土钉支护能使墙后土体的稳定性大幅度增加,而通过更改土钉长度,则可以对支护结构的安全性进行调整;基坑深度的加深,基坑自身结构稳定性和安全系数会降低,当加入土钉后,则能够有效提升坑基结构的稳定性与安全系数[4]。另外,在水泥搅拌桩复合土钉支护过程中,正常情况下,土钉自身不会出现断裂形式的破坏,往往都是拉拔式破坏。
3 结语
水泥搅拌桩复合土钉作为一种新型的基坑支护技术,具有分担载荷、传递载荷止水抗渗、局部稳定及超前加固的作用,同时还具有安全经济、适用范围广及支护位移小等特点。因而在新时期的建筑施工中,我们要对该项支护技术有足够重视。我们要继续加强对水泥搅拌桩复合土钉支护技术的研究,在实际应用中,坚持动态化原则,根据工程的实际地质条件、支护结构以及支护环境,合理设计支护方案,并要对设计方案进行及时反馈。同时,要加大信息化的投入,科学计算,对数据进行多次检验,防止坑基位移和基地隆起,提高搅拌桩稳定性,发挥出水泥搅拌桩复合土钉支护技术的优势,创造更大价值。
参考文献:
[1]李建.水泥搅拌桩复合土钉在基坑支护中的应用研究[J].中南大学,2012,05(01:12-13.
[2]郭秋菊.水泥搅拌桩复合土钉基坑支护应用[J].铁道科学与工程学报,2013,08(28):9.
关键词:土钉墙;建筑工程;深基坑支护;作用
随着高层建筑和地下空间的利用和发展,我国的深基坑工程日益增多,无论是技术难度还是工程规模都越来越大。尤其是在地质条件较差或较复杂的地区,传统的基坑支扩方法已不能满足当前发展的需要。复合土钉支护技术中,土钉主动支护土体,并与土体共同作用,尽可能保持、利用、提高基坑边壁土体的原有强度,将传统支护方式中对支护结构形成荷载效应的扰动土体转化为支护结构的一部分,从而可以有效地应用于软土地区等特殊地质条件下的基坑支护,而且具有工艺简单、造价低、工期短等优点。 但是目前复合土钉支护技术无论在理论分析方法与设计理论还是在工程实践方面都还不够成熟与完善。
1 土钉墙支护深基坑的作用
土钉墙是在新奥法的基础上基于物理加固土体的机制,在上个世纪70年代从德国、法国及美国发展出来的支护方式。上个世纪80年代早期在矿山边坡支护中我国采用了这种方式,随后土钉墙支护法在基坑支护得到了大量应用。土钉墙的组成成分为被加固土、放置于原位土体内的细长金属杆件与在坡面附着着的混凝土面板,最终实现重力式支护结构。将一定长度及密度的土钉设置在土体内,通过土钉和土一起完成作业,进而将原位土的强度、刚度进行有效提升。这种支护技术主要应用于12米以下的基坑开挖深度,如地下水位在坑底以上时,必须根据实际施工要求,进行有效排水与截水施工。
1、应力传递与扩散作用
当荷载增大到一定程度后,边坡表面和内部裂缝己发展到一定宽度,此时坡脚应力最大。这时下层土钉伸入到滑裂域外稳定土体中的部分仍能提供较大的抗力,土钉通过其应力传递作用,将滑裂面内部应力传递到后部的稳定土体中,并分散在较大范围的土体内,降低应力集中程度。在相同的荷载作用下,经过检验:被土钉锁加固的土体在内部的应变水平比其他素土边坡土体内的应变水平要降低了很多,这种情况带来的优势就是对开裂区域的形成与发展产生了明显的阻碍效果。
2、箍束骨架作用
土钉与同作用,土钉自身的刚度和强度以及它在土体内的分布空间所决定的,它具有制约土体变形的作用,使得复合土体构成一个整体结构。
3、坡面变形的约束作用
在坡面上设置的与土钉连成一体的钢筋混凝土面板是发挥土钉有效作用的重要组成部分。面板提供的约束取决土钉表面与土的摩阻力,当复合土体开裂扩大并连成片时,只有开裂区域后面的稳定复合土体产生摩阻力。
4、分担作用
在复合土体内,土钉有较高的抗拉、抗剪强度和抗弯强度,当土体进入塑性状态后,应力逐渐向土钉转移。当土体开裂时,土钉分担作用更为明显。土钉内产生相应的弯剪、拉剪等复合应力,于是就会导致土钉体外裹浆体碎裂、钢筋屈服的结果。
2 土钉墙施工技术在建筑工程深基坑支护中的应用
随着我国建筑工程事业发展速度的不断提升,为确保建筑工程深基坑施工的质量,施工企业必须重视其施工工艺,规范施工流程,只有这样才能提高工程的整体质量,实现其经济效益。
1、钻设钉孔。选用土钉成孔的方式进行基坑支护作业,其成孔工具为洛阳钻机,将其孔径设置为80毫米,深度应确保其超过土钉长度100毫米,成孔倾角为15度。每钻进1米,并进行倾角地测量,避免偏向等情况的出现。
2、土钉安装。与本工程基坑土钉墙支护设计需求相结合,进行土钉的制作,确保其长度在设计长度以上。每隔1.5米进行一组土钉的设置,选用搭焊连接的方式进行土钉连接,焊缝高度控制在6毫米,把土钉在成孔作业后设置在孔内。
3、注浆。选用孔底注浆法进行土钉墙基坑支护注浆作业,其作业流程为在孔底插入注浆管,确保管口与孔底之间距离200毫米,注浆管应同时进行注浆与拔出作业,确保注浆管底能够在浆面以下,确保注浆过程中可以顺利从孔口流出,并将止浆阀设置在孔口,选用压力注浆的方式进行施工,确保水泥浆强度为M20,注浆压力控制在1到2Mpa之间。
4、挂钢筋网并与土钉尾部焊牢。选用钢筋网进行土钉墙面施工,将其间距定为200毫米,在坡面上通过人工的方式进行绑扎钢筋的作业;搭接坡面钢筋的长度需在300毫米左右,随后顺着土钉长度方向在土钉端部两侧进行短段钢筋的焊接作业,同时在面层内将相近土钉端部通长加强筋进行连接及焊牢。
5、安装泄水管。土钉墙基坑支护的泄水管制作应选用用PVC管作为主要材料,泄水管长度必须在450毫米以上,并在管附近进行钻孔作业,孔数应控制在5到8个,随后在管外侧进行尼龙网布的包裹作业。泄水孔纵横距离定为2米,布置形状为梅花型并确保安装的牢固性。
6、复喷表层混凝土至设计厚度。选用喷射混凝土方式进行土钉墙施工,其设计强度必须在C20左右,其厚度应控制在80毫米。第一,选用干拌方式,混合料搅拌时必须遵循相应的配合比进行施工,混凝土喷射施工过程中根据实际情况,可以将水泥重量为5%喷射砼速凝剂掺加到里面。在开挖土方、修坡施工后,及时完成土钉锚固作业,结束焊接钢筋网施工后,必须及时进行喷射混凝土作业。选用分层喷射的方式,由下到上的方式进行喷射混凝土作业。第一层喷射厚度应控制在4厘米到5厘米之间,确保其不出现掉浆现象后,进行第二层混凝土再喷射作业,直至其厚度符合设计规定。
3 土钉墙施工技术的质量控制
1、护筒中心和桩中心的偏差不能超过5cm,埋深不能低于1m,泥浆的比重最好控制在1.1~1.2,孔底沉渣的厚度不能超过15cm;钢筋笼安放位置准确,钢筋连接满足规范要求;水下浇筑混凝土施工需要连续作业,保证导管埋入混凝土内深度不小于2米,速度适宜,避免堵管或钢筋笼上浮,同时桩头超灌1米。灌注桩混凝土养护完成后,按照相关规范和设计要求进行质量检测,确保质量合格。
2、土层锚杆在开挖的深基坑墙面或者尚未开挖的基坑立壁土层钻孔,在达到要求的深度后再次扩大孔的端部,一般形成柱状。实施锚杆支护技术施工,主要将钢筋、钢索或者其它类型的抗拉材料放入孔内,然后灌注浆液材料,令其和土层结合成为抗拉力强的锚杆。这样的支护技术能够让支撑体系承受很大的拉力,有利于保护其结构稳定,防止出现变形,同时还具有节省材料、人力,加快施工进度。
3、在深基坑支护完成后的施工期间,无坑壁坍塌问题出现,通过仪器对周围建筑物进行监测,无明显的变形现象出现。混凝土灌注桩和锚杆支护能够保证该工程的顺利进行,并且保障周围的建筑物的安全,因此实施深基坑支护施工方案是可行的。
4 结束语
综上所述,建筑工程是关系到国民经济增长的重要工程,随着我国房地产事业发展速度的不断加快,其建设要求也不断提升,土钉墙施工技术作为建筑工程施工的重要技术之一,其施工工艺选择的科学性、合理性将直接关系着整个工程的质量,关系到人们的生命安全。只有确保其施工工艺的规范性,充分掌握其技术要点,才能有效提升其整体质量。
参考文献
[1]胡浩;王路;胡小猛;;高层建筑深基坑支护土钉墙技术应用研究[J];科技信息;2011年13期
[2]闫君;王继勤;崔剑;;土钉墙支护技术在青岛中惠商住楼深基坑中的应用[A];探矿工程(岩土钻掘工程)技术与可持续发展研讨会论文集[C];2013年
关键词:深基坑;土钉墙喷锚;支护;监控测量
中图分类号:TU74 文献标识码:A
1 工程概况
该项目拟建建筑物为中医院病房楼、门诊综合楼及地下车库,工程四周为耕地,其南侧距离最近的围墙大于20.0 m,大于2倍的基坑深度范围内无建筑物和管线,距市政管网较远,对周围建筑及其管网无影响。
2 水文地质条件
根据地质勘察报告显示,场地开挖的岩土上部表层为少量耕土,其下为第四系更新世冲洪积土层,根据其岩性及物理力学性质,自上而下主要分为6层,分别为①含少量姜石的可塑~硬塑状新近沉积粉质粘土层;②粉土;③细砂,主要矿物成分以石英、长石为主、含少量云母;④粉土;⑤含小姜石硬塑状粉质粘土层;⑥含小姜石硬塑状粉质粘土层。施工区域内在勘探深度范围内未见地下水因此不用考虑降水施工。
3 基坑支护方案
根据现场条件和结构设计文件要求,基坑实际深度为8.4 m,病房楼因地基处理需要,设置了0.2 m 厚褥垫层,故病房楼处基坑深为8.6 m。该深度范围内土的工程特性指标如表1所示。
