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【摘 要】 本文依据在建工程实例,对其深基坑的支护进行探讨学习。介于该工程所处位置地质条件复杂、周边地下管线多、建筑物密集等特点,在这里仅对该项目深基坑的支护,施工进行探讨,并提出相应的建议。
【关键词】 深基坑;支护结构;变形;监测等
前言:
随着经济的发展,社会的进步,我国城市建设规模逐渐增加,高层建筑,地下建筑大量增加,为最大限度的减少对周边环境的影响,特别是建筑物密集施工受限环境下,使得深基坑的安全性,稳定性,经济性必須达到很高的要求。
深基坑工程支护是深基坑施工过程中的辅助工程,在南方地区已经得到了充分的应用,施工技术也较为成熟,取得了很好的效果,但由于设计勘测、施工质量、地质条件、工期、监测方案的不完善等综合因素的影响,给深基坑作业及周边环境带来很大的风险。在这里主要针对深基坑的支护工程进行探讨学习。
一、深基坑支护在实际工程中的应用形式及选择
1、基坑的围护体系
包括:板墙(桩)、围檩(冠梁)、其他附属构件。板(桩)主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力并将此压力传递到支撑,是稳定基坑的一种临时挡墙结构,其中深基坑的围护类型在我国的应用较多的有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式及土层锚杆、逆筑法、沉井等。不同类型围护结构的特点见表1.1
表1.1 不同类型围护结构的特点
类型 特点
桩板式墙板式桩 1.H钢的间距在1.2-1.5m2.造价低,施工简单,有障碍物时可改变间距;3.止水性差,地下水位高的地方不适用,坑壁不稳的地方不适用;4.开挖深度上海达到6m左右,无支撑;而日本用于开挖深度10m以内的基坑(有支撑)
钢板桩 1.成品制作,可反复使用2.施工简便,但施工有噪声;3.刚度小变形大,有多道支撑结合,在软土地层中也可采用;4.新的时候止水性尚好,如有漏水现象需增加防水措施
板式钢管柱 1.截面刚度大于钢板桩,在软土地层中开挖深度可大,在日本开挖深度达到30m2.需要有防水措施相配合
预制混凝土板桩 1.施工简便,但有噪声;2.辅以止水措施;3.自重大,受起吊设备限制,不适合大深度基坑
灌注桩 1.刚度大,可用在深大基础;2.施工对周边地层影响小;3.需降水或和止水措施配合使用,如搅拌桩,旋喷桩等
地下连续墙 1.刚度大,开挖深度大,可适用于所有地层;2.强度大,变位小隔水性好,同时可兼作主体结构一部分;
3.可临近建筑物使、构筑物使用环境影响小;4.造价高
SMW工法桩 1.强度大止水性好;2.内插的型钢可拔出反复使用,经济性好;
3.开挖深度8.65m具有较好的发展前景,国内上海已有工程实践
自立式水泥挡墙/水泥土搅拌桩挡墙 1.无支撑,墙体止水性好,造价低;
2.墙体变位大
2、基坑支撑结构体系
内支撑一般由各种型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑等构成支撑系统,外拉锚有拉锚和土锚两种形式。在软弱地层的基坑工程中,支撑结构承受维护墙所传递的土压力、水压力。支撑结构挡土的应力传递路径是维护(桩)墙→围檩(冠梁)→支撑。
在深基坑的施工支护结构中,常采用的支撑系统按其材料可分为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑支撑体系两类。
本例项目基坑支护重要性等级为一级,对周边的环境及地下管线有重大的影响,结合地质水文条件,所采用的支护体系选用施工速度较快且对周边环境影响较小的钻孔灌注桩Φ900@1100,冠梁为1100*900钢筋混凝土梁;支撑结构为立柱桩+格构柱+800*700支撑梁双层支撑;隔水帷幕采用Φ850@1200三轴水泥土搅拌止水帷幕,降水采用孔内管井降水分别设疏干井和降压井。
二、明挖深基坑变形控制
