岩土工程深基坑支护设计与施工必须注重的关键环节

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  摘要:深基坑施工中的坑壁安全支护是岩土工程中极其重要的项目之一,也是一个较为复杂的动态系统工程,从近于垂直开挖和局促场地条件的需要出发,其坑壁支护多采用以桩锚技术围护上部土、砂层和以锚喷技术支护下部基岩层,并设置锚墙或锚梁来拉固支护桩,以防止垮塌、滑塌、倾覆等事故的发生。施工中运用信息化模式,通过对监测数据和设计、施工方案的不断修正和完善,以使深基坑施工始终处于最安全、最稳定状态。从而实现节省施工时间,降低施工成本,取得工程效益和社会效益最大化的目的。
  【关键词】深基坑岩土工程关键环节措施
  随着地下空间开发力度的加大及高层建筑的迅猛兴起,在岩土工程中的深基坑工程也日渐增多。这就要求不断地提高对周边环境的保护。由于深基坑施工不确定性及复杂性的特点,深基坑在施工中必须采取必要的措施及施工工艺来达到降低潜在破坏活动出现机率的目的,有些施工技术处理措施还必须突破传统方法,因而必须有较多的手段和理论、方法来支撑。
  岩土工程中深基坑施工的特点
  作为施工工程的深基坑,不仅具有一般建筑工程的特点,还有着其鲜明的个性特征。这不仅表现在深基坑施工中水文地质和工程地质的不同情况,还表现在对基坑周边的不同环境的被动适应和主动保护,由于这些客观条件不同,不同深基坑就须有不同的维护结构、支撑体系、施工方法及施工方法设计。
  深基坑施工涉及内容广泛,有着较强的综合性,包括围护、降水、土方开挖、结构支撑、检测五大工程。
  深基坑施工有着不统一的计算方法,多样性的理论,并且还有着较多的经验公式和系数。因而会由于设计单位和施工单位的不同计算以及经验导致分歧,造成遗漏。
  深基坑工程存在较高的风险性,若发生事故,一是社会负面影响较大,二是经济损失和修复费用较高。
  上述特性就要求,在岩土工程中深基坑施工必须采取必要措施,解决工程中坑壁支护问题,并通过精确测量对基坑稳定性(变形)进行实时观测。
  深基坑施工的支护所需措施
  目前国内对于深基坑支护结构的实际施工方法和设计还未有统一的标准和规范,现今仍处在探讨以及摸索阶段。并且施工中还按照朗肯理论或者是库伦理论确定土压力的分布,用等值梁法计算支护柱。这些理论计算得出的结果误差较大,不经济也不安全。鉴于此,支护结构的施工设计必须尝试探索改变以往传统的设计理念和结构荷载法,建立相应的信息反馈设计体系,并以施工监测为主。
  深基坑支护方案的设计,必须建立在准确、客观的基础之上。方案编制前必须认真了解、勘查、掌握以下诸方面资料:一是场地地层结构及各层物、力指标,二是地下水埋深、流量、流速、水质,三是基坑拟开挖深度、放坡条件,四是基坑周边已建筑物状况,包括基础形式、埋深、间距等、建筑物总高,五是已建建筑物和擬开挖基坑的相对位置关系,六是基坑周边行荷状况及地下各类管、网的分布详情等。将之作为一个合理、安全、经济、具可操作性设计形成的基本依据。
  支护方案编制好后,必须组织有建设方、总包方、施工方、监理方共同参加的专家论证会,通过论证优化,使方案实现安全可靠、经济可行的目的。
  支护方案确定后,施工前,施工单位必须依据设计方案编制切合实际的施工组织措施,包括施工技术、工艺流程、安全防护、观测方法、应急预案等。
  方案实施过程的各个环节,除认真执行设计内容及方法外,还必须严格遵守现行的各专业安全技术操作规程与技术规范。
  深基坑施工中较易出现支护结构的变形,必须重视其变形观测,并对其进行补救。这种变形观测主要是周围建筑物、地下管线及基坑边坡变形观测。分析检测数据可以及时了解支护设计和土方开挖在方案实施中的应用情况,通过对偏差的分析及时了解土方开挖对沉降情况的影响以及基坑土体和地下管线变形状况。及时矫正在下部施工中的设计参数,并在已施工部位采取恰当的控制及补救措施。这就要求变形监测必须有可靠、及时、准确的数据和观测人员对待执行设计方案和观测工作认真精心的态度,以此来保证观测质量。同时还要采取措施防止实际测量中出现的异常情况并防止其恶化。针对较大的滑动或者变形,要及时做出可靠的施工方案和加固设计,并分析其主要原因,防止变形的发展蔓延。必要时立即启动紧急预案。