表1土的工程特性指标
土层名称 γ(KN/m3) c(kPa) Ф(°)
①新近沉积粉质粘土 19.9 23.9 15.6
②粉土 19.7 7.1 19.0
该工程为深基坑支护工程,基坑安全等级为二级,基坑周边允许超载为15kPa,为防止边坡塌方,保证安全作业,特对基坑边坡进行支护,在经济合理的基础上,采用土钉墙喷锚支护方案进行支护。
基坑支护设计参数为土钉横向间距与竖向间距均为1.5m,倾角为15°,孔径110mm,土钉钢筋为C20HRB400,土钉共设4排,长度分别为7.0,6.5,5.5,6.0m,喷锚网选用A8@150×150钢筋网。病房楼段、门诊楼及地下车库段基坑支护设计参数见表2。
表2 病房楼段、门诊楼及地下车库段基坑支护参数一览表
土钉道数 水平
间距
(m) 竖向
间距
(m) 入射角
(deg) 孔深(m) 孔径
(mm) 钢筋
(Ⅲ级) 钢筋长度(m) 钢筋直径(mm)
病房楼段 门诊楼及地下车库段 病房
楼段 门诊楼及地下车库段
1 1.5 1.5 15 8.7 8.7 110 HRB400 8.5 8.5 20
2 1.5 1.5 15 7.9 7.7 110 HRB400 7.7 7.5 20
3 1.5 1.5 15 8.0 7.9 110 HRB400 7.8 7.7 20
4 1.5 1.5 15 8.2 8.2 110 HRB400 8.0 8.0 20
5 1.5 1.5 15 9.7 10.7 110 HRB400 9.5 10.5 20
4 施工工艺流程
土钉主筋、网片制作钻孔位置测量及布设成孔土钉主筋就位绑扎、加固钢筋网第一次压浆二次补浆喷射混凝土面层覆盖养护
5 施工技术要求
1) 开挖修坡:基坑作业用挖掘机,开挖后人工对边坡进行修整,清除坡面虚土,保证基坑坡面平整度,并严格按设计坡度放坡。
按施工方案要求,分层分段开挖修坡,开挖深度必须符合设计要求,每段开挖长度不大于50 m,每层开挖深度不得大于2 m,具体每层开挖深度,根据各剖面土每层锚杆孔标高而定,严禁超挖。基坑一次开挖深度,需土方施工队伍与护坡施工配合,视边坡允许变形范围、自稳时间和施工流程相互衔接情况而定,地质条件好、含水量小、施工速度快,深度可大些,反之要小些。
2) 锚杆成孔:采用洛阳铲人工成孔,孔径为110 ㎜,竖向间距1.5 m,水平间距1.5 m,倾角为15°。成孔前根据设计要求,在坡面定出孔位,允许误差±10 cm。成孔后进行检验和测量。孔径允许误差±5 mm;孔深允许误差±5 mm;孔倾角允许误差±1°;孔内碎土、杂质及泥浆清除干净;成孔后用编织物等将孔口临时堵塞。
3) 置筋:插入锚杆钢筋前要进行清孔检查,若孔中出现局部渗水或掉落松土立即处理。土钉钢筋置入前,要先在钢筋上安装对中定位支架,以保证钢筋处于孔位中心且注浆后其保护层不小于25 mm。支架沿钉长的间距为1.5 m。安装完毕后,随即检查孔内是否有碎石堵孔,若有立即清除。
4) 钢筋连接:钢筋网用细绑丝绑扎,锚杆钢筋和横向连接筋采用电焊机焊接。
5) 注浆:采用注浆泵常压孔底注浆,浆液采用纯水泥浆,水灰比为0.45~0.5,见浆液流出孔外后再注下一个孔。注浆前要清除孔内杂物,注浆管随着注浆慢慢拔出,同时保证注浆管端头始终在注浆液内,注浆要连续进行,要饱满。随浆液慢慢渗入土层,孔口会出现缺浆现象,及时补浆,补浆在2小时后进行,补浆次数不少于2次。浆液要搅拌均匀并立即使用,对未注满孔,用1:1(重量比)水泥砂浆抹平。
6) 挂网喷面:坡面挂A8@150×150钢筋网,面层喷射细石混凝土,混凝土强度等级C20,厚度不小于100 mm。喷面前要清理面层,埋好控制面层厚度的标志,喷面层分段分片依次进行,同一段内自下而上进行,段片之间,层与层之间做成45° 的斜面。
7) 该基坑工程工期正值雨季,雨期施工的原则:防排结合、以排为主、不积水、不倒灌,确保基坑、边坡稳定,主要采取了坑壁滞水处理和基坑排水措施。
坑壁滞水处理措施为在基坑上口四周600 cm宽砼硬化的同时,用塑料布压入在砼中,塑料布向基坑下铺设,覆盖整个基坑壁。基坑排水措施如下:沿基坑四周,在肥槽内开挖宽深均300 cm的排水沟,排水沟用水泥砂浆底并用卵石填充,排水沟内设置集水井,集水井直径1.0 m,深1.5 m,周边用混凝土实心砖围砌,内置直径0.3~0.4m无砂滤管,四周用碎石填充,内置Ø75的污水泵,每个集水井设一台水泵,一旦有积水,及时使用污水泵将其抽出到坑外,保证坑底没有积水。
6 基坑监测
1) 监测内容:围护体的位移及沉降;地表开裂状态及周围环境变形; 基坑底部土体有无隆起,围护外侧土体有无下沉。
2) 监测点的设置
基坑边坡顶部的水平位移和竖向位移监测点在基坑周边布置;基坑周边中部、阳角处布置监测点;在土钉墙坡面上设置监测点;水平方向监测点间距不大于20m,每边监测点数目不少于3个,竖向监测点布置在基坑的顶部,即地面下1.0 m处。
监测点、后视点、水准基点设置在基坑施工影响范围外。
沉降和位移监测点设在基坑边壁和基坑底部。
3)监测次数及方法
在基坑开挖期间,每天监测一次,当位移出现发展趋势或接近预警值(水平位移监测预警值为水平位移累计绝对值超过60 mm 或变化速率超过15 mm/d 或连续3d 的变化速率大于10 mm/d;竖向位移监测预警值为竖向位移累计绝对值超过60 mm或变化速率超过8 mm/d 或连续3 d的变化速率大于6 mm/d)时,加大监测的频率。地下室底板完工后减少监测次数,地下室侧墙完工后停止监测。
位移观测用Et-02电子经纬仪,沉降观测用精密水准仪,精度为标准二等水准,采用闭合或附合路线观测方法。
7 结语
目前,基坑工程已经完工且进行了土方回填,从整个施工过程监测显示,施工结束后一个星期内最大水平位移量为15mm,最大竖向位移为12mm,远低于位移预警值,之后边坡趋于稳定,经过雨季连续的雨水洗刷,没有继续位移,使基础施工顺利进行,达到了支护的预期效果,同时为相同或类似地质情况的工程支护提供了参考。
参考文献:
[1] 葛雪华,毛怀东. 某高层公寓项目基坑支护技术[J]. 施工技术,2012,41(363):61-63
关键词:深基坑 支护工程 施工技术
我国经济的速发展,城市在断扩大,为适应社会需要,大量高层建筑和地下建筑建设工程兴起,因此涉及到大量的基坑工程。由于施工现场的周边往往已有许多建筑或管道,为保持周边设施的正常使用,需要进行基坑支护工作。基坑稳定安全了,建筑基础的质量和安全才能得到保证。本文在探讨深基坑支护施工的过程中,结合工程实际需要,重点围绕支护结构本身的薄弱点,提出一些具有工程应用价值的建议措施。
1 深基坑支护结构设计阶段与施工阶段的技术难题
工程地质复杂多变,存在很多不确定性的因素。就当前的技术难题,主要存在以下几个技术难题:
(1)在计算实际土体压力方面如何选择一个适合的土体物理力参数;因为在很大程度上,基坑支护结构的安全性能质量程度受所能承受的土体压力大小决定的。在基坑开挖后,粘聚力、含水率、内摩擦角这三个重要参数,由于其具有可变性,进一步增加准确计算支护结构实际受力的难度。此外,支护结构形式和施工工艺等因素,也影响土体物理力学参数的选择。
(2)取样分析方面,无法做到对基坑土体的取样完全。基坑支护结构设计的一个必要步骤是在设计前对地基土层进行取样分析;但在本工程中地质情况复杂,造成随机取得的土层样本无法做到准确地反映土层的真实情况,进而影响到支护结构的设计并不能完全符合基坑的实际地质情况。
(3)无法做到全面考虑基坑开挖后的空间效应,本工程和其它不少基抗开挖实例表明,基坑开挖还存在空间的问题,即基坑四周朝内侧发生水平位移,且往往表现为中间比两边大,这样的现象容易造成基坑边坡失稳的质量问题。
(4)理论计算受力的结果与实际受力情况存在不相符合的情况。在本工程基坑支护施工过程中,也发现了一个当下常见的工程共性问题,即设计人员按极限平衡理论来确定安全系数及设计计算支护结构,从理论的角度来看此类做法是绝对安全的,但从工程成本控制来看,支护结构的建设成本却有所增加,而且不一定就能完成适应工程;但根据以往的工程经验发现,若选择规范中较小的安全系数来设计支护结构,却能达到实际工程的要求。
二、深基坑的支护工程的施工技术要点
平整施工场地之后,基坑开挖之前,需要进行基坑支护工程。当代的建筑往往占地面积大,场地狭小,建筑距离小,开挖基坑深,呈现出大型、紧密、复杂、深挖等特点,而这些都极易造成基坑支护工程的安全隐患。基坑支护工程的质量对基坑开挖的施工进度和效率有着直接影响,所以,基坑开挖的前一周,应当勘探地质,了解施工现场的具体情况,比如周围的地下水流和地下管线,按照有关技术规定,计算出各种必要的施工数据以及土方工程量,选择适当的基坑支护技术和安全合理的基坑支护设计方案。
相对于基槽和浅基坑来说,深基坑的支护有着更复杂谨慎的技术要求和更重要的施工作用。深基坑的支护关系着随后的基坑开挖工程以及整体建筑工程的施工质量,甚至还影响到工程邻近的建筑物的安全问题。因此在深基坑支护的施工流程上,不能因为支护是临时工程就不加以重视,如果一旦发生事故,造成的经济损失和人员伤亡将更加难以估量。经过多年实际实践,技术人员和施工人员总结出以下几种常用的深基坑支护方法:
