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【摘要】高层建筑的深基坑技术关系着各个建筑物的稳定性和高度,为了提高建筑物的稳定性和质量,本文从深基坑坑支护的常见类型、深基坑支护结构设计和施工中存在的问题、基坑支护结构设计的注意事项以及深基坑支护施工的技术分析这四个方面对高层建筑工程深基坑支护施工技术进行分析、阐述。
【关键词】高层;建筑工程;深基坑;支护施工
中图分类号: TV551.4 文献标识码: A
一、前言
高层深基坑支护施工技术是一项极其复杂的技术,其施工质量将直接决定建筑物的质量。但深基坑支护技术又是一项临时性的施工技术,很少受到施工单位的重视,容易被施工单位所轻视,因此,导致了许多安全隐患和风险的存在。为了减少建筑质量和安全事故的发生,必须对高层建筑工程深基坑支护施工有足够的重视,对深基坑支护施工技术进行探讨。
二、深基坑坑支护的常见类型
由于高层建筑的不断出现,使得建筑施工中对于深基坑提出了更多的要求,传统的基坑支护已经无法满足深基坑的施工要求和条件。高层建筑中的基坑深度和体量的逐渐增加促进了支护技术的改进与优化,深基坑基础由此得到了发展,当前常见的类型有:
1. 钢板桩支护。带锁口或钳口的热轧型钢是制造钢板桩的主要材料,将钢板桩相互结合起来就能建立起钢板桩墙,在挡土和挡水中普遍应用。钢板桩当电主要的截面形式有U形、Z形、直腹板型三种且施工操作简单。但由于施工过程中能影响到周围的环境,因而使用受到一定的限制。
2. 深层搅拌支护。该支护主要是将水泥用作固化剂后结合机械进程搅拌,把固化剂和软土剂进行强制性拌和,这样就能确保固化剂和软土剂之间能形成有效的物理、化学反应后逐渐硬化,让水泥土桩墙的强度达到设计要求,形成一道坚固的支护结构。此支护适用于淤泥、粘土、淤泥质土等软弱土层的支护。
3. 排桩支护。排桩支护的实现主要是将指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻孔灌注桩当成挡土结构。柱列式间隔布置通常包含了桩与桩之间存在适当净距的疏排布置形式以及桩与桩紧密的密排布置形式。柱列式灌注桩用作挡土围护结构能够具备较好的刚度。
4. 地下连续墙。整体刚度大、止水防渗效果好是地下连续墙的最大优势,其主要运用于地下水位以下的软粘土和砂土等各种不同类型的施工条件以及施工环境中。对于施工时需要将基坑底面以下的深层软土墙体插入很深时更为实用,这一支支护在地下工程中应用较为广泛。
5. 內支撑和锚杆。内支撑和锚杆作为基坑墙体的主要支撑结构,刚度大、变形小的特点对于控制基坑变形,保障基坑稳定安全方面具有重要意义。它适用于较深基坑,或对环境要求高的地区,能有效控制墙体变形。
6. 旋喷桩墙支护。旋喷桩墙支护是利用旋转喷嘴钻入钻杆的端部,在地基深入上提时将水泥固化剂喷入,形成水泥土桩的基坑支护技术,它将桩体相连形成支护结构挡墙,可在较窄地区施工。
三、深基坑支护结构设计和施工中存在的问题
1.在深基坑支护结构设计中很难选择一个适宜的土体物理力参数
深基坑支护结构的安全性能的好坏很大程度是受所能承受的土体压力大小影响的,但是在实际工程中由于地质情况变化无穷,存在很多的不确定性,这使得要选择一个适宜的土体物理力参数来精确计算土体压力,以目前的技术来看还是一个大难题,尤其内摩擦角、含水率和粘聚力这三个重要参数在深基坑开挖后更是一个可变值,这样就提高了准确计算支护结构实际受力的难度。除此之外,土体物理力学参数的选择还受支护结构形式及施工工艺等因素的影响。
2.不能全面地考虑基坑开挖后的空间效应
大量的深基坑开挖实例表明:基坑的四周朝内侧发生水平位移,且常常是中间比两边大,这种情况使得深基坑边坡失稳,故深基坑开挖还存在一个空间的问题。
3.不能做到对基坑土体取样完全
设计前对地基土层进行取样分析是深基坑支护结构设计的必要步骤。由于地质情况变化无穷,随机取得的土层样本不可能准确地反映土层的真实情况。故支护结构的设计并不能完全符合基坑的实际地质情况。
4.理论计算受力与实际受力不符
