探析建筑工程超大深基坑支护选型问题

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  [摘 要]为了实现空间的最优化利用,现代建筑工程往往更加重视地下空间的开发,例如地下车库、地下商场等。基坑支护作为一种保护建筑地下结构安全的措施,基坑支护的设计和选型直接决定了其功能能否得到有效的发挥。尤其是超大深基坑,场地的地质条件、基坑周边环境、支护选型等因素,都会对其稳定性造成影响。因此,建筑施工人员必须重视超大深基坑支护选型问题,坚持基坑支护选型原则,科学选择支护形式,保证建筑工程安全。
  [关键词]建筑工程;超大深基坑;特征分析;支护选型
  中图分类号:TU517 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)21-0163-01
  引言:现代建筑逐渐向高层化方向发展,这也直接催生了超大深基坑工程的大量出现。对于建筑企业来说,采用何种支护方式、如何进行支护选型,不仅关系到建筑工程的质量和安全,也与企业的经济效益有密切联系。文章以某工程为例,首先对工程的基本情况进行了简单概述,随后分析了超大深基坑支护的特点及选型原则,最后结合选型常见问题,提出了优化建筑工程超大深基坑支护選型的具体对策。
  一、超大深基坑支护的特征及选型原则
  根据住房和城乡建设部2009年发布的《危险性较大的分布分项工程安全管理办法》中的相关定义,将开挖深度超过5m的基坑工程成为深基坑。同时,对于深度较深、面积较大、形状不规则的深基坑,称之为超大深基坑。
  1、超大深基坑的特点
  首先,基坑支护作为一个临时结构,具有较强的风险性。尤其是对于超大深基坑来说,工程周边环境、施工技术以及自然环境的变化等因素,都有可能给基坑支护安全带来影响。尤其是在夏季施工,需要重点做好基坑排水防灌的防范措施。其次,基坑工程具有较强的学科综合性。基坑开挖和支护不仅涉及岩土工程知识,还需要综合考虑地质勘测、工程力学、计算技术等内容。只有综合考虑多方面的技术因素,才能确保超大深基坑的安全。最后,超大深基坑还会对周边环境产生影响,除了会造成地表植被破坏外,还会对地下水位和土体结构产生影响。另外,超大深基坑开挖也会对周边管线产生影响,在一定程度上干扰了正常的供电、供气。
  2、超大深基坑支护选型的原则
  结合以往的工作经验,总结超大深基坑支护选型的原则主要有三:一是稳定性原则。保证基坑土体的稳定和安全,是超大深基坑支护选型的首要原则。在进行支护时,必须要确保支护构建的强度、刚度足够大,能够切实发挥支撑和稳定的效果;二是兼顾成本和质量。许多施工单位在进行超大深基层支护选型时,往往盲目追去施工成本,而导致基坑支护结构的质量受到影响。因此,必须要转变传统的施工理念,在保证基坑支护质量的前提下,尽可能的控制成本;三是适用性原则。即超大深基坑支护选型要具有操作上的便利性和合理性。
  二、超大深基坑支护选型存在的问题
  1、支护结构设计计算与实际受力不符
  在实际工程中,支护结构的受力情况十分复杂,如果按照极限平衡理论计算支护结构的安全系数,虽然从理论上来说能够保证超大深基坑的支护安全,但是却容易发生破坏。出现这种问题的主要原因,是由于极限平衡理论采用的是一种静态设计方式,而在超大深基坑开发和支护作业中,则是一种动态的平衡状态。随着时间的增加,土体强度逐渐下降,支护结构受力增加。但是这部分力并没有纳入到支护结构的设计中,造成了理论计算与实际受力不符。
  2、基坑土体的取样具有不完全性
  通过地基土层的取样分析,可以大致推断出该区域土体结构的物理学指标,从而为支护结构设计提供必要的参考信息。因此,必须要保证土层取样的全面性,从而客观、真实的反应出土体结构的真实信息。但是在实际取样时,工作人员为了工作方便,钻孔的数量较少,所取土样相对集中,不能真实的反映出地基土层的整体特性,也就无法为超大深基坑支护选型提供必要的参考。
  三、常用超大深基坑支护结构型式
  1、水泥土重力式支护结构
  水泥土重力式支护结构是采用机械钻进、喷浆并强制与土搅拌而发生一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的土体。该种支护结构的优点在于能够充分利用原土地基,不需要额外采购支护材料,因此技术成本相对较低;同时,施工较为简单,施工过程中不会产生严重的噪声和污染,尤其适用于人口相对密集地区的建筑工程。但是该种支护结构对基坑深度有一定要求,在基坑深度超過10m以上不适用。
  2、地下连续墙支护结构
  在基坑地层挖出一排窄而深的沟槽,在沟槽内放置钢筋,并用混凝土浇筑,形成连续的墙体结构。这种结构不仅能够发挥支撑作用,而且具有一定的防水效果。地下连续墙的整体刚度较大,能够承受较高的上部建筑荷载,在一些大型建筑工程或是软土质地基中较为常用。该种支护结构也有自身的缺点,例如与其他支护结构相比成本和技术要求更高,施工过程中如果不注意做好泥浆处理,很容易造成环境污染等。
  3、桩撑支护结构
  排桩可以选择人工挖孔桩和钢板桩,一般情况下,对于基坑深度10m以上的超大深基坑,优先考虑多道支撑的钢板桩;对于10m以下的超大深基坑,可以选择人工挖孔桩。这种支护结构的特点在于施工成本较低,且工艺流程比较简单,适合于规模较小、建筑结构比较单一的建筑工程。该种支护结构的缺点是所占作业空间较大,锚杆的设立要求场地有较宽敞的周边环境和良好的地下空间;地质条件太差或土压力太大时使用桩锚支护结构,容易发生支护结构的受弯破坏或倾覆破坏。
  4、土钉墙支护结构
  土钉墙是以较密间距排列的土钉体作为主要受力构件,加固原位土体,并较大限度发挥土体自身强度的一种挡土护坡结构。其作用机理可理解为通过在基坑边坡土体中设置土钉,形成加筋土重力式挡墙,而起到挡土的作用。其优点在于能合理利用土体的自身强度和自承载能力,经济效果好。缺点在于对土性要求较高,不适宜用在软土及松散砂土地层中。
  参考分析
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