1.型钢桩横挡板支护
挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H型钢桩,间距适宜在1m到1.5m之间,挖方的同时,将挡土板塞进钢桩之间挡土,挡土板的厚度适宜在3m到6m之间,并在横向挡板与型钢桩之间打入楔子,使横板与土体紧密接触。适用于地下水位较低,深度不很大的一般粘性或砂土层中应用。
2.钢板桩支护
这是在经过精确的计算之后,在开挖基坑的周边打入钢板或者钢筋混凝土板桩,板桩入土的深度和悬臂的长度都应该符合计算后得到的数据。如果基坑的宽度足够大,则尽量要加加水平支撑。这样的基坑支护在地下水、深度和宽度都不是很大的粘性沙土层中使用较多。
3.灌注桩排桩支护
在开挖基坑的周围,用钻机钻孔,现场灌注钢筋混凝土桩,达到强度后,在基坑中间用机械或人工挖土,下挖lm左右装上横撑,在桩背面装上拉杆与已设锚桩拉紧,然后继续挖土要求深度。在桩间土方挖成外拱形,使之起土拱作用。
4.挡土灌注桩与土层锚杆结合支护
同挡土灌注桩支撑,但在桩顶不设锚桩锚杆,而是挖至一定深度,每隔一定距离向桩背面斜下方用锚杆钻机打孔,安放钢筋锚杆,用水泥压力灌浆,达到强度后,安上横撑,拉紧固定,在桩中间进行挖土,直至设计深度。适用于大型较深基坑,施工期较长,邻近有高层建筑,不允许支护,邻近地基不允许有任何下沉位移时采用。
5.双层挡土灌注桩支护
将挡土灌注桩在平面布置上,由单排桩改成双排桩,成对应或梅花式的排列,桩数应当保持不变,双排桩的桩径适宜在400mm到600mm之间,排距适宜在双排桩的桩径1.5倍到3倍之间,在双排桩顶部设圈梁使其成为整体钢架结构。
亦可在基坑每侧中段设双排桩,而在死角仍采用单排桩。采用双排桩支护可使支护整体刚度增大,桩的内力和水平位移减小,提高护坡的效果。适用于基坑较深,采用单排混凝土灌注桩挡土,强度和刚度都无法胜任时使用。
6.地下连续墙支护
在开挖的基坑周围,先建造混凝土或钢筋混凝土地下连续墙,达到强度后,在墙中间用机械或人工挖土,直至要求深度。对跨度、深度很大时,可在内部假设水平支撑及支柱适用于开挖较大、深度大于10米、有地下水、周围有建筑物、公路的基坑,作为地下结构外墙的一部分,或用于高层建筑的逆作法施工,作为地下室结构的部分外墙。
7.土钉墙
土钉墙,是一种边坡稳定式的支护,它的挡土作用和上述的围护墙都有所不同,它是起主动嵌固的作用,大大增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面能够保持稳定。施工的时候,每挖深1.5m左右,挂细钢筋网,喷射细石混凝土面层厚适宜在50mm到100mm之间,然后再钻孔插入钢筋,长度适宜在10m到15m之间,纵间距和横间距适宜在1m到1.5m之间,加垫板,同时进行灌浆,依次进行直至坑底。基坑坡面,有一个比较陡的坡度。土钉墙适用于基坑侧壁安全等级为二级、三级的非软质土场地;基坑深度不宜大于12m。
三、 结语
综上所述,超深基坑采用多种支护形式进行组合,对节约支护成本起到了积极的作用。在整个施工控制过程中,要做到信息化施工控制,与监测单位保持密切联系,将设计、施工、监测等有序结合起来,并制定相关的应急预案与措施,使施工控制过程严密进行,获得良好的工程效益。
参考文献:
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[2] 孟凡运,刘全峰.土钉墙在深基坑支护中的应用[J]探矿工程(岩土钻掘工程). 2008(05)
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建筑行业中级职称论文字数
每个刊物的字数都是不一样的,要是发省级刊物的话一般字数在2000字到3000字之间不等,一般多数在2500字左右
建筑行业中级职称论文
建筑施工行业技术研究
随着我国经济的发展,我国的建筑行业也在发展。建筑施工技术作为建筑业发展的力量和源泉对建筑业的发展起着举足重要的作用。随着现代科学技术的进步,我国的建筑施工行业也在逐步走向科技创新之路,在原有建筑施工行业技术发展的基础上,一些新的建筑施工行业技术被引进,本文首先来分析建筑施工的原有技术,然后再次基础上简单的介绍几种建筑施工行业新技术。
近些年来,我国在建筑施工行业发展水平不断提高,已经初具了解决工程建设过程中出现的各种复杂问题和矛盾的水平,在推动我国经济持续、快速、健康发展的过程中发挥了重要作用。从我国建筑业出炉的一批一批规模大、结构牢、水平精湛的建筑物中,足以窥见我国建筑行业技术发展的进步,本文主要来探讨建筑施工行业技术研究。
1.传统的建筑行业施工技术
在建筑行业中,传统的建筑施工技术主要有桩基技术和基坑支护技术两种,下面我们分别来看。
1.1 桩基技术应用
桩基技术作为我国建筑施工行业的一种传统技术,在建筑施工行业发挥了不可替代的作用。桩基技术主要有预制桩和灌注桩两种。在混凝土施工中由于预制桩技术产生的噪音较为严重,所以,预制桩的使用范围较为狭小。最常用的桩基技术是灌注桩技术。灌注桩技术施工方式较为灵活,不但可以自行设计桩长、桩径以及数量,而且可以满足不同地质地貌的施工。在我国建筑行业中,其使用范围比较广,利用率比较高,但是灌注桩技术由于受自身桩径和桩攀的限制,其使用也存在着一定的缺陷。克服此种缺陷主要运用桩侧后注浆技术和桩底注浆技术。
1.2 基坑支护技术的应用
近些年来,随着我国高层建筑物的不断增多,基坑支护技术应用的较为广泛,因为高层建筑中必须做好建筑深基础的施工,否则,建筑物的质量很难保证。基层支护技术适应了这一要求,解决了高层建筑深基础施工难度大这一问题。基层施工是一个复杂系统的整体工程,施工时要综合考虑到挡土、防水、降土、挖土等多种因素,所以在施工时要综合考虑施工技术、施工环境以及施工安全等各个方面。我国采用的基坑支护技术主要有逆作拱墙技术和土钉墙技术两种。逆作拱墙技术主要适用于土壤较软的地层,主要运用分层挖土的方法。土钉墙技术适用于低水位的非软土层,实现在分层开挖基础上的分层支护。
2. 建筑行业施工新技术的引进
从上面分析可以看出,虽然我国的建筑施工技术在原有的基础上有了很大进步,但其总体水平仍然比较低,存在着这样或那样的缺陷,具体表现如下:缺乏技术创新,对技术的创新力度不够。由于市场经济体制的不完善加上传统思想的影响,许多新技术不被引进,没有引起建筑行业足够的重视,导致建筑施工行业技术创新缓慢或缺乏技术创新。企业缺乏创新人才,加上企业技术创新的动力不足,导致建筑行业科研成果转化率较低。随着我国建筑业的发展,各种新技术被不断引进,譬如高强度高性能混凝土技术、深基坑支护技术、钢结构技术等等,下面我们来具体研究一下几种建筑行业新技术。
2.1 清水混凝土施工技术
随着我国人口的快速增长,个人占用的空间日益缩小,在这种情况下,高层建筑应运而生并得到了充分发展。高层建筑施工主要以钢筋混凝土结构、清水混凝土施工技术为主。清水混凝土技术作为建筑行业的一门新技术将原始浇筑面直接作为装饰性表面,不但使用方便,而且可以加快施工速度,降低成本,保持高层建筑的稳定性,为我国建筑行业的发展开辟了新的道路。
2.2 钢纤维砼的施工技术
随着我国经济的发展以及人们生活品味的不断提高,人们对建筑的艺术感觉越来越重视。为了满足人们对建筑艺术效果的需求,在建筑行业中引进了钢纤维砼的施工技术。钢纤维砼的施工技术通过在普通砼中掺入适量钢纤维,两种原料拌合而成的一种复合材料,不仅增强了砼构件的抗裂能力、抗剪能力,而且克服了砼抗拉强度低的缺点,增强砼的耐延性。此外,钢纤维砼具有较好的能量吸收能力,抗冲击能力很强,所以利用钢纤维砼的施工技术建设出来的高层建筑不但质量可靠,而且具有很好的平面感和立体感,给人们一种视觉冲击力,满足了人们对艺术效果的追求。
2.3 防水材料的施工技术
科学技术和建筑行业的发展使得防水材料的施工技术被广泛应用于建筑施工。随着防水施工向冷作业方向发展,防水材料中出现了许多高效弹性材料,譬如高分子卷材、新型防水涂料以及密封膏等等,这些材料运用于建筑施工,使得建筑施工的机械化水平不断提高。建筑防水技术分为对屋面的防水和对墙外的防水两种。对屋面的防水会采用聚合物水泥基复合涂膜施工,这种技术关键在于做好基层、板缝以及节点处理。涂料时一定要做到仔细认真、涂抹方向要做到相互垂直;对于墙外防水一般采用加气砼砖墙施工技术。两种技术综合运用,提高了我国建筑施工水平,有效预防了水渗漏以及裂缝等公害的出现。
3. 结语
市场经济是市场在资源配置中起基础性作用的经济,竞争性是市场经济运行的内在动力和源泉。建筑施工是建筑企业在激烈的市场竞争中立于不败之地的法宝,所以,任何一个建筑企业都要从自身的优势出发,从企业的可持续发展出发,不断研发创新建筑行业施工技术,提高企业的竞争力,推动企业健康持续的发展。
参考文献
[1] 赵文胜. 谈建筑施工企业新技术开发和应用管理. 科学之友,2009.