在很多实际工程中,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,这虽然从理论上讲是绝对安全的,但这样会加大支护结构的建设成本,且不一定就完全适应工程;而有的工程虽然选择规范中较小的安全系数来设计支护结构,但却能满足实际工程的要求。
四、基坑支护结构设计的注意事项
1.要改变关于基坑支护的传统设计理念
目前,并没有一套完善、准确的计算方法适用于进行深基坑支护结构设计,在我国进行支护结构设计时也没有一个统一的设计规范。所以,我们必须认识到传统的设计观念在当今时代并不适用,进行基坑支护设计时应该彻底摒弃废旧的理论依据,成功的建立一个动态的、能够使信息得到反馈的设计体系。
2.建立新工程设计方法控制变形
建立新的工程设计方法,要注意研究如何确定地面超载,并注意空间效应与平面效应之间的转化,同时要充分考虑它对支护结构造成的影响,对于支护结构变形控制而言,这将会形成一个确定的标准。
3.要重视研究支护结构的实验过程
为了形成正确的理论必须进行大量的研究实验。但是,到目前为止,我国对深基坑支护结构还没有形成一个科学的系统进行实验研究。进行深基坑支护的过程中,我们可以在施工现场收集大量的科技资料,但是没有足够的科学的测试数据,这就使得不能进行很多科学分析。非常遗憾无法将大量的深基坑支护现场得到的资料用于理论研究。
五、深基坑支护施工的技术分析
1.做好基坑降水工作
深基坑开挖施工中,为了避免产生流沙、管涌,防止坑壁土体的坍塌,保证施工安全和工程质量,一般尽量避免在水下作业。当地下水位高于基坑面时,应该进行基坑降水,其主要目的有: ①保持坑底干燥,改善施工环境,保证开挖; ②增加坑底稳定性; ③提高基坑内土体物理力学性能指标; ④提高土体固结程度,增加地基抗剪强度。
2.深基坑开挖原则
通常情况下,高层建筑深基坑开挖时应该遵循着“先支护后开挖、强支护弱开挖、先降水后开挖”和“严禁超挖、自上而下、分层开挖”的基本原则。另外,通过我国长时间的施工经验发现,高层建筑深基坑的暴露时间越短,后期的支护效果越好。所以在深基坑开挖过程中,应当遵循“连续施工,缩短工期”的原则。
3.基坑边缘不宜堆放开挖土方
根据我国相关行业标准规定,在深基坑开挖过程中,基坑开挖部分周围2-3m 内不应该堆砌基坑开挖土方和其他任何建筑材料。即便在安全距离处,堆砌的高度也应该在1.6m 以下,并且要对堆砌土堆和建筑材料的荷载进行计算,严格保证场地的荷载符合规范规定。
4.做好便道加固
深基坑开挖过程中,涉及到很多的建筑机械开挖工艺。往往深基坑开挖所用的建筑机械自重较大,如果对机械行驶的便道不做加固处理,就容易出现塌方现象,所以要做好便道的加固工作保证机械的顺畅行驶和工程安全。
5.做好开挖警戒工作
因为深基坑开挖工作存在着一定的危险性,所以要做好深基坑周边的警戒线布置工作。防止人员或者设备不慎落入坑中造成的损失。另外,警戒工作也可以比较好的实现基坑保护工作,防止人为破坏和杂物丢入。
6.做好基坑底部施工的安全工作
在基坑底部进行挖掘施工过程中,需要很多机械和人员之间的配合,所以一般情况下要保证人员在机械的回转半径之外,如果有人员在机械回转半径之内,一定要暂停施工,待人员撤除之后再进行施工。另外,在基坑中要设置安全道,方便基坑出现坍塌现象时人员的撤离。
六、结语
随着高层建筑的快速发展,使得建筑物基坑的深度和面积越来越大,施工过程也越来越复杂,导致支护难度增加。因此,施工单位对深基坑支护技术的要求越来越高,我们需要从实践中不断总结,进而提高深基坑设计和支护施工水平,满足高层建筑施工技术的需要。
参考文献
[1]杨国立 高层建筑施工 [J] 化学工业出版社 2010年7月
[2]张厚先,陈德方 高层建筑施工 [J] 北京大学出版社2006年1月
[3]赵志缙,赵帆 高层建筑施工 [J] 中国建筑工业出版社 2005年1月1日(第二版)
[4] 李晓伟 探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术 [J] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2013年11期-
