深基坑支护技术在土木工程中的应用研究

发表时间:2020/4/3   来源:《工程管理前沿》2020年3期   作者:陈祥胜
[导读] 深基坑的支护和土方开挖是基坑工程施工的重要组成部分
         摘要:深基坑的支护和土方开挖是基坑工程施工的重要组成部分,其建设是否合理受到诸多因素的影响,不仅仅与施工技术有关,同时也与工程现场的地质条件和水文条件相关,对于整体工程的安全与后期施工都会产生深远影响,在土木工程施工中必须引起足够的重视。本文分析了深基坑支护的工程特点,介绍了几种常用的深基坑支护技术,分析了深基坑支护中存在的问题,对深基坑支护技术在土木工程中的应用策略进行了详细探究。以供相关人士参考。
         关键词:深基坑技术;工程特点;存在问题与应用策略
         前言:随着我国社会经济的发展,城市建设飞速发展,建筑规模越来越大,城市的土地资源越来越紧张,建设用地的供需矛盾日益突出,项目建设向地上地下空间发展,导致城市高层建筑的规模逐渐扩大,建设的科技水平也不断提升。通常情况下,建筑高度越高,其埋置深度也就越深,其对基坑工程的要求也就越高,基坑的开挖与支护技术要求也越来越高,为了更好的处理深基坑中支护施工的一些问题,在高层建筑物的施工建设过程中,需要采取一些科学、有效的措施来保障建筑物的安全,提高建筑物的质量和稳定性。为了保证建筑物的稳定性,也为了减少随之出现的问题,就需要应用到深基坑工程支护技术。
         深基坑支护技术是深基坑工程施工是一个重点、难点,必须认真把握其工程特点,精选优秀的施工方案,精细化管理,在施工阶段必须要重视控制深基坑支护的施工质量的控制,这才能保证整个项目顺利完成。
         1深基坑支护工程特点
         1.1规范性强和技术要求高
         基坑支护,均要执行《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》(建办质〔2018〕31号)的相关规定。对于开挖深度超过5m(含5m)的基坑,或者开挖深度虽未超过5m,但地质条件、周围环境和地下管线复杂,或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑,属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程,要按照规定要求进行专家论证,并按照论证和批准的施工方案组织施工。在支护工程设计中应包括支护体系选型、围护结构的承载力、变形计算、场地内外土体稳定性、降水要求、挖土要求、监测内容等,应注意避免“工况”和计算内容之间可能出现的“漏项”,从而导致基坑失误。在施工过程中,尤其在软土地区中施工时,应该认真研究合理安排好挖土的方法,以及支撑与挖土的配合,将会显著地减少基坑变形和基坑支护事故的发生。
         所以,基坑支护工程有较强的规范性与技术性。
         1.2临时性工程,造价高,既是重点也是难点
         基坑支护工程多数属于临时工程,设计的安全储备相对可以小些,但又与地区性有关。不同区域地质条件其特点也不相同。基坑支护工程又是岩土工程、结构工程以及施工技术互相交叉的学科,是多种复杂因素交互影响的系统工程,是理论上尚待发展的综合技术学科。基坑支护工程正向大深度、大面积方向发展,有的长度和宽度均超过百余米,深度超过20余米。工程规模日益增大,工程造价高,开工数量多,是各施工单位争夺的重点,又由于技术复杂,涉及范围广,变化因素多,事故频繁,是建筑工程中最具有挑战性的技术上的难点,同时也是降低工程造价,确保工程质量的重点。在服务于深基坑工程的众多辅助设施中,最不可或缺的就是基坑支护结构,在深基坑施工工程中,支护结构主要发挥力学支撑作用。所以,支护结构的安全问题直接影响建筑整体质量,只有结合工程开展的实际情况,因地制宜的选择施工方案,加强管控,降低造价,保证安全,把风险降到最低。
         1.3施工周期长,施工条件复杂
         工程实践证明,要做好基坑支护工程,必须包括整个开挖支护的全过程,它包括勘察、设计、施工和监测工作等整个系列,直到完成全部地下工程,回填土完成才基本结束,因而强调要精心做好每个环节的工作。
         随着旧城改造的推进,各城市的主要高层、超高层建筑大都集中在建筑密度大、人口密集、交通拥挤的狭小场地中,基坑支护工程施工的条件均很差、受影响因素多。邻近常有必须保护的永久性建筑和市政公用设施、地下管线,不能放坡开挖,对基坑稳定和位移控制的要求很严。
         1.4影响因素多,风险大
         由于在地下开展深基坑支护工程,各个地区的地下水文情况、地质土质情况、现有工程设施均不同,具有较大的差异性。相邻场地的基坑施工,如打桩、降水、挖土等各项施工环节都会产生相互影响与制约,增加事故诱发因素。
         基坑支护工程包含挡土、支护、防水、降水、挖土等许多紧密联系的环节,其中的某一环节失效将会导致整个工程的失败。
         要保证整个基坑工程顺利完成,达到预期效果,需要付出极大努力,风险大。
         2土木工程中几种常用的深基坑支护技术
         深基坑支护技术是土木工程施工中的一种重要技术。深基坑支护有五种常见的技术:⑴排桩、钢板桩支护技术。土木工程施工中的排桩支护技术主要采用的方式是钻孔灌注桩方式,其中还包括钢筋砼挖孔技术。以柱间距形式,合理安排桩间距或插入热轧型钢材料,及时安排并确定桩间的合理布置和排列。
         ⑵地下连续墙。该支护技术在防水防渗方面具有较高的强度和显著的防渗效果,更适用于砂土层或软粘土及其他施工的环境,而且也适用于深层土的施工环境。其造价相对较高,可以作为主体结构的一部分永久保留。
         ⑶深层搅拌桩支护。该支护技术要求在砼中加入软土剂和固化剂,稳定性要在适当搅拌后更加有效果。
         ⑷逆作拱墙支护技术。当基坑平面形状适合时,可采用拱墙作为围护墙。拱墙有圆形闭合拱墙、椭圆形闭合拱墙和组合拱墙。对于组合拱墙,可将局部拱墙视为两铰拱。