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关键词:房屋建筑;土木工程;基坑支护
Abstract: the processing of foundation pit is related to many aspects, generally the most common and most important only two aspects, that is, the foundation pit supporting and waterproof. In this paper the author corrects the two aspects of, especially the foundation pit support technology, do a detailed discussion, simply introduced the construction technology of them, compares and analyses their respective advantages and disadvantages. In addition, starts with the development of the technology of deep foundation pit do some simple in this paper.
Keywords: housing construction; Civil engineering; Foundation pit supporting
中图分类号:TU8 文献标识码:A文章编号:
自改革开放以来以来,尤其是国家“十一五”规划的完满实现,近几年我国的高层建筑施工技术得到很大的发展,已经达到了世界先进水平。相应地,深基坑的开掘使用日益增多,深基坑处理技术发展迅速。目前多采用钻孔灌注桩,地下连续墙,深层搅拌水泥土墙、加筋水泥土墙和土钉墙等支护技术,与传统技术相比较计算理论上有很大的改进。支撑方式有传统的钢柱(或者型钢)和混凝土支撑,亦有在坑外采用土锚拉固;内部支撑形式也有多种,有对撑,角撑,桁架式边撑等。在地下连续墙用于深基坑支护的方面,还推广了“两墙合一”和逆作法施工技术,能有效的降低支护结构的费用和缩短工期。
一、深基坑技术的发展
基坑由来已久,自古就有放坡开挖,随着人类文明程度的加深,知识技术的丰富发展,自产业革命以后,土木工程得到了飞快的发展,带了基坑技术发展的新契机。深基坑技术的发展主要伴随高层、超高层建筑的发展,在国内主要集中于本世纪。
1、 规模方面
随着城市建设步伐的不断前进,以及城市化标准的不断提高,城市建筑逐渐朝着超高、超大的规模发展。基坑的发展相应也向着大深度、大面积方向前进,再加上工程程度的加深,基坑开掘面临的自然环境也越来越复杂。
2、 技术方面
发达国家,科技、经济发展都较为超前,相应其深坑技术在世界范围内也较为领先。在国内,基坑的开掘、施工,主要是借助于人力和大中型地上挖掘机。对于深坑的开掘,技术手段和施工措施还是较为落后,小型地下挖掘机的使用比率就相对较低。
深基坑的支护方案有很多,常规的有土钉墙支护和桩锚支护,后来发展出来的又有逆作法,即采用两墙合一的技术方案,施工相对简单,工程造价也较为低廉。另外,用于深坑工程施工的其他技术也有不同形式的变化和发展。土钉墙支护就对湿式喷射技术的发展起了一个很好的推广作用;防止基坑变形方面,深层搅拌和注浆技术的使用变得较为广泛;随着人们生态环境意识的加强,帷幕式支护技术也逐渐被应用到工程建设中。
二、深基坑支护方法探讨
1、土钉墙支护
土钉墙在实际工程中有时又被称作喷锚网加固边坡、喷锚网挡墙,是在原来的天然土墙上打入角钢、粗钢筋等,起到抵抗土层压力的作用。施工中,为保证土层加固,一般都是边开掘边打入墙钉,并铺设钢筋网和喷射混凝土,起到固化墙体的作用。常规的施工流程是,先掏挖土方,同时紧跟着修正边坡;然后确定墙钉位置,钻孔打钉;最后喷射混凝土,铺设钢丝网,在喷射混凝土。在施工中要对每一个环节实时监控把握,保证符合工程技术要求。
1) 挖掘。挖掘要根据预先设计好的地基尺寸进行,保证位置准确,坡度、台阶适合当时的施工环境。严格控制好每一层的挖掘深度,以保证土钉墙的正常安装。
2) 钻孔打钉。先要确定好孔的具置,并做标记标明。选择合适的钻孔工具,钻孔到设计要求,并要对可能出现的局部塌方、漏水等做好处理。选用尺寸合理的钢料作为墙钉支架,并要确保不影响后面工序的完成。
3) 喷射混凝土。每一遍工序都要进行两次喷射,第一次喷射主要防止松土掉渣的现象发生,待钢筋网铺设好以后,立即进行第二次喷射。厚度一般根据设计要求或者实际工程状况决定。
2、 连续墙
随着设计技术以及施工技术的创新发展,地下连续墙的功用也被扩大。目前,地下连续墙既可以起到地基的围护作用,又可以用作建筑主体的地面侧墙。它主要是采用钢筋笼,混合浇灌混凝土,在泥浆护壁下方形成一个连续的混凝土墙。虽然地下连续墙在工程中运用的比较多,尤其是在深度较大、技术要求较高、环境复杂的的地基中使用广泛,但是在实际的施工中,其经济效益并不高,环境效应也不够好。因此,为了作业方便,降低环境影响,常常用逆作法进行施工。综合来说,地下连续墙在深地基工程运用中显示出了多方面的优点:墙体结构稳定,刚度、强度大;能有效防止地下水渗入;作业时震动少、噪声低。
3、 桩支护
钢板桩支护技术也是深基坑支护工程中较为常用的。钢板桩支护,其实也是采用“墙”的形式,桩体的常用材料是热轧钢和槽钢。钢板桩支护墙的主要功用是护土、防水,在工程施工中它所体现出来的主要优势是:材料成本低,经济效益高;因为是钢质材料,质量上有保证;施工简单,尤其是在软土工程中,能大大缩短工期。但是也有很多应当避免的缺点:刚性材料本身具有很大的柔性,很容易受压变形,因而在较深的基坑中避免使用,一般以地下6~-7米为界;对于亲水性强的土质层,其防水性能显得比较逊色;施工噪声比较大,对人口聚集密度大的地方污染就很大;钢料表面容易附着泥土,因而施工结束拔出的过程中,可能对地基造成影响。
4、搅拌水泥土桩支护
深层搅拌支护是将土和水泥通过搅拌机搅拌,形成具有一定强度和稳定性的,连续搭接的水泥柱状体加固围墙。它主要是用于土质粘度较大、质地松软的地基支撑处理,在其他土质的地基施工中,要根据具体的情况来确定是否可以采用。
深层搅拌水泥土桩支护,因为在基坑内只有墙体作为挡护,所以方便其它施工作业的进行;同样,墙体既可以起到护土的作用,又能防止地下水渗入;其施工工艺较为简单,因而经济性表现良好。但是,水泥桩柱的位移比较大,而且施工噪声大,污染环境。故在工程上,常在水泥桩柱之间加墩、起拱,来解决上述的不足。
5、支护
排桩支护是以钢筋、混凝土为材料,采取柱列式间隔布置的形式,将基坑钻孔灌注形成的一种挡护结构。他一般有两种布局方式:疏散式排列和紧密式排列。按照支撑方式的不同,排桩支护可分为悬臂式(常用于Ⅲ级基坑的施工)和支锚式(常用于Ⅰ、Ⅱ级基坑的施工),支锚式又有两种:单点支锚和多点支锚。排桩支护的优点可疑概括为以下几个方面:
1) 采用钢筋混凝土结构,使得桩体具备良好的刚度、强度性能;对桩体顶部加上“帽梁式”联接,又能提高其整体的稳定性。
2) 施工工艺简单,对施工技术要求也比较低。
3) 防水性能好。因为在施工中可以采取高压灌注的方式,有效防止了土粒混入,避免了结构漏隙出现。
4) 震动底,噪声小,一般不会造成对周围环境的影响。
即便是施工工艺简单,但是由于其施工速度较慢,因而经济效益方面表现并不突出,同样水泥的处理也是一个问题。
6、 其他基坑支护技术
1) 加劲水泥土搅拌桩法(SMW工法)
在日本,加劲水泥土搅拌桩法被称作SMW工法,从字面意思来理解,就是对水泥土搅拌桩进行加劲,采取的方式是在其中植入H形钢条或者拉森式钢板桩或者钢管等。这种结构体,结合了钢材料优秀的刚度性能和是泥土墙良好的防水性,因而实现了护土防水的两全作用,同时也避免了钢材料易受压变性的特性,提高了结构体的强度。以国内目前的技术发展来看,这种支护方式的应用还不是很广泛,尤其在较深基坑中,几乎不被使用。
2) 旋喷桩帷幕墙支护
就目前来说,旋喷桩是传统注浆方法的基础上产生和发展出来的一种较为新型的支持技术,通过深入钻孔,将混泥土喷入地基形成帷幕一样的墙体,起到加固地基和防止地下水渗入的作用。在形式上同传统的水泥土墙极为相似,但是施工工艺上略有的差异。旋喷桩帷幕墙的施工,一般是先进行打孔,然后使用高压泵将混凝土快速喷入土层。工艺上的关键在于,注浆的同时要不停地旋转喷头,以使浆液混合均匀,而且也避免了掉落的土料给桩体带来的影响。
参考文献:
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[4] 陈炎光. 浅谈深基坑的围护及降水[J]. 中国科技信息. 2007年24期.