[5] 1陈尧均 探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术 [J] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2013年8期-
【关键词】高层;建筑工程;深基坑;支护施工
中图分类号: TV551.4 文献标识码: A
一、前言
高层深基坑支护施工技术是一项极其复杂的技术,其施工质量将直接决定建筑物的质量。但深基坑支护技术又是一项临时性的施工技术,很少受到施工单位的重视,容易被施工单位所轻视,因此,导致了许多安全隐患和风险的存在。为了减少建筑质量和安全事故的发生,必须对高层建筑工程深基坑支护施工有足够的重视,对深基坑支护施工技术进行探讨。
二、深基坑坑支护的常见类型
由于高层建筑的不断出现,使得建筑施工中对于深基坑提出了更多的要求,传统的基坑支护已经无法满足深基坑的施工要求和条件。高层建筑中的基坑深度和体量的逐渐增加促进了支护技术的改进与优化,深基坑基础由此得到了发展,当前常见的类型有:
1. 钢板桩支护。带锁口或钳口的热轧型钢是制造钢板桩的主要材料,将钢板桩相互结合起来就能建立起钢板桩墙,在挡土和挡水中普遍应用。钢板桩当电主要的截面形式有U形、Z形、直腹板型三种且施工操作简单。但由于施工过程中能影响到周围的环境,因而使用受到一定的限制。
2. 深层搅拌支护。该支护主要是将水泥用作固化剂后结合机械进程搅拌,把固化剂和软土剂进行强制性拌和,这样就能确保固化剂和软土剂之间能形成有效的物理、化学反应后逐渐硬化,让水泥土桩墙的强度达到设计要求,形成一道坚固的支护结构。此支护适用于淤泥、粘土、淤泥质土等软弱土层的支护。
3. 排桩支护。排桩支护的实现主要是将指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻孔灌注桩当成挡土结构。柱列式间隔布置通常包含了桩与桩之间存在适当净距的疏排布置形式以及桩与桩紧密的密排布置形式。柱列式灌注桩用作挡土围护结构能够具备较好的刚度。
4. 地下连续墙。整体刚度大、止水防渗效果好是地下连续墙的最大优势,其主要运用于地下水位以下的软粘土和砂土等各种不同类型的施工条件以及施工环境中。对于施工时需要将基坑底面以下的深层软土墙体插入很深时更为实用,这一支支护在地下工程中应用较为广泛。
5. 內支撑和锚杆。内支撑和锚杆作为基坑墙体的主要支撑结构,刚度大、变形小的特点对于控制基坑变形,保障基坑稳定安全方面具有重要意义。它适用于较深基坑,或对环境要求高的地区,能有效控制墙体变形。
6. 旋喷桩墙支护。旋喷桩墙支护是利用旋转喷嘴钻入钻杆的端部,在地基深入上提时将水泥固化剂喷入,形成水泥土桩的基坑支护技术,它将桩体相连形成支护结构挡墙,可在较窄地区施工。
三、深基坑支护结构设计和施工中存在的问题
1.在深基坑支护结构设计中很难选择一个适宜的土体物理力参数
深基坑支护结构的安全性能的好坏很大程度是受所能承受的土体压力大小影响的,但是在实际工程中由于地质情况变化无穷,存在很多的不确定性,这使得要选择一个适宜的土体物理力参数来精确计算土体压力,以目前的技术来看还是一个大难题,尤其内摩擦角、含水率和粘聚力这三个重要参数在深基坑开挖后更是一个可变值,这样就提高了准确计算支护结构实际受力的难度。除此之外,土体物理力学参数的选择还受支护结构形式及施工工艺等因素的影响。
2.不能全面地考虑基坑开挖后的空间效应
大量的深基坑开挖实例表明:基坑的四周朝内侧发生水平位移,且常常是中间比两边大,这种情况使得深基坑边坡失稳,故深基坑开挖还存在一个空间的问题。
3.不能做到对基坑土体取样完全
设计前对地基土层进行取样分析是深基坑支护结构设计的必要步骤。由于地质情况变化无穷,随机取得的土层样本不可能准确地反映土层的真实情况。故支护结构的设计并不能完全符合基坑的实际地质情况。
4.理论计算受力与实际受力不符
在很多实际工程中,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,这虽然从理论上讲是绝对安全的,但这样会加大支护结构的建设成本,且不一定就完全适应工程;而有的工程虽然选择规范中较小的安全系数来设计支护结构,但却能满足实际工程的要求。