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         (5)SMW桩挡土墙是利用搅拌设备就地切削土体,然后注入水泥类混合液搅拌形成均匀的挡墙,最后,在墙中插入型钢,即形成一种劲性复合围护结构。
         这种围护结构的特点主要表现在止水性好,构造简单,型钢插入深度一般小于搅拌桩深度,施工速度快,型钢可以部分回收、重复利用。
         3深基坑支护施工中存在的问题
         3.1对深基坑开挖产生的空间效应未充分考虑
         在一定的程度上,开挖的深度制约着深基坑施工的稳定性,同时,开挖面形状也直接影响着后续施工的变形情况,因此施工单位必须综合而细致的考虑开挖引起的空间效应。然而,实践证明,施工单位对开挖引起的空间效应的认识不足,加之对该技术的重要性认识也不够深入而马虎大意,严重影响了基坑边坡的稳定性,经常会引发安全隐患。
         3.2支护结构压力计算不准确
         与其他工作不同的是,由于有关土体的力学参数和支护结构的压力随开挖深度变化会对支护结构的稳定性产生直接影响,因此,对计算的精确度和土建施工的要求都非常高。然而,真实情况却很不一样,施工单位在计算土体压力时总是出现误差,误差的大小对规定的范围超过很多,许多施工单位对于土体的实际压力都选用库仑公式进行计算,使实际施工和计算的难度直接增加了。另外,社会在进步,时代在发展,开挖基坑的深度也在逐渐增加,基坑内土体的含水率、黏聚力参数和摩擦角都将发生变化,进而令计算支护结构的压力变得更加困难。
         3.3工程设计效果与实际施工效果不相符
         支护结构方案中设计的工程效果与实际施工效果不相符的关键原因是,方案设计时未考虑到实际情况,前期准备工作不足,造成了一些数值出现错误,最终导致误差。其次,在技术人员的操作上,后期实际使用技术的变化也可能导致方案设计的工程效果与实际施工效果之间的误差。
         4深基坑支护技术在土木工程施工中的应用策略
         行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)对支护结构的选型做了详细规定,需要参照执行。
         4.1合理地选择支护的类型,注重开挖的空间效应
         在土建基础施工中,深基坑支护的类型有很多,其中主要的类型有:排桩支护、地下连续墙、土钉墙支护,以及钢板桩支护等。施工人员必须对各种支护类型的实际功能和具体步骤熟练掌握,对开挖的空间效应进行重视,并根据工程特点和施工现场的实际情况确定具体的支护类型,这样才能使深基坑支护施工技术在土建基础施工中的应用价值充分发挥出来。
         4.2对施工设计进行完善,科学地规划施工流程
         在后续的土建基础施工中,应对施工方案进行持续的完善,对施工过程进行科学地规划。施工企业在确定方案前,应派技术人员进行现场勘察,并对勘察结果进行全面而详细的记录,将该记录当作编制施工方案的第一手资料。根据施工阶段的实际特点,对施工技术和施工流程进行明确,以对施工行为进行规范。此外,在深基坑支护施工前,施工人员对深基坑支护施工技术要点和维护安全要求要了然于胸。对于深基坑支护的实际施工,应根据支护类型的不同,采用不同的支护系统、挡土系统,以及挡水系统等,对基坑的具体开挖深度进行严格控制,确保支护施工与土建基础施工相一致。
         4.3重视深基坑支护施工质量管理
         ⑴ 注重技术交底工作
         在深基坑支护施工之前,有必要对施工过程中所采用的施工技术进行说明,使施工人员能够清楚地确定施工工艺,严格按照施工过程中的要求进行施工,同时针对施工过程中潜在的问题,对预防措施进行有效制定,倘若在施工过程中发现问题,能够及时进行解决,施工进度和质量也就不会受到影响。
         ⑵ 定期培训施工人员
         在施工中,应定期对施工人员进行安全培训,以及技术培训,增强施工人员的安全意识,降低安全事故发生率,通过对施工人员进行技术培训,提升施工人员的技术水平,进而提升深基坑支护施工质量。
         4.4强化安全管理
         在深基坑支护施工技术的应用过程中,需要对环境的保护进行加强,减少大气污染、噪声污染,以及水污染等。在实际施工前,应与地质资料相结合,对场地进行平整,按照相关标准进行夯实地基;对原材料进行严格把关;对基坑围护、排水、土方开挖,以及降水等合理分步有效控制,以保证施工安全,减少事故发生,确保工程效益。
         结束语:
         总而言之,将深基坑支护技术有效应用于土木工程施工中,可为整体工程项目的安全性及质量提供可靠保障。所以,在未来的施工过程中,工程技术人员、现场管理人员、施工人员应对自身的专业技术水平进行不断提升,同时还要深入研究深基坑支护技术,结合现场实际施工条件,科学制定相应的施工方案,进而为保障深基坑施工安全及质量奠定坚实的技术基础。

参考文献:
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