【关键词】岩土工程;深基坑支护;技术措施
1引言
我国城镇化进程的加快使得城市有限的土地资源变得越来越紧缺,为了缓解人口的大量增加与稀缺的土地资源之间的矛盾,高层建筑、超高层建筑越来越多。为了解决地基沉降的问题,高层建筑的建设需要建立在深基础、大基础之上,而深基坑在开挖的过程中必须充分考虑施工场地的地下管道、道路以及周围的建筑物、地下水水位改变等因素。为了保证施工的顺利进行,必须采取必要的深基坑支护技术。深基坑支护技术不仅关系着工程建设的质量,影响着工程建设的顺利进行而且关系着施工人员的生命财产安全,所以,在工程建设的过程中要根据工程建设的实际特点选择合适的支护技术。
2岩土工程中常见的深基坑支护技术
2.1钢板桩支护技术
钢板桩相互连接之后形成的钢板桩墙可以有效地阻挡沙土与水,又因为其施工难度也较低,所以钢板桩支护技术在施工过程中的应用比较普遍。但由于钢板桩支护在施工的过程中噪声较大,所以在施工的过程中会对周围的环境造成一定的影响。此外,由于钢板桩自身具有一定的柔性,在施工的过程中容易发生变形,如果在支护上出现问题会带来意想不到的后果,所以在基坑深度大于7m时不宜采取这种方式。
2.2土钉墙支护技术
土钉墙支护技术是在基坑土坡的表面铺设钢筋网后再向钢筋网喷射混凝土面层,同时,通过已经深入到基坑侧面土体中的土钉与边坡土体紧密结合,从而达到加固边坡使其稳定的目的[1]。这种情况之下,土钉与混凝土面层形成有效的受力体系后产生了很好的挡土功能。但需要注意的是,在开挖过程中需要遵循分层开挖、分层支护的原则,并且还需要做好混凝土面层和土钉的养护工作。土钉墙支护技术往往适用于无地下管网、地下水位以下的边坡支护,不适用于淤泥土的支护。
2.3灌注桩支护技术
灌注桩支护技术是指利用专门的钻孔机械设备钻出桩孔后将混凝土浇筑在桩孔内生成灌注桩的技术,是目前岩土工程深基坑支护技术中最常见的1种技术形式。灌注桩支护技术在施工的过程中必须保证钻机钻孔之前施工场地是平整的,在做好排水沟的开挖工作后进行试桩成孔确定好轴线的定位点、水准点,做好防线定桩位。在钻孔的过程中,还需要做好水泵设备、桩架的安装工作,然后埋设孔口护筒,充分发挥孔口护筒保护孔口、存储泥浆等作用。
2.4喷锚支护技术
喷锚支护技术综合了钢筋网喷射混凝土锚杆和土层锚杆两者的优点,具有稳固、安全的特点。钢筋网喷射混凝土锚杆主要是指锚杆在高速喷射的情况下喷射到已固定的钢筋网支护上,进而使得支护土体与喷层发生嵌固效应。锚杆固定后在土体内与土体之间形成了复位,从而有效地提高了土体的强度和整体性,并且有效控制了位移现象的发生。
3岩土工程深基坑支护中的常见问题
岩土工程深基坑支护技术在长期的发展过程中积累了一定的经验,但仍然存在着一系列的问题,具体表现如下。
3.1土层开挖和边坡支护不配套
通常情况下,深基坑支护施工要滞后于土方开挖施工很长一段时间,在进行支护施工时必须采用二次回填或搭设架子的方式来完成。土方开挖工程工序简单、技术含量低、施工组织和管理难度小。而支护工程工序复杂、技术含量高、施工组织和管理的难度较大。所以在工程的建设施工过程中,土方开挖工程与支护工程多是由不同的施工队伍来完成的,这就会导致土层开挖和边坡支护不配套现象的出现。土方施工单位往往为了抢进度,开挖顺序较为随意,不注重给后期支护施工留充足的工作面,这就使得后期的支护施工不能顺利进行。
3.2边坡修理不符合要求
深基坑在进行开挖时通常使用机械开挖,在机械开挖、人工进行简单边坡修理后就开始进行支护施工。但在实际开挖中,技术交底不到位、施工管理较为松散、分层分段开挖高度不一致等因素的存在都会导致边坡表面不平整,需要对边坡进行修理。但受到种种因素的制约,边坡修理往往不能符合工程建设的要求,使得挡土支护后常常出现欠挖、超挖现象。
3.3注浆不到位、土钉或锚杆的受力不能达到相关的设计要求
深基坑支护所用土钉或锚杆通常使用钻孔直径为100~150mm的钻机成孔,孔深从五六米到二十多米不等,钻孔所穿过的土层质量也不一样[2]。在这种情况之下,如果不对土体的情况进行细致的研究,会出现出渣不尽的现象,残渣沉积不仅会影响注浆的进行还会出现孔洞坍塌的问题。除此之外,如果注浆时配料不标准、操作不规范还会造成土钉或锚杆的受力不能达到相关的设计要求,严重影响工程质量。
4岩土工程中深基坑支护技术的施工要求
4.1合理选择深基坑支护技术形式
如前文所述,深基坑支护有很多常见的技术,但每一种技术的优势和适用范围是不同的,所以,在深基坑支护技术的使用过程中要根据工程特点,合理选择深基坑支护技术形式,切忌盲目使用。合理的深基坑支护技术能够有效保证施工安全,提高施工质量。
4.2明确深基坑支护工程的性能要求
深基坑支护施工能够有效提升地基的稳定性和承载能力,但在深基坑支护技术的施工过程中,深基坑支护工程的性能还有着其他的要求,比如说基坑的防水作用、基坑四周的稳定情况等。因此,明确深基坑支护工程的性能要求能够有效提高支护工程的施工水平和质量,促进施工的安全进行。
4.3合理设计深基坑支护施工方案
在确定深基坑支护的施工形式后需要合理设计深基坑支护施工方案。在进行方案设计时,要充分考虑基坑开挖的各个影响因素并对其进行有针对性的分析,比如建筑物的占地面积、基坑的边缘距离、地基的地质条件等[3]。
5提高岩土工程深基坑支护技术的具体措施
5.1加强观测力度
在岩土工程的深基坑支护施工过程中应该加强对地下管线、基坑边坡等的观测力度,并且在观测结束后及时将施工前的观测数据与施工过程中的观测数据进行对比。在对比后如果发现两组数据存在着冲突,应当根据实际情况及时进行分析解决,确保工程安全和工程质量。在基坑支护过程中数据的准确获得对于整个工程的顺利进行会产生非常大的影响,所以在施工过程中加强观测力度对于整个工程质量的提高具有非常重要的现实意义。
5.2加强施工管理控制
在岩土工程的深基坑支护施工中,需加强施工管理控制,对于在施工过程中出现的一系列问题及时发现、及时解决。在施工前,要做好设计方案,规划施工进程,确保施工可以正常开展。在施工过程中,应该根据施工的任务和目标,遵循深基坑开挖的原则,实行分层、分段开挖与支护,避免不规范开挖现象的出现[4]。
6结语
经济社会的发展使得建筑工程的复杂程度越来越高,其对岩土工程深基坑支护技术的要求也越来越高。深基坑支护技术发展潜力巨大,我们应该加强对深基坑支护理论和支护技术的研究,从而促进我国建筑事业的进一步发展。
【参考文献】
【1】余良武.岩土工程深基坑支护方案探析[J].低碳世界,2017(5):188.
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【3】廖辉.岩土工程深基坑支护施工技术探讨[J].资源信息与工程,2017(1):113.