  注重研究和应用当地支护工程施工经验和认真执行基坑工程行业与地区性规范,对复杂、较重大的基坑工程采用专家全程捆绑式技术指导,也是降低造价,保证工程安全的有效途径。
  由于事后对支护因过程控制出现的问题进行纠正或者补救是非常困难的,因此施工中的过程控制必须进行严格管理,以确保施工质量。组织施工必须严格遵照设计方案进行。施工前,必须要求相关人员熟悉施工场地的地质资料、施工现场的周边环境以及施工的设计图纸等,还要保证系统的正常运作。施工中,施工单位不能随意更改桩、梁、锚、钉、墙等的数量、规格、间距、尺寸、型号、位置,范围以及其他参数等。设计方案的变更同样必须经专家评审通过后方可执行。
  深基坑施工过程中,支护单位和土方施工单位必须紧密配合,坚持分层分段开挖和支护的施工原则。开挖的方法和具体的顺序必须与设计方案相一致。深基坑开挖时必须采取措施防止挠动基底原状土、防止碰撞工程桩、支护结构。发生异常状况,应立即停止工程,查清原因并采取措施。
  深基坑施工中的工程检测技术
  深基坑检测技术的应用是对设计理论正确性的检验,又是设计理论发展的重要手段,同时又是避免施工中发生事故的重要措施。随着深基坑工程的施工日渐信息化,深基坑的安全性评价也随之提高了准确性及可靠性,并且有利于优化施工和设计方案、完善其设计理念。实现信息化的施工由以下步骤组成:首先,应在施工中连续量测支护结构和地面以及邻近建筑物状况,并用图表的形式迅速处理这些观测数据,然后对比分析警戒值,从而评价深基坑施工过程中的整体的工作状态以及基坑周边环境的安全性。并根据评价结果,及时采取相应措施。其次,运用检测数据可以分析验证设计假设,甚至反驳,还可以修正设计参数,从而预测后期深基坑在施工阶段工作状况。再次,可以根据预测的结果进一步优化和合理调整原设计方案,确保深基坑施工始终保持最佳状态。
  深基坑的工程检测主要包括:监测数据的采集、整理、分析三个步骤。
  在深基坑施工开挖前,为确保各监测点的基准值,应对其现状进行量测。施工中,量测频率主要由施工进度的快慢决定,通过对监测所得数据的采集即可初步判定基坑的发展趋势。
   监测数据的整理主要是把监测数据和时间联系起来绘制成曲线图,并在相应的施工进度上作出标注,为客观评价深基坑工作状况奠定基础;绘出孔隙水压力和地面沉降与时间变化曲线,利于反映检测项目的发展趋势以及数据变化速率;剖面图与平面图则有利于直观现象和对照分析检测的结果同区域、空间的关系。
   最好的方法是由具深基坑施工经验的工程设计人员、施工人员以及监理人员共同来完成对施工中潜在的危机影响因素和监测数据进行分析和解释。最重要的是对相关检测曲线或者数据能够识别其真实性及可靠性,区分出是反映深基坑施工真实状况的合理数据,还是人为或者随机影响的不合理不真实数据。从而对深基坑的施工作出正确合理的安全性评价。
  总结
  由于深基坑施工中复杂性以及较多不确定性的特点,在岩土工程的实际施工中,设计者必须做到掌握施工地区和类似条件下以往所有的成功或失败的经验及教训,根据特定的工程条件要求综合考虑,对支护结构体系、土方开挖、地基加固以及环保监测做出经济可靠的整体施工方案。岩土工程测量是深基坑施工中最重要的手段,它能降低潜在危险的警戒值。深基坑施工中潜在破坏或影响因素主要取决于施工的设计和施工过程两方面。目前国内对深基坑工程的理论基础和计算模式存在着不足,本地的复杂地质条件也制约着选择合理设计参数以及支护结构方案。这两方面正是导致深基坑施工不乏失败的关键因素。因而必须提高深基坑的岩土监测水平,运用信息化施工法,摒除对深基坑安全性评价的传统认识,才有助于深基坑施工时间的缩短、造价的降低和安全性的确保。
  
  
  参考文献
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