1、基坑的水平位移
基坑开挖时,由于坑内开挖卸荷造成围护结构在内外压力差作用下产生水平向位移,近而引起围护外侧土体的变形,造成基坑外土体或建(构)筑物沉降;同时,开挖卸荷也会引起坑底土体隆起。可以认为,基坑周围地层移动主要是由于围护结构的水平位移和坑底土体隆起造成的。
2、围护墙体水平变形
当基坑开挖较浅,还未设支撑时,不论对刚性墙体(如水泥土搅拌桩墙、旋喷桩墙等)还是柔性墙体(如钢板桩、地下连续墙等),均表现为墙顶位移最大,向基坑方向水平位移,呈三角形分布。随着基坑开挖深度的增加,刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移,而一般柔性墙如果设支撑,则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动,墙体腹部向基坑内凸出。
3、围护墙体竖向变位
在实际工程中,墙体竖向变位量测往往被忽视,事实上由于基坑开挖土体自重应力的释放,致使墙体产生竖向变位:上移或沉降。墙体的竖向变位给基坑的稳定、地表沉降以及墙体自身的稳定性均带来极大的危害。特别是对于饱和的极为软弱的地层中的基坑工程,当围护墙底下因清孔不净有沉渣时,围护墙在开挖中会下沉,地面也随之下沉;另外,当围护结构下方有顶管和盾构穿越时,也会引起围护结构突然沉降。
4、基坑底部的隆起
随着基坑的开挖卸载,基坑底出现隆起是必然的,但过大的坑底隆起往往是基坑险情的征兆。过大的坑底隆起可能是两种原因造成的:①基坑底不透水土层由于其自重不能够承受不透水土层下承压水水头压力而产生突然性的隆起;②基坑由于围护结构插入坑底土层深度不足而产生坑内土体隆起破坏。基坑底土体的过大隆起可能会造成基坑围护结构失稳。另外,由于坑底隆起会造成立柱隆起,进一步造成支撑向上弯曲,可能引起支撑体系失稳。因此,基坑底土体的过大隆起是施工时应该尽量避免的。但由于基坑一直处于开挖过程,直接监测坑底土体隆起较为困难,一般通过监测立柱变形来反映基坑底土体隆起情况。 5、地表沉降
围护结构的水平变形及坑底土体隆起会造成地表沉降,引起基坑周边建(构)筑物变形。根据工程实践经验,基坑围护呈悬臂状态时,较大的地表沉降出现在墙体旁;施加支撑后,地表沉降的最大值会渐渐远离围护结构,位于距离围护墙一定距离的位置上。
6、控制基坑变形的主要方法
6.1增加围护结构和支撑的刚度;通过增加灌注桩桩径解决。
6.2增加围护结构的人土深度;
6.3加固基坑内被动区土体。加固方法有抽条加固、裙边加固及二者相结合的形式;
6.4减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间,这一点在软土地区施工时尤其有效;
6.5通过调整围护结构深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响
7、坑底稳定控制
7.1保证深基坑坑底稳定的方法有加深围护结构入土深度、坑底土体加固、坑内井点降水等措施。
7.2适时施作底板结构。
三、基坑的变形监测
深基坑的变形监测是为基坑施工提供可靠的数据,实际操作中有的项目不注重此项工作,主要体现在监测项目不全,监测点设置不合理,数据采集不足,监测点的破坏严重等。监测数据只作为验收资料使用,没有在施工过程中及时的反馈指导施工,存在极大的安全隐患。在此进行阐述监测的方法和重要性。
1、明挖基坑常规监测
监测内容主要有:地表沉降、围护结构水平位移、管线沉降、地面建筑物沉降、倾斜及裂缝、围护结构内力、支撑内力、地下水位、地中土体垂直位移、地中土体水平位移等。详见表2.1
表2.1 基坑监测项目、对象及方法一览表
监测项目 监测类别 监测方法 监测对象
地表沉降 A 全自动电子水准仪、铟钢尺等 掌握基坑开挖过程中对周围土体、地下管线、钻孔桩和周围建筑物的影响程度及影响范围
地下管线沉降 A
围护桩顶垂直位移 A
建筑物沉降 A
建筑物倾斜 A 全站仪、反射片等