【关键词】桩锚支护;深基坑;设计参数;基坑设计
0 前言
目前,城市地下空间的开发越来越向纵深方向发展,基坑的深度也日趋增加。由于受到原有建筑物及周边环境的影响,建筑基坑有时无法采用放坡开挖方式,而且纯粹的排桩支护结构也逐渐不能满足深基坑支护的要求,因此,基坑支护问题显得愈加突出[1]。而随着桩锚支护结构有关理论与实践的不断发展,深基坑支护的许多难题得到了有效解决,本论文介绍了桩锚支护在长沙某深基坑的应用,为长沙地区的深基坑支护设计提供经验。
1 工程实例
1.1 工程概况
该基坑位于长沙市书院南路东侧,拟建南沿路南侧,交通十分方便。高层住宅楼结构类型为剪力,地下室为框架结构。基坑底设计开挖标高为50.00m,基坑开挖深度为9.0m。
1.2 工程地质条件
场地主要为湘江东岸低丘岗地,主要分布有5个工程地质层,现分述如下:
(1)人工填土:褐黄、褐红、灰褐色,主要由粘性土组成,夹20-30%的碎石、块石、建筑垃圾等硬杂质,稍湿-湿,近期堆填,结构松散,未完成自重固结。
(2)粉质粘土:褐黄色,结构较致密,捻面较光滑,干强度及韧性中等,稍湿,硬塑状。
(3)全风化泥质粉砂岩: 褐红色,矿物成分已基本风化,岩心呈土柱状,岩质极软,岩块手捏即碎,原岩结构易辩,稍湿-湿,可塑-硬塑状。
(4)强风化泥质粉砂岩: 褐红色,岩心破碎,多呈块状,短柱状,岩质极软,岩块手折即断,岩体质量等级指标属V类,极软岩,极破碎,该层中局部夹有砾岩。
(5)中风化泥质粉砂岩: 褐红色,节理裂隙较发育,岩心较完整,多呈长柱状,岩质较软,岩块手可折断,岩体基本质量等级属V类,较软岩,较破碎。
1.3 水文地质条件
场地内地下水主要为粉质粘土及全风化泥质粉砂岩中的孔隙潜水。因本场地内全风化泥质粉砂岩中含有较多泥质成分,故水量极贫乏。水位随季节变化,据地下水长观资料,长沙地区地下水位年度变幅2~4m,稳定地下水位埋深1.50~9.10m,水位标高51.08~58.60m。
1.4 支护方案
1.4.1 支护方案选择
本工程基坑支护根据工程特点(基坑轮廓(如图1)、埋深等)、土层性质、周边环境划分为4个支护区域。
1)基坑北侧与现有四层住宅楼相邻,且距离较近,采用桩锚支护结构;
2)基坑南侧同样与现有四层住宅楼相邻,且距离较近,采用桩锚支护结构;
3)基坑东侧周围没有建筑物,场地开阔,采用放坡,由于本论文主要涉及桩锚支护设计,因此在下面的介绍中不对放坡进行过多赘述;
4)基坑西侧靠近书院南路,道路下埋设大量地下管线,采用桩锚支护结构。
1.4.2 桩锚支护稳定机理
本基坑周围环境十分复杂,北侧与南侧均有四层居民楼,基坑西侧为书院南路,分析可知:整个支护体系在基坑侧壁土体对支挡结构的主动土压力Ea、支挡结构对基坑内部土体的被动土压力Ep、支挡结构与锚索之间的预压力F1以及周围建筑对支挡结构产生的附加力F2的作用下达到平衡。依据平衡受力分析得支护体系的平衡方程为:
1.5 设计计算
本基坑形状可视为四边形,计算方法类似,故以基坑西侧为例给出设计思路。王伟娟[2]结合工程实例给出了可供参考的设计理论。土压力的计算采用朗肯土压力理论,支护结构地面超载按实际产生的超载分布情况和强度计算。
1.5.1 桩体嵌入深度
计算方法采用等值梁法,等值梁法是一种简单实用的计算方法[3-6]。假设挡土墙前后的土压力都达到了极限平衡状态。人工挖孔桩及锚索设计参数如表1、2所示。
表1 人工挖孔桩参数
表2 锚索设计参数
1.6 支护止水、降水方案简述
场地内地下水主要为粉质粘土及全风化泥质粉砂岩中的孔隙潜水。主要分布于粉质粘土及全风化泥质粉砂岩中。只需在坑内采取设置排水沟和集水井,排除坑内积水。
2 稳定性验算
2.1 桩锚支护的整体稳定性验算
根据规范《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》使用条分法对桩锚支护的整体稳定性进行验算,以基坑西侧为例,根据公式:
2.2 桩锚支护的抗隆起稳定性验算
2.3 小结分析
笔者算出基坑西侧桩锚支护整体稳定性系数为K=1.84,用理正软件算出最小稳定系数Kmin=2.88>1.8,造成数值结果不同的原因主要是由于笔者在运用条分法计算稳定性系数时,是通过圆弧滑动面过基坑底进行计算(见图1),而理正软件计算使用的圆弧滑动面则是过桩底(见图2),因此造成了数值结果的差异。另外,由于过基坑底的圆弧滑动面经过的土层较经过桩底的土层强度低,导致在计算上间接地降低支护体系的强度和稳定性。
3 结语
针对本基坑复杂的施工条件,采用桩锚支护结构进行基坑支护,可有效控制基坑变形及减少地下空间的利用,并通过相关理论及规范进行了支护设计,对桩锚支护参数进行了设计计算,并利用理正软件进行了验算,结果与笔者计算结果基本相符。经规范验算及变形估算后,确定桩锚支护结构的适用性及设计参数的合理性。
【参考文献】
[1]杨素春.深基坑支护技术及实例分析[J].地下空间,2001,21(5):480-484.
[2]王伟娟.某深基坑桩锚支护结构的设计与监测分析[D].兰州:兰州理工大学,2011.
[3]李广信,李学梅.软c土地基中基坑稳定分析中的强度指标[J].工程勘察,2010,1:1-4.
[4]杨光华.深基坑开挖中多支撑支护结构的土压力问题[J].岩土工程学报,1998,6:113-115.
【关键词】:深基坑;施工管理;挡土支护;解决措施
中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号:
引言:
高层建筑的深基础开挖,尤其是闹市区的开挖,因四周建筑密集、场地十分狭窄,无法放坡,即使在施工场地较宽敞的地区,放坡开挖也要增加大量的土方挖、填量和运输量,很不经济。为了降低工程成本,减少土方工程量和对周边建筑的影响,绝大多数高层建筑都采用垂直开挖。这样给挡土支护技术带来了革命性的发展,采用大直径灌注桩加土层锚杆的挡土支护技术以及土钉支护技术在深基坑开挖工程中广泛应用,且经济效果和社会效果十分可观。但是在实际应用中,不管是采用大直径灌注桩加土层锚杆的挡土支护方式,还是采用土钉支护的方式,施工中因各方面的原因而出现了一系列的问题和矛盾,急需解决、提高。
深基础工程开挖和挡土支护问题及原因
1.边坡修理达不到设计、规范要求,常存在超挖和欠挖现象。一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序。而在实际开挖时,由于施工管理人员不到位,技术交底不充分,分层分段开挖高度不一,挖机械操作手的操作水平等因素的影响,使机械开挖后的边坡表面平整度,顺直度极不规则,而人工修理时不可能深度挖掘,只能就机挖表面作平整度修整,在没有严格检查验收就开始初喷,故出现挡土支付后出现超挖和欠挖现象。
2.土层开挖和边坡支护不配套、常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间,而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工一般来说,土方开挖技术含量相对较低,工序简单,组织管理容易。而挡土支护的技术含量高,工序较多且复杂,施工组织和管理都较土方开挖复杂。所以在施工过程中,大型工程均是由专业施工队来分别完成土方和挡土支付工作,而且绝大部分都是两个平行的合同。这样在施工过程中协调管理的难度大,土方施工单位抢进度、拖工期、开挖顺序较乱,特别是雨期施工,甚至不顾挡土支护施工所需工作面,留给支护施工的操作面几乎是无法操作,时间上也无法完成支护工作,以致使支护施工滞后于土方施工。因支护施工无操作平成钻孔、注浆、布网和喷射混凝土等工作,而不得不用土方回填或搭设架子来设置操作平台来完成施工。这样不但难于保证进度,也难于保证工程质量,甚至发生安全事故,留下质量隐患。
3.喷射砼厚度不够,强度达不到设计要求。目前建筑工程基坑支护喷射砼常用的是干拌法喷射砼设备,其主要特点是设备简单、体积小,输送距离长,速凝剂可在进入喷射机前加入,操作方便,可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便,但由于操作手的水平不同,操作方法和检查控制等手段不全,混凝土回弹严重,再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素,往往造成喷后砼的厚度不够、砼强度达不到设计要求。
4.成孔注浆不到位,土钉或锚杆受力达不到设计要求。深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直般为100~150mm 的钻杆成孔,孔深少则五、六米,深则十几米,甚至二十多米,钻孔所穿过的土层质量也各不相同,钻孔如果不认真研究土体情况,往往造成出渣不尽,残渣沉积而影响注浆,有的甚至成孔困难、孔洞坍塌,无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够,而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求,影响工程质量,甚至要做再次处理。
基坑施工的几种解决问题的方法
1. 强化管理和监管协调的作用