四、基坑支护结构设计的注意事项
1.要改变关于基坑支护的传统设计理念
目前,并没有一套完善、准确的计算方法适用于进行深基坑支护结构设计,在我国进行支护结构设计时也没有一个统一的设计规范。所以,我们必须认识到传统的设计观念在当今时代并不适用,进行基坑支护设计时应该彻底摒弃废旧的理论依据,成功的建立一个动态的、能够使信息得到反馈的设计体系。
2.建立新工程设计方法控制变形
建立新的工程设计方法,要注意研究如何确定地面超载,并注意空间效应与平面效应之间的转化,同时要充分考虑它对支护结构造成的影响,对于支护结构变形控制而言,这将会形成一个确定的标准。
3.要重视研究支护结构的实验过程
为了形成正确的理论必须进行大量的研究实验。但是,到目前为止,我国对深基坑支护结构还没有形成一个科学的系统进行实验研究。进行深基坑支护的过程中,我们可以在施工现场收集大量的科技资料,但是没有足够的科学的测试数据,这就使得不能进行很多科学分析。非常遗憾无法将大量的深基坑支护现场得到的资料用于理论研究。
五、深基坑支护施工的技术分析
1.做好基坑降水工作
深基坑开挖施工中,为了避免产生流沙、管涌,防止坑壁土体的坍塌,保证施工安全和工程质量,一般尽量避免在水下作业。当地下水位高于基坑面时,应该进行基坑降水,其主要目的有: ①保持坑底干燥,改善施工环境,保证开挖; ②增加坑底稳定性; ③提高基坑内土体物理力学性能指标; ④提高土体固结程度,增加地基抗剪强度。
2.深基坑开挖原则
通常情况下,高层建筑深基坑开挖时应该遵循着“先支护后开挖、强支护弱开挖、先降水后开挖”和“严禁超挖、自上而下、分层开挖”的基本原则。另外,通过我国长时间的施工经验发现,高层建筑深基坑的暴露时间越短,后期的支护效果越好。所以在深基坑开挖过程中,应当遵循“连续施工,缩短工期”的原则。
3.基坑边缘不宜堆放开挖土方
根据我国相关行业标准规定,在深基坑开挖过程中,基坑开挖部分周围2-3m 内不应该堆砌基坑开挖土方和其他任何建筑材料。即便在安全距离处,堆砌的高度也应该在1.6m 以下,并且要对堆砌土堆和建筑材料的荷载进行计算,严格保证场地的荷载符合规范规定。
4.做好便道加固
深基坑开挖过程中,涉及到很多的建筑机械开挖工艺。往往深基坑开挖所用的建筑机械自重较大,如果对机械行驶的便道不做加固处理,就容易出现塌方现象,所以要做好便道的加固工作保证机械的顺畅行驶和工程安全。
5.做好开挖警戒工作
因为深基坑开挖工作存在着一定的危险性,所以要做好深基坑周边的警戒线布置工作。防止人员或者设备不慎落入坑中造成的损失。另外,警戒工作也可以比较好的实现基坑保护工作,防止人为破坏和杂物丢入。
6.做好基坑底部施工的安全工作
在基坑底部进行挖掘施工过程中,需要很多机械和人员之间的配合,所以一般情况下要保证人员在机械的回转半径之外,如果有人员在机械回转半径之内,一定要暂停施工,待人员撤除之后再进行施工。另外,在基坑中要设置安全道,方便基坑出现坍塌现象时人员的撤离。
六、结语
随着高层建筑的快速发展,使得建筑物基坑的深度和面积越来越大,施工过程也越来越复杂,导致支护难度增加。因此,施工单位对深基坑支护技术的要求越来越高,我们需要从实践中不断总结,进而提高深基坑设计和支护施工水平,满足高层建筑施工技术的需要。
参考文献
[1]杨国立 高层建筑施工 [J] 化学工业出版社 2010年7月
[2]张厚先,陈德方 高层建筑施工 [J] 北京大学出版社2006年1月
[3]赵志缙,赵帆 高层建筑施工 [J] 中国建筑工业出版社 2005年1月1日(第二版)
[4] 李晓伟 探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术 [J] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2013年11期-
[5] 1陈尧均 探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术 [J] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2013年8期-