围护桩水平位移 A 测斜管、测斜仪等 掌握基坑开挖过程对周围土体、围护结构及地下水位的影响
土体水平位移 B
地下水位 B 水位孔、水位计等
支撑轴力 A 钢筋计、频率接收仪等 了解施工过程中水平支撑、主体结构的受力情况
锚固力 A 轴力计、频率接收仪等
地表、建筑物、
支护结构裂缝 B 以观测为主,必要时用裂缝仪 掌握裂缝的发生、发展过程,分析施工的影响程度
2、监测点布置
2.1应依据设计要求和相关规范规定进行监测点的布设,绘制平面图;并应与现场测点一一对应。
2.2监测断面应依据相关规范规定进行设计和布置。
2.3各种观测项目应在监测断面中统一考虑,对应布置;以便采集的数据能相互印证,确保监测结果的可靠性。
3、监测频率与停测标准
3.1量测频率根据施工进度、支护形式、围岩动态和开挖面宽度与埋深的相对关系确定。
3.2安排量测频率的原则是通过量测能准确地掌握围岩和支护动态稳定的变化趋势。
3.3各种项目的量测频率应依据设计要求和规范规定。
3.4结束监测标准。变形稳定判断的标准应依据《建筑变形测量规范》JGJ8相关内容确定,即“当最后lOOd的沉降速率小于0.01~0.04mm/d时可认为已经进入稳定阶段”。变形稳定后,即可向委托方发出“结束监测申请”,经批准后结束监测。
四、深基坑施工工艺
本例支护工程的施工主要步骤:①场地交接平整、校核控制点、线测量放样→③支护桩、立柱桩施工→④隔水帷幕水泥搅拌桩施工→⑤设置监测点→⑥疏干井、降压井施工降水→⑦开挖至冠梁底标高施工冠梁及第一层支撑梁→⑧第一层支撑梁混凝土验收合格后分层分块进行土方开挖至围檩底标高,施工第二层支撑梁→⑨分层分块开挖到基底设计标高,及时施做底板→⑩具备抗浮能力后进行封井。
1、基坑测量
在上述施工工艺中每一项都需要编制专项方案并履行审批手续,因为场地变化快,施工机械多,交叉作业多等特地给测量放样工作带来了更高的要求,测量的精度直接影响到后期支撑梁的施工,在施工前必须对加密的水准点、导线点进行保护,确保符合精度要求。施工中做好测量报验工作。因为基坑变形的缘故,所以必须定期对基准点进行校验保护。
2、围护桩及立柱桩的施工
钻孔灌注桩的施工因为工作量大,场地集中,设备人员密集所以容易出现漏桩、偏位桩、斜桩。另外现场多台桩机同时施工,施工力量参差不齐,应特别在成孔质量、清孔质量、钢筋笼的加工焊接、格构柱的定位安装、水下混凝土的浇筑按设计要求严格控制。
3、隔水帷幕的施工
本例中止水帷幕采用三轴水泥土搅拌法施工,水泥土搅拌法加固软土技术具有其独特优点:最大限度地利用了原土;搅拌时无振动、无噪声和无污染,可在密集建筑群中进行施工,对周围原有建筑物及地下沟管影响很小;需要特别注意的是施工中要保证拌合土的均匀性、帷幕的完整性、从原材料的配比和搅拌及桩基的定点走位上进行着重控制,水泥土的施工应该连续不间断进行,并在施工过程中充分搅拌。接头桩应使用高压旋喷桩进行连接,相隔桩施工間隔超过24h为冷接头在接头位置外侧补桩处理。
4、基坑降水
4.1工程降水有多种技术方法,可根据土层情况、渗透性、降水深度、周围环境、支护结构种类按表4.1选择和设计。
表4.1 井点降水的方法选用
降水的方法 适用地层 渗透系数(m/d) 降水深度(m) 地下水类型 集水明排 黏性土、砂土 —— <2 潜水地表水
轻型井点 一级
二级
三级 砂土粉土,含薄层粉砂的淤
泥质土 0.1-0.2 3-6
6-9
9-12 潜水
喷射井点 8-20 潜水承压水
管井 疏干 粉土、砂土含薄层粉砂的淤
泥质土 0.02-0.1 >15 潜水
减压
砂性土,粉土 >0.1 >20 承压水
本例项目选用管井降水的方案,又根据地下水情况和地下隔水层的位置以及隔水帷幕的深度综合考虑选用基坑内设置疏干井和降压井,根据以往工程经验及参考文献总结降水井的位置布置对降水的效率和降水效果尤为重要:
4.1.1基坑隔水帷幕深入降水含水层的隔水底板中,井点降水以疏干基坑内的地下水为目的,这类隔水帷幕将基坑内的地下水与基坑外的地下水分隔开来,基坑内、外地下水无水力联系。此时,应把降水井布置于坑内,降水时,基坑外地下水不受影响。