施工单位要从根本上解决好施工管理人员,特别是项目经理、技术负责人、专业工长的质量和组织管理松懈的思想问题。工程开工前,项目经理应组织本项目各岗位的管理人员,仔细研究施工的难度和交叉工序的关系,理顺各工序间的矛盾,突击重点,抓住主要矛盾,编写好针对性强、可实施的施工组织方案,并按程序审批确定后,严格按此方案组织施工。在施工过程中,项目经理要做好各项工作的后勤、物资、人员的保障工作,做好同兄弟单位间的协调工作,确保施工各工序有秩序、不间断地进行。
各工序在施工前,特别是那些关键工序、技术复杂、难度大的工序,项目的技术负责人须认真研究选用合适的方法,向施工管理人员和操作人员进行技术交底,并常亲临现场,指导技术性工作,解决实际问题;施工员应坚守施工一线,督促班组做好各交接工序的自检、互检工作;质安员作好专检工作,严格执行质量一票否决制。并严格执行监理复检或抽检等监督检查工作,确保每一道工序质量的合格。
2.坚持持证上岗和岗前培训制度
工程施工中,不但管理人员要具备相应的岗位管理能力,要熟悉各工序的操作程序和质量控制点。操作人员也应具有相应岗位的上岗证,严格管理,对新来人员和离岗较长时间的人员必须做好岗前培训工作,来确保操作人员的操作水平和方法。这样方可达到既节约材料省工,又保证工程质量的目标。
3.强化质量责任,加强过程控制
喷射砼的质量好坏和厚度取决于喷射操作手的操作方法和水平,而其关键又是喷嘴与受喷面的距离、喷嘴移动、水量的调节。施工时喷嘴与受喷面的最佳距离为0.8~1.0m。当喷嘴与受喷面的距离>1.0m 时将增加回弹量,降低混凝土的密实度和强度;当喷嘴与受喷面的距离
回弹率的大小是直接影响工程成本和控制工作质量的主要参数,回弹率越大,施工成本越高,混凝土质量也会降低。回弹率与原材料的配合比、施工方法、喷射部位及一次喷射层的厚度有关。水泥用量多,砂率愈高,用水量愈大,回弹愈小。良好的级配,较少的骨料尺寸也有利于减少回弹。施工方法的影响,喷嘴与受喷面的夹角、距离、喷射压力适宜,对减少回弹的意义重大。喷射料流应与受喷面保持垂直,一次喷射厚度应形成5―10mm的砂浆塑性层,才能嵌住粗骨料,回弹才能逐渐减少,到50mm时才能稳定下来。
4. 加强对土方开挖施工工序的组织与管理
深基坑开挖施工中,精心安排开挖施工分层、分区、分块的部位和时间,精心安排挡土支护的施工时间,以有效地控制基坑已开挖部分的无支护暴露时间和减少土体被扰动的时间与范围,以达到利用尚未被挖动的土体尚能在一定程度上控制其自身位移的潜力,而使其协力控制土移和基坑支护周围土移之间存在着一定的相关性。所以科学地安排土方开挖施工顺序和控制施工进度,充分利用这种相关性,将有助于控制支护结构的坑周土体的位移。
5. 对开挖过程实施跟踪监测,及时记录和反馈信息
在深基坑开挖过程中,及时对开挖进行跟踪监测,是为了掌握支护结构和坑周土体移动的动态,以便于随时科学调整施工因素,优化设计和施工,以致于采取相应措施,来确保施工安全、顺利进行。同时,施工监测还有利于积累资料,检验设计的正确性,为今后改进设计理论和施工技术提供依据。
结束语:
总之,深基坑支护施工管理是一项十分重要而又艰难的管理工作,如何做到统一、协调、优质、高速地施工,是各施工单位在施工中必须重点审视的问题。
【关键词】地下综合管廊;影响因素;工程造价控制
1引言
随着我国城市的快速发展,地下管线建设需求增多。2014年国务院《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》,要求全面加强城市地下管线建设管理,并指出要稳步推进城市地下综合管廊建设。因其较其他工程复杂,建设投资大,故加强对影响其工程造价的因素进行分析,对管廊工程造价的控制起到关键作用。
2工程概况
翔安南路(翔安大道-洪钟大道)地下综合管廊工程总长约1.47km,为双舱布置,其中设计起点至翔安大道综合管廊约196.57m,净断面尺寸为6700mm×3200mm,其中市政舱净断面尺寸为3400mm×3200mm,高压舱净断面尺寸为3000mm×3200mm;翔安大道至洪钟大道段综合管廊1275m,为双舱布置,净断面尺寸为7400mm×3200mm,其中市政舱净断面尺寸为4100mm×3200mm,高压舱净断面尺寸为3000mm×3200mm。根据管廊工艺要求设置管线分支口、逃生口、通风吊装口、人员出入口、管廊转换井等特殊构造物,项目建安工程费用为14016.97万元,总投资为18238.23万元,建安技术经济指标为9528.87万元/km。
3影响综合管廊工程造价的主要因素及控制
3.1基坑支护方案
3.1.1选型原则设计应充分考虑工程地质条件及周围环境,确保支护结构安全,同时充分考虑基坑开挖施工及降水工程对周边环境的影响,以保证周边道路、构筑物及现状地下管线的安全及正常使用。支护方案在满足安全的前提下应尽量做到经济性、合理性,基坑支护结构能保证主体结构顺利方便施工,且不对主体结构施工造成较大影响。
3.1.2支护结构选型放坡开挖及简易支护:当施工场地条件允许,能够满足放坡要求,土体经验算能保证边坡稳定性时可采用放坡开挖,其施工工期短,工程造价最低,每100m造价约160万元。土钉墙支护结构:土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合,形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力,从而保持开挖面的稳定。一般适用于地下水位以上或降水厚的基坑边坡加固。该方式施工工期短、所需材料较省、机械设备少,但对场地、地质条件和周边环境要求较高,工程造价较放坡开挖高,每100m造价约190万元。围护桩支护结构:围护桩支护主要分为SMW工法桩、钻孔灌注桩、钢板桩,当项目地质条件不理想且场地受限时,可根据项目具体情况采用合适的围护桩支护。工程造价相比于放坡开挖和土钉墙都高,每100m造价为250~600万元。
3.1.3结合实际案例分析结合翔安南路管廊(翔安大道-洪钟大道)工程项目的现状地形、地物及交通等因素分析,本次基坑支护主要采用如下方案:AK0+000~AK0+123、AK0+320~AK0+672段。为避免基坑开挖对现状高架桥墩的影响,采用直径准800mm灌注桩结合准609mm钢管内支撑的围护结构型式,内支撑间距为4.0m。AK0+240~AK0+320段,受限于桥下净空,采用直径准1000mm人工挖孔桩结合准609mm钢管内支撑的围护结构型式,内支撑间距为4.0m。K0+672~K0+990段,受限条件较少,但基坑较深,采用边坡率为1:0.3的土钉墙支护型式。AK0+123~AK0+240、K1+092~K1+230、K1+320~K1+390、K1+570~K1+600段,受限条件较少,但基坑较深,基坑底部以上7m采用边坡率为1:0.3,7m以上边坡率为1:0.5的土钉墙支护型式。K0+990~K1+092段,左侧基坑深7.4~7.7m,管廊结构已经占用辅道;右侧有高约3m的边坡,且坡顶有建筑物,基坑深9.8~10.4m。本段左侧采用边坡率为1:0.3,右侧基坑底部以上7m采用边坡率为1:0.3,7m以上边坡率为1:0.5的土钉墙支护型式。K1+230~K1+240段,地势左高右低,左侧紧靠人行天桥桥墩,为避免基坑开挖对桥墩的影响,采用准800mm灌注桩,由于地势高差较大,不能采用横撑支护,采用预应力锚索进行支护;右侧采用边坡率为1:0.3的土钉墙支护型式。K1+240~K1+320段,地势左高右低,左侧紧靠人行天桥桥墩,为避免基坑开挖对桥墩的影响,采用准800mm灌注桩,由于地势高差较大,不能采用横撑支护,采用预应力锚索进行支护;右侧为凹地,受限较小,采用1∶1边坡坡率开挖,开挖后采用挂网锚喷。K1+390~K1+570段,地势左高右低,左侧紧靠辅道,基坑深6.4~9.4m,基坑较深,采用边坡率为1:0.3的土钉墙支护;右侧为公园,地势较低,基坑深为1.69~5.39m,采用1∶1边坡率开挖,开挖后采用挂网锚喷。由于右侧为公园,在符合管廊覆土要求上,本段需恢复坡面,恢复边坡采用植草防护。恢复坡面顶位于管廊顶以上不小于3m,水平距离为1m,坡率采用1:1.5。坡脚侵入公园人行道时,采用矮挡墙收坡。根据以上分析,本项目结合实际情况采用多种支护形式相结合的方式,经计算造价为每100m造价约280万元。
3.2主体结构施工工法
目前国内已建或在建的地下综合管廊,常规的施工工法有2种:明挖现浇法、预制拼装法(多弧装配式、叠合装配式)。明挖现浇施工法是地下结构施工的首选方法,在地面交通和环境允许的地方通常采用的施工方法,为最常用的施工方法,可将整个工程分割为多个标段,施工难度、技术要求、工程造价均较低,主体工程为2000~2300元/m3。预制拼装法主要有胶接预应力装配式、叠合装配式。胶接预应力装配式施工工法是一种较为先进的施工方法,施工速度快,施工质量易于控制、专业工厂化制作均一的品质,无需现场加工钢筋、绑扎、立模、砼养护等工序,具有加快现场施工进度、减少施工机具对现场空间的占用、有利于施工期间交通组织、保持工地整洁、减少噪音扰民等作用,与现场浇筑作业方式相比较施工简单、功效可提高数倍。要求有较大规模的预制厂和大吨位的运输和起吊设备,施工技术要求、工程造价较高,主体工程为3800~4000元/m3。叠合装配式施工工法:该技术是通过桁架钢筋将两边混凝土外墙巧妙地叠合在一起而形成的一个自重轻、整体性好、刚度大、承载力强、结构抗震性能突出的装配式墙体构件,主体工程约3000元/m3。翔安南路管廊(翔安大道-洪钟大道)工程项目因工期紧,且现状翔安南路为城市主干路,日常车流量大,为确保现状道路车辆通行等因素最终确定综合管廊标准段采用预制叠合装配式,过高架桥下段、埋深较大段及节点处采用现浇的施工工法,综合后主体工程约2550元/m3。