4.1.2隔水帷幕位于承压水含水层顶板中,井点降水以降低基坑下部承压含水层的水头,防止基坑底板隆起或承压水突涌为目的,这类隔水帷幕未将基坑内、外承压含水层分隔开。由于不受围护结构的影响,基坑内、外地下水连通,这类井点降水影响范围较大。此时,应把降水井布置于基坑外侧。因为即使布置在坑内,降水依然会对基坑外水位有明显影响,如果布置在基坑内反而会多出封井问题。
4.1.3隔水帷幕底位于承压水含水层中
隔水帷幕底位于承壓水含水层中,如果基坑开挖较浅,坑底未进入承压水含水层,井点降水以降低承压水水头为目的;如果基坑开挖较深,坑底已经进入承压水含水层,井点降水前期以降低承压水水头为目的,后期以疏干承压含水层为目的。这类隔水帷幕底位于承压水含水层中,基坑内、外承压含水层部分被隔水帷幕隔开,仅含水层下部未被隔开。由于受围护结构的阻挡,在承压含水层上部基坑内、外地下水不连续,下部含水层连续相通,地下水呈三维流态。随着基坑内水位降深的加大,基坑内、外水位相差较大。在这类情况时,应把降水井布置于坑内侧,这样可以明显减少降水对环境的影响,而且隔水帷幕插入承压含水层越深,这种优势越明显。
5、深基坑土方开挖方案
基坑开挖应根据支护结构设计、降排水要求,确定开挖方案。
5.1基坑周围地面应设排水沟,且应避免雨水、渗水等流入坑内;同时,基坑也应设置必要的排水设施,保证开挖时通过及时排出雨水。
5.2基坑开挖过程中,必须采取措施防止开挖机械等碰撞支护结构、格构柱、降水井点或扰动基底原状土。
5.3基坑开挖时应严格按照设计要求,分块、分层、对称、平衡原则开挖。
5.3.1基坑开挖过程中,应对地质情况、地下水位和标高等变化随时测量,做好原始记录及绘出断面图。如地基的地质情况与设计要求不符,须与设计人员联系确定处理方案。
5.3.2基坑开挖后,应对开挖的基底进行检验,全合格后立即联系施工单位进行下道工序施工。
5.3.3基坑挖出的土方堆放在离基坑边≮7m,以防止围护结构失稳。且在测量标志的附近不得堆放土方。
5.3.4基坑内设盲沟,按16x16米左右设置,用以排除地表水。
5.3.5支撑段土方开挖应遵循"先撑后挖、分层开挖、严禁超挖"以及"大基坑,小开挖的原则;开挖至设计标高后及时架设支撑,减少基坑开挖期间无支护暴露时间、宽度和深度。
5.4发生下列异常情况时,应立即停止挖土,并应立即查清原因和及时采取措施后,方能继续挖土:
5.4.1围护结构变形明显加剧。
5.4.2支撑轴力突然增大。
5.4.3围护结构或止水帷幕出现渗漏。
5.4.4开挖暴露出的基底出现明显异常。包括黏性土时强度明显偏低或砂性土层时水位过高造成开挖施工困难时。
5.4.5围护结构发生异常声响。
5.4.6边坡出现失稳征兆时。
6、冠梁、支撑梁施工
6.1施工前要进行桩头的破除,主要采用风镐辅以人工切割进行破除,破除桩头标高准确,破除面整齐不得损伤钢筋、扭曲钢筋,桩头钢筋成喇叭口。长度不足应按规范要求进行焊接。
6.2立柱桩格构柱的托板焊接,应有专业焊接队伍进行施工,采用CO2气体保护焊确保焊接质量。
6.3支撑梁的施工中钢筋的绑扎十分密集,通长钢筋需要穿越格构柱施工时有一定的难度,在施工过程中前要仔细学习图纸,并进行样板段施工。有问题及时同设计院进行沟通,保证钢筋绑扎质量。
五、结束语
随着深基坑工程支护技术的推广和应用,不仅在狭窄受限地段满足了施工要求,同时给深基坑的安全作业提供了有力的保障。整个功法源于一系列较为简单的施工工艺搭配组合,但相互间的配合与协调不仅能体现施工技术,更能体现出项目的管理艺术,所以在具体工程施工中仍需要理论结合实践,不断的成熟完善设计与施工,管理与协调,只有这样才能在实践中不断改进和总结,为现代化建设提供有力的技术支持。
参考文献:
1.《中华人民共和国行业标准.建筑基坑支护技术规程》(jgj120-99)[S].中国建筑工业出版社,中国建筑科学研究院主编.1999
2.王卫东,王建华著.深基坑支护设计与施工[M].中国建筑工业出版社.2007
3.高有潮,龚晓南编著《深基坑工程设计施工手册》[M].中国建筑工业出版社
【关键词】 深基坑;支护结构;变形;监测等
前言:
随着经济的发展,社会的进步,我国城市建设规模逐渐增加,高层建筑,地下建筑大量增加,为最大限度的减少对周边环境的影响,特别是建筑物密集施工受限环境下,使得深基坑的安全性,稳定性,经济性必須达到很高的要求。
深基坑工程支护是深基坑施工过程中的辅助工程,在南方地区已经得到了充分的应用,施工技术也较为成熟,取得了很好的效果,但由于设计勘测、施工质量、地质条件、工期、监测方案的不完善等综合因素的影响,给深基坑作业及周边环境带来很大的风险。在这里主要针对深基坑的支护工程进行探讨学习。
一、深基坑支护在实际工程中的应用形式及选择
1、基坑的围护体系
包括:板墙(桩)、围檩(冠梁)、其他附属构件。板(桩)主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力并将此压力传递到支撑,是稳定基坑的一种临时挡墙结构,其中深基坑的围护类型在我国的应用较多的有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式及土层锚杆、逆筑法、沉井等。不同类型围护结构的特点见表1.1
表1.1 不同类型围护结构的特点
类型 特点
桩板式墙板式桩 1.H钢的间距在1.2-1.5m2.造价低,施工简单,有障碍物时可改变间距;3.止水性差,地下水位高的地方不适用,坑壁不稳的地方不适用;4.开挖深度上海达到6m左右,无支撑;而日本用于开挖深度10m以内的基坑(有支撑)
钢板桩 1.成品制作,可反复使用2.施工简便,但施工有噪声;3.刚度小变形大,有多道支撑结合,在软土地层中也可采用;4.新的时候止水性尚好,如有漏水现象需增加防水措施
板式钢管柱 1.截面刚度大于钢板桩,在软土地层中开挖深度可大,在日本开挖深度达到30m2.需要有防水措施相配合
预制混凝土板桩 1.施工简便,但有噪声;2.辅以止水措施;3.自重大,受起吊设备限制,不适合大深度基坑
灌注桩 1.刚度大,可用在深大基础;2.施工对周边地层影响小;3.需降水或和止水措施配合使用,如搅拌桩,旋喷桩等
地下连续墙 1.刚度大,开挖深度大,可适用于所有地层;2.强度大,变位小隔水性好,同时可兼作主体结构一部分;
3.可临近建筑物使、构筑物使用环境影响小;4.造价高
SMW工法桩 1.强度大止水性好;2.内插的型钢可拔出反复使用,经济性好;
3.开挖深度8.65m具有较好的发展前景,国内上海已有工程实践
自立式水泥挡墙/水泥土搅拌桩挡墙 1.无支撑,墙体止水性好,造价低;
2.墙体变位大
2、基坑支撑结构体系
内支撑一般由各种型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑等构成支撑系统,外拉锚有拉锚和土锚两种形式。在软弱地层的基坑工程中,支撑结构承受维护墙所传递的土压力、水压力。支撑结构挡土的应力传递路径是维护(桩)墙→围檩(冠梁)→支撑。
在深基坑的施工支护结构中,常采用的支撑系统按其材料可分为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑支撑体系两类。
本例项目基坑支护重要性等级为一级,对周边的环境及地下管线有重大的影响,结合地质水文条件,所采用的支护体系选用施工速度较快且对周边环境影响较小的钻孔灌注桩Φ900@1100,冠梁为1100*900钢筋混凝土梁;支撑结构为立柱桩+格构柱+800*700支撑梁双层支撑;隔水帷幕采用Φ850@1200三轴水泥土搅拌止水帷幕,降水采用孔内管井降水分别设疏干井和降压井。
二、明挖深基坑变形控制
1、基坑的水平位移
基坑开挖时,由于坑内开挖卸荷造成围护结构在内外压力差作用下产生水平向位移,近而引起围护外侧土体的变形,造成基坑外土体或建(构)筑物沉降;同时,开挖卸荷也会引起坑底土体隆起。可以认为,基坑周围地层移动主要是由于围护结构的水平位移和坑底土体隆起造成的。