3.3附属安装工程
附属工程一般包括综合管廊的通风系统、电气系统、监控与报警系统、消防系统、排水系统、标识系统等内容。各类管线布署是否合理直接影响工程造价,且随着科技的进步,新工艺、新材料的不断出现,附属工程的比重呈上升趋势。翔安南路管廊(翔安大道-洪钟大道)工程项目附属工程包含电气工程、监控工程、火灾报警工程、消防工程、通风工程、标识工程等附属工程综合指标为1250万元/km。为确保附属工程整体造价控制在合理范围内,应严格把控其设计阶段,重点为材料和设备的选型,做到合理、经济适用,不超规模设计。图纸要严格会审,优化施工方案,控制施工过程中的设计变更。
3.4全寿命周期的造价控制
每一个工程项目工程造价的确定与控制贯穿于项目建设全过程,地下综合管廊因其工期长、项目复杂、专业多、施工难度大等,做好整个寿命周期的造价控制至关重要。其中,决策阶段各项技术经济决策,对项目的工程造价有很大影响,特别是建设标准水平的确定、建设地点的选择、工艺的评选、设备选用等,直接关系到工程造价的高低。据有关资料统计,投资决策阶段对工程造价的影响最高,可达到80%以上。还有招标阶段编制的工程量清单、招标控制价的准确性、工程材料、设备价格的合理性、减少施工过程中的项目变更等对地下综合管廊整体造价高低起着重要作用。
4结语
关键词:软土;基坑 ;支护;优化设计
中图分类号: TV551 文献标识码: A
大多数城市都进行着规模较大的旧城改造工程,而给在繁华的城市内进行深基坑的开挖问题提出了的新的挑战,如何控制因为深基坑开挖而产的环境效应问题,进而促进深基坑的开挖技术的研究与发展,提出了许多先进的设计方案、计算方法,和众多新的施工工艺,同时也出现了许多先进技术的成功工程实例,比如,环球金融中心和金茂大厦等超高层建筑的圆满完成;然而不可回避的事实是,由于基坑工程本身的复杂性以及设计和施工管理的不当,基坑工程在施工中发生事故的可能性仍然非常高。
一、我国深基坑支护工程中存在的主要问题
1.支护结构计算模型分析
当前应用最广泛的基坑支护结构计算模型有平面框架计算模型和不协调空间计算模型旧。
(1)平面框架计算模型旧是将支护结构体系采用平面分析,选用一个适合的支撑刚度,得到一个每延米的支撑力,再将每延米的支撑力作为每一层支撑体系的外荷载,对支护结构进行平面框架内力分析。其主要存在以下几点不足:①很难选择一个适当的每延米支撑刚度;②对于约束点的选取主要靠工程实际经验,如果约束点不巧取在最大位移点,就会与实际情况存在着偏差;③将基坑支护空间问题转化为平面问题,这与基坑支护结构的实际受力情况相差较大。
(2)不协调空间计算模型 是指将深基坑施工中的支护结构看成一个空间的排架系统,其底部视为铰支,铰支位置由平面分析进行确定,而平面分析采用“nl”法。这种方法主要存在如下几个缺点:①该模型适用于对称开挖而实际基坑开挖中很难做到对称开挖;②将铰支点看成是反弯点,而实际反弯点并非是位移零点,这与实际情况有相当大的出入;③实际基坑施工中的支撑刚度是不能确定的,因此对支撑等效刚度的选取会导致帽梁、围令与维护墙之间的位移不协调。
2.支护结构监控报警值分析
在深基坑支护结构的监测过程中对各项检查项目的监控报警值的确定是一件及其重要的工作。在每一项工程监测中,都应当根据工程的实际情况和设计计算书先确定相应的监控报警值,用来确定支护结构的变形和基坑周围的土移是否超过了允许的范围,以此来判断基坑是否处于安全状态,进而对支护方案进行优化或改变以确保基坑施工的安全。
二、基坑开挖与支护现状及特点
(1) 基坑开挖越来越深。有的是为了施工的方便,有的因为昂贵的地价,再就是为了符合当地政府规定和人防需要,建筑物不得不向地下发展。过去城市中修建2层地下室也非常少见。但现在的大城市尤其是沿海城市和特区,3~4层地下建筑物已很常见,5~6层也有。因此基坑深度多在10~16m间,甚至20m的也有许多。
(2)工程地质条件越来越差。这一点在某些沿海经济开发区较为突出。
(3)基坑周边的环境较为复杂。高层和超高层的建筑大多集中在人口密集、建筑物密度大的地方,还多处于市政公路旁边。原来的建筑结构陈旧复杂,地上和地下管网分布密集。因此,基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定,也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。
(4)基坑支护方法和种类多。如人工挖孔桩,钢板桩,预制桩和深层搅拌桩,还有地下连续墙等,内支撑包括各种桩、墙、板、管和撑同锚杆的联合支护等等。
(5)基坑工程的成功率较低。一旦基坑支护出现事故,会成邻近房屋、地下管道和管线及道路的开裂,甚至引发工程纠纷,或出现严重的破坏,造成人员伤亡和重大经济损失。
三、建议及对策
1.坚持分层分段开挖与支护的原则
一般情况下,边坡破坏是从局部开始,然后逐渐扩大。首先产生局部破坏的部位为突破点。当结构中部分土体应力达到甚至超过它的强度时,突破点就开始发生破坏,并引起其周围的土体性质的变化,进而引起临近部位土体应力值的升高,从而扩大破坏面积。高层建筑的飞速发展,使基坑越挖越深,边坡也更加陡立(一般约为80~90°左右)。边坡开挖后,不仅破坏了自然土体的三向受力状态,而且在开挖面周围产生高能区。部分能量会传给开挖面周围的土体,也就成为土体变形的动力。相对直立的边坡工程,如果开挖深度过大,高能区积聚的能量也非常大,有可能成为破坏的突破点进而造成塌方。所以,施工过程中必须控制开挖面的深度与长度,并快速进行支护,达到消除和控制破坏突破点扩张程度。分层分段开挖并支护有利于边坡能量的释放。前期开挖掘层段的能量有一部分通过锚体传到土层较深部位,部分留在边坡相对浅的部位。当下阶段开挖后,该能量就被新的开挖段释放和吸收。所以,分层分段开挖并支护的施工方法也会释放能量,使得开挖能量较少留在坡面,这有利于整个破会面的稳定。边坡层段开挖的大小应作为设计的重要内容,在分析土体力学性能、边坡附加荷载分布的基础上预测突破点可能产生的部位,这是划分层段的重要依据。据此绘出每一坡面的层段开挖图,作为施工依据,并在施工中根据具体情况进行调整。
2.信息反馈是基坑施工的重要组成部分
信息反馈是指两个方面:一是指在坡面开挖中,对表现出来的地下水分布、地质构造、水位变化和地下未知建筑物的信息反馈;二是指施工过程中,对边坡应力监测和位移信息的反馈。而在施工中发生侧移的原因有:
(1)土力学的模糊性:土的层面结构多变,影响因素多,物理力学性能分散性大。其结构计算原理及各种参数取值有较大的模糊性,不可能一次计算到位
(2)在外力作用下产生变形。
(3)施工过程中土体的不稳定。
3.支护结构改革和创新
(1)根据受力情况改变结构的形式。闭合拱圈挡土、连拱式基坑支护,都是应用空间支护结构,充分利用拱的性质,即减小土对桩基的侧向压力,也把结构受弯转换为拱圈受压,充分发挥混凝土的受压特性,不仅提高了支护效果,也降低了支护的费用。
(2)从施工方法上改变。桩墙合一地下室逆作法,是将地下室墙和基坑支护桩合在一起,以地下室的梁板作为支护,从上往下施工,同时地下室的外墙也在施工。它的优点是节省资金,在高水位地区和地下水丰富区域,还要做防水帷幕。
(3)发展新的支护方法。近几年,锚钉墙法和喷锚网支护法在工程中应用了很多,表现出一定的经济效益。它不要一根管、一根桩、一根撑、一块板,以尽可能保持并提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度,变土体荷载为支护结构体系的一部分。它主动支护土体,并与土体共同工作,具有施工简便、机动、快速、适用性强、灵活、随挖随支、挖完支完、安全经济高效等特点。它的工期比传统法短一至两个月以上,工程造价降低10%~30%左右。
4.进一步研究基坑支护理论
可以看到,随着国民经济的飞速发展和城市现代化的进程,基坑工程的可靠性成为高层建筑亟待解决的问题。因此进一步探讨基坑支护的方法和计算理论,尤其是新型支护方法的计算理论,乃为工程实际所急需。如喷锚网支护法、锚钉墙法。
5.探讨基坑护壁抢险技术
如前所述,基坑工程的破坏率较高。因此,施工过程信息反馈技术,对进行基坑支护抢险有重要意义。当发现基坑护壁出现失效时,采用的办法大多是回填土方或停止开挖等,收效甚微。因此在支护设计和确定施工得方案时,就一定要考虑基坑支护的抢险措施。如基坑护壁帷幕漏水化学灌浆抢险技术,具有简单、经济。快速和有效的特点,是目前基坑漏水涌砂最好的抢险补救方法。
结语
在随着我国的经济不断的高速发展,工程建设方面的投资额度也在不断地增加,各类的高层建筑同时也逐年增加,随之而来的便是各种深基坑不断地涌现,那么在深基坑的支护方案设计的时候,就不仅仅是在技术上可以满足基坑的安全稳定性这样就可以了,而应该是我做到根据现场的实际情况来设计出一种可以在技术上可行并且在经济上合理的优化方案,这样就能为国家节约每一分钱,为祖国的经济可持续发展做出我们应有的贡献。
参考文献
[1]. 王马 浅谈对深基坑开挖支护现状分析 [期刊论文] . 2012年