2、围护墙体水平变形
当基坑开挖较浅,还未设支撑时,不论对刚性墙体(如水泥土搅拌桩墙、旋喷桩墙等)还是柔性墙体(如钢板桩、地下连续墙等),均表现为墙顶位移最大,向基坑方向水平位移,呈三角形分布。随着基坑开挖深度的增加,刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移,而一般柔性墙如果设支撑,则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动,墙体腹部向基坑内凸出。
3、围护墙体竖向变位
在实际工程中,墙体竖向变位量测往往被忽视,事实上由于基坑开挖土体自重应力的释放,致使墙体产生竖向变位:上移或沉降。墙体的竖向变位给基坑的稳定、地表沉降以及墙体自身的稳定性均带来极大的危害。特别是对于饱和的极为软弱的地层中的基坑工程,当围护墙底下因清孔不净有沉渣时,围护墙在开挖中会下沉,地面也随之下沉;另外,当围护结构下方有顶管和盾构穿越时,也会引起围护结构突然沉降。
4、基坑底部的隆起
随着基坑的开挖卸载,基坑底出现隆起是必然的,但过大的坑底隆起往往是基坑险情的征兆。过大的坑底隆起可能是两种原因造成的:①基坑底不透水土层由于其自重不能够承受不透水土层下承压水水头压力而产生突然性的隆起;②基坑由于围护结构插入坑底土层深度不足而产生坑内土体隆起破坏。基坑底土体的过大隆起可能会造成基坑围护结构失稳。另外,由于坑底隆起会造成立柱隆起,进一步造成支撑向上弯曲,可能引起支撑体系失稳。因此,基坑底土体的过大隆起是施工时应该尽量避免的。但由于基坑一直处于开挖过程,直接监测坑底土体隆起较为困难,一般通过监测立柱变形来反映基坑底土体隆起情况。 5、地表沉降
围护结构的水平变形及坑底土体隆起会造成地表沉降,引起基坑周边建(构)筑物变形。根据工程实践经验,基坑围护呈悬臂状态时,较大的地表沉降出现在墙体旁;施加支撑后,地表沉降的最大值会渐渐远离围护结构,位于距离围护墙一定距离的位置上。
6、控制基坑变形的主要方法
6.1增加围护结构和支撑的刚度;通过增加灌注桩桩径解决。
6.2增加围护结构的人土深度;
6.3加固基坑内被动区土体。加固方法有抽条加固、裙边加固及二者相结合的形式;
6.4减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间,这一点在软土地区施工时尤其有效;
6.5通过调整围护结构深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响
7、坑底稳定控制
7.1保证深基坑坑底稳定的方法有加深围护结构入土深度、坑底土体加固、坑内井点降水等措施。
7.2适时施作底板结构。
三、基坑的变形监测
深基坑的变形监测是为基坑施工提供可靠的数据,实际操作中有的项目不注重此项工作,主要体现在监测项目不全,监测点设置不合理,数据采集不足,监测点的破坏严重等。监测数据只作为验收资料使用,没有在施工过程中及时的反馈指导施工,存在极大的安全隐患。在此进行阐述监测的方法和重要性。
1、明挖基坑常规监测
监测内容主要有:地表沉降、围护结构水平位移、管线沉降、地面建筑物沉降、倾斜及裂缝、围护结构内力、支撑内力、地下水位、地中土体垂直位移、地中土体水平位移等。详见表2.1
表2.1 基坑监测项目、对象及方法一览表
监测项目 监测类别 监测方法 监测对象
地表沉降 A 全自动电子水准仪、铟钢尺等 掌握基坑开挖过程中对周围土体、地下管线、钻孔桩和周围建筑物的影响程度及影响范围
地下管线沉降 A
围护桩顶垂直位移 A
建筑物沉降 A
建筑物倾斜 A 全站仪、反射片等
围护桩水平位移 A 测斜管、测斜仪等 掌握基坑开挖过程对周围土体、围护结构及地下水位的影响
土体水平位移 B
地下水位 B 水位孔、水位计等
支撑轴力 A 钢筋计、频率接收仪等 了解施工过程中水平支撑、主体结构的受力情况
锚固力 A 轴力计、频率接收仪等
地表、建筑物、
支护结构裂缝 B 以观测为主,必要时用裂缝仪 掌握裂缝的发生、发展过程,分析施工的影响程度
2、监测点布置
2.1应依据设计要求和相关规范规定进行监测点的布设,绘制平面图;并应与现场测点一一对应。
2.2监测断面应依据相关规范规定进行设计和布置。
2.3各种观测项目应在监测断面中统一考虑,对应布置;以便采集的数据能相互印证,确保监测结果的可靠性。
3、监测频率与停测标准
3.1量测频率根据施工进度、支护形式、围岩动态和开挖面宽度与埋深的相对关系确定。
3.2安排量测频率的原则是通过量测能准确地掌握围岩和支护动态稳定的变化趋势。
3.3各种项目的量测频率应依据设计要求和规范规定。
3.4结束监测标准。变形稳定判断的标准应依据《建筑变形测量规范》JGJ8相关内容确定,即“当最后lOOd的沉降速率小于0.01~0.04mm/d时可认为已经进入稳定阶段”。变形稳定后,即可向委托方发出“结束监测申请”,经批准后结束监测。
四、深基坑施工工艺
本例支护工程的施工主要步骤:①场地交接平整、校核控制点、线测量放样→③支护桩、立柱桩施工→④隔水帷幕水泥搅拌桩施工→⑤设置监测点→⑥疏干井、降压井施工降水→⑦开挖至冠梁底标高施工冠梁及第一层支撑梁→⑧第一层支撑梁混凝土验收合格后分层分块进行土方开挖至围檩底标高,施工第二层支撑梁→⑨分层分块开挖到基底设计标高,及时施做底板→⑩具备抗浮能力后进行封井。
1、基坑测量
在上述施工工艺中每一项都需要编制专项方案并履行审批手续,因为场地变化快,施工机械多,交叉作业多等特地给测量放样工作带来了更高的要求,测量的精度直接影响到后期支撑梁的施工,在施工前必须对加密的水准点、导线点进行保护,确保符合精度要求。施工中做好测量报验工作。因为基坑变形的缘故,所以必须定期对基准点进行校验保护。
2、围护桩及立柱桩的施工
钻孔灌注桩的施工因为工作量大,场地集中,设备人员密集所以容易出现漏桩、偏位桩、斜桩。另外现场多台桩机同时施工,施工力量参差不齐,应特别在成孔质量、清孔质量、钢筋笼的加工焊接、格构柱的定位安装、水下混凝土的浇筑按设计要求严格控制。
3、隔水帷幕的施工
本例中止水帷幕采用三轴水泥土搅拌法施工,水泥土搅拌法加固软土技术具有其独特优点:最大限度地利用了原土;搅拌时无振动、无噪声和无污染,可在密集建筑群中进行施工,对周围原有建筑物及地下沟管影响很小;需要特别注意的是施工中要保证拌合土的均匀性、帷幕的完整性、从原材料的配比和搅拌及桩基的定点走位上进行着重控制,水泥土的施工应该连续不间断进行,并在施工过程中充分搅拌。接头桩应使用高压旋喷桩进行连接,相隔桩施工間隔超过24h为冷接头在接头位置外侧补桩处理。
4、基坑降水
4.1工程降水有多种技术方法,可根据土层情况、渗透性、降水深度、周围环境、支护结构种类按表4.1选择和设计。
表4.1 井点降水的方法选用
降水的方法 适用地层 渗透系数(m/d) 降水深度(m) 地下水类型 集水明排 黏性土、砂土 —— <2 潜水地表水
轻型井点 一级
二级
三级 砂土粉土,含薄层粉砂的淤
泥质土 0.1-0.2 3-6
6-9
9-12 潜水
喷射井点 8-20 潜水承压水
管井 疏干 粉土、砂土含薄层粉砂的淤
泥质土 0.02-0.1 >15 潜水
减压
砂性土,粉土 >0.1 >20 承压水
本例项目选用管井降水的方案,又根据地下水情况和地下隔水层的位置以及隔水帷幕的深度综合考虑选用基坑内设置疏干井和降压井,根据以往工程经验及参考文献总结降水井的位置布置对降水的效率和降水效果尤为重要:
4.1.1基坑隔水帷幕深入降水含水层的隔水底板中,井点降水以疏干基坑内的地下水为目的,这类隔水帷幕将基坑内的地下水与基坑外的地下水分隔开来,基坑内、外地下水无水力联系。此时,应把降水井布置于坑内,降水时,基坑外地下水不受影响。
4.1.2隔水帷幕位于承压水含水层顶板中,井点降水以降低基坑下部承压含水层的水头,防止基坑底板隆起或承压水突涌为目的,这类隔水帷幕未将基坑内、外承压含水层分隔开。由于不受围护结构的影响,基坑内、外地下水连通,这类井点降水影响范围较大。此时,应把降水井布置于基坑外侧。因为即使布置在坑内,降水依然会对基坑外水位有明显影响,如果布置在基坑内反而会多出封井问题。
4.1.3隔水帷幕底位于承压水含水层中
隔水帷幕底位于承壓水含水层中,如果基坑开挖较浅,坑底未进入承压水含水层,井点降水以降低承压水水头为目的;如果基坑开挖较深,坑底已经进入承压水含水层,井点降水前期以降低承压水水头为目的,后期以疏干承压含水层为目的。这类隔水帷幕底位于承压水含水层中,基坑内、外承压含水层部分被隔水帷幕隔开,仅含水层下部未被隔开。由于受围护结构的阻挡,在承压含水层上部基坑内、外地下水不连续,下部含水层连续相通,地下水呈三维流态。随着基坑内水位降深的加大,基坑内、外水位相差较大。在这类情况时,应把降水井布置于坑内侧,这样可以明显减少降水对环境的影响,而且隔水帷幕插入承压含水层越深,这种优势越明显。
5、深基坑土方开挖方案
基坑开挖应根据支护结构设计、降排水要求,确定开挖方案。
5.1基坑周围地面应设排水沟,且应避免雨水、渗水等流入坑内;同时,基坑也应设置必要的排水设施,保证开挖时通过及时排出雨水。
5.2基坑开挖过程中,必须采取措施防止开挖机械等碰撞支护结构、格构柱、降水井点或扰动基底原状土。
5.3基坑开挖时应严格按照设计要求,分块、分层、对称、平衡原则开挖。
5.3.1基坑开挖过程中,应对地质情况、地下水位和标高等变化随时测量,做好原始记录及绘出断面图。如地基的地质情况与设计要求不符,须与设计人员联系确定处理方案。
5.3.2基坑开挖后,应对开挖的基底进行检验,全合格后立即联系施工单位进行下道工序施工。
5.3.3基坑挖出的土方堆放在离基坑边≮7m,以防止围护结构失稳。且在测量标志的附近不得堆放土方。
5.3.4基坑内设盲沟,按16x16米左右设置,用以排除地表水。
5.3.5支撑段土方开挖应遵循"先撑后挖、分层开挖、严禁超挖"以及"大基坑,小开挖的原则;开挖至设计标高后及时架设支撑,减少基坑开挖期间无支护暴露时间、宽度和深度。
5.4发生下列异常情况时,应立即停止挖土,并应立即查清原因和及时采取措施后,方能继续挖土:
5.4.1围护结构变形明显加剧。
5.4.2支撑轴力突然增大。
5.4.3围护结构或止水帷幕出现渗漏。
5.4.4开挖暴露出的基底出现明显异常。包括黏性土时强度明显偏低或砂性土层时水位过高造成开挖施工困难时。
5.4.5围护结构发生异常声响。
5.4.6边坡出现失稳征兆时。
6、冠梁、支撑梁施工
6.1施工前要进行桩头的破除,主要采用风镐辅以人工切割进行破除,破除桩头标高准确,破除面整齐不得损伤钢筋、扭曲钢筋,桩头钢筋成喇叭口。长度不足应按规范要求进行焊接。
6.2立柱桩格构柱的托板焊接,应有专业焊接队伍进行施工,采用CO2气体保护焊确保焊接质量。
6.3支撑梁的施工中钢筋的绑扎十分密集,通长钢筋需要穿越格构柱施工时有一定的难度,在施工过程中前要仔细学习图纸,并进行样板段施工。有问题及时同设计院进行沟通,保证钢筋绑扎质量。
五、结束语
随着深基坑工程支护技术的推广和应用,不仅在狭窄受限地段满足了施工要求,同时给深基坑的安全作业提供了有力的保障。整个功法源于一系列较为简单的施工工艺搭配组合,但相互间的配合与协调不仅能体现施工技术,更能体现出项目的管理艺术,所以在具体工程施工中仍需要理论结合实践,不断的成熟完善设计与施工,管理与协调,只有这样才能在实践中不断改进和总结,为现代化建设提供有力的技术支持。
参考文献:
1.《中华人民共和国行业标准.建筑基坑支护技术规程》(jgj120-99)[S].中国建筑工业出版社,中国建筑科学研究院主编.1999
2.王卫东,王建华著.深基坑支护设计与施工[M].中国建筑工业出版社.2007
3.高有潮,龚晓南编著《深基坑工程设计施工手册》[M].中国建筑工业出版社