高层建筑工程深基坑支护施工技术分析 余仪群

发表时间:2020/4/7   来源:《基层建设》2019年第32期   作者:余仪群
[导读] 摘要:深基坑支护施工是高层建筑土建施工的重点,支护效果在很大程度上决定深基坑施工能否在安全、顺利的状态下进行,进而影响高层建筑产品的稳定性和可靠性。
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        摘要:深基坑支护施工是高层建筑土建施工的重点,支护效果在很大程度上决定深基坑施工能否在安全、顺利的状态下进行,进而影响高层建筑产品的稳定性和可靠性。本文分析高层建筑工程深基坑支护施工技术,总结常用深基坑支护施工技术要点,并给出确保支护施工技术应用成效的具体措施,构建完善的深基坑支护施工技术体系,提高高层建筑产品质量。
        关键词:高层建筑;深基坑支护;土钉墙施工
        引言:建筑土建施工中面临复杂的外部环境及地质条件,临近建筑、地下设施、城市交通等均会给深基坑施工带来不同程度的限制。项目标高、建筑体量、结构复杂程度的变化促使基坑施工深度及范围的扩张,其难度也随之上升。另外,深基坑施工技术类型多样,不同技术有其优缺点及适用范围,需根据工程特点及施工条件严格选择。鉴于以上深基坑支护施工特征,有必要对相关技术进行分析。
        1高层建筑工程深基坑支护常用施工技术要点
        1.1土钉墙施工技术
        土钉墙施工技术操作相对简单,在高层建筑工程深基坑支护中应用频率较高。利用土钉墙技术能够对土体、混凝土结构进行有效加固,具备柔性高、造价低廉等优势,可缓解高层建筑工程对深基坑的压力。该技术应用要点在于排水系统的搭建及泥浆灌注作业的过程性控制,确保泥浆强度充分达到土体支护的要求[1]。在施工过程中,科学选定钻机作业参数,确保钻孔质量以充分发挥土钉墙技术的加固效果,在钻具抽出前设置土钉。
        1.2支护桩施工技术
        支护桩技术是深基坑支护最主要的施工技术之一,能够显著提升深基坑的荷载能力。传统深基坑支护施工选用板桩锚拉及支撑的方式,这种方式在施工成本上更具优势,且施工过程不会产生过多的建筑垃圾,其应用符合建筑行业可持续发展的要求。但在实践中发现,板桩拆卸后基坑易发生变形问题而导致频繁返工。在使用时需根据具体的地质情况选取支护方式,如采用钢板桩,可在保持成本优势的基础上提升支护效果。深基坑支护一般在距坑底5m左右位置开始,选用钢板长度多在6~10m、厚度在25~30mm,经实践,L型钢板支护效果较佳,可被优先选用。
        除钢板桩之外,钢筋混凝土灌注桩也是一项基础的支护桩技术,利用钢筋混凝土材料,对土体及水流位置进行控制。钢筋混凝土灌注桩虽然同样具备成本较低的优势,但其工艺流程复杂,对操规范性要求极高,施工过程中桩体之间易出现缝隙,因此其应用程度并不普遍。
        1.3锚杆支护施工技术
        锚杆支护施工使用钻机进行打孔,达到目标深度后拆除锚固钻机进行注浆施工,加固深基坑。锚杆支护施工技术要点总结如下:首先,根据深基坑支护施工图纸精确计算打孔位置及深度,结合工程实际测量数据确定孔高度并适当调节钻杆角度。其次,科学选取垂面孔距,以进一步提升支护可靠性。最后,采取自上而下的灌注方式,若发生溢浆现象,立即停止灌浆作业。
        与其他常用高层建筑工程深基坑支护技术相比,锚杆支护技术的灵活程度更高、造价较低,且具备优良的压缩效果,在深基坑支护中技术优势突出。但需要注意实时监测水泥灌注情况,确保灌注作业达标后再开展后续作业。
        1.4连续墙施工技术
        连续墙技术指的是在泥浆护壁位置设置狭长的深槽,内设钢筋结构并浇筑混凝土,构成稳定的钢筋混凝土墙段,后将墙段连接为整体性的结构,达到深基坑支护目的。连续墙能够起到挡土、防渗、维护基坑周围建筑的作用,成为深基坑支护的一部分[2]。该技术常用于土层特点及结构复杂、对止水要求严格的施工条件下,若施工现场存在较多的地下管线或基建设施,该技术不可应用。
        2高层建筑工程深基坑支护施工技术保障措施
        2.1施工准备
        现代高层建筑工程常遇复杂的施工环境,周围城市基建设施配备成熟,地下管网系统完善,进行土建施工作业时,需合理规避地下管线,避免机械活动导致管线破损而影响正常的施工进度,并给城市正常运行带来影响。因此环境勘察及施工条件分析成为深基坑支护施工准备阶段的重点工作。在勘察过程中若发现与施工图纸或方案差异较大的问题,需及时与管理部门沟通寻求处理意见。前期做好技术交底工作,提前发现施工矛盾以保证深基坑支护施工顺利进行。
        2.2土方开挖
        深基坑支护施工中的土方开挖作业会对原本的地质结构造成一定程度的损伤,影响结构稳定性带来坍塌、滑坡等风险。在土方开挖中,可根据施工条件,选择分段开挖或分区域开挖的方式,以此来减轻开挖活动对地质结构造成的影响,避免土方滑移、坍塌等问题的发生。

同时,在开挖坡面设置防护措施,例如,设置水泥保护层或使用土工膜,避免坡面岩石风化及雨水冲刷。若施工作业在雨季开展,还应在深基坑周围设置排水系统及挡土墙,避免雨水流积而破坏基坑。
        土方开挖过程中,应严格依照先撑后挖的原则进行作业,在确保上层土体结构稳固,且不发生渗漏问题之后,再进入到下层土体的开挖过程,支撑作业应在挖掘至支撑中心线以下60cm左右时进行。土方开挖应在合理时间内完成,避免土方长时间暴露而发生土体变形,通常情况下整个开挖施工不应超过8h。及时清理开挖现场多余的土体,确保现场整洁。若发生挖断、损坏地下管线的情况,应立即停止施工进行修整。
        2.3过程控制
        严格的过程控制能促使深基坑支护施工顺利、高质量进行,使各类深基坑支护技术发挥出最大的支护效果。第一,在土方开挖之前,工程师与施工技术人员进行技术交底工作,结合施工现场情况审核、分析施工方案的合理性和可行性。根据图纸要求进行测量放线,确定土方开挖轴线、边界、深度、坡角等。第二,依照现场地形、地下水分布、地质特点、气象条件等,设置永久性排水系统。土方开挖之前完成截水沟、临时排水系统、集水坑等结构的设置,将雨水、积水等及时排除、引流至指定位置。第三,施工过程中,重点监控边坡稳定情况,若发现边坡出现裂缝或表现出滑移、变形趋势,立即停止开挖并将现场情况上报。边坡稳定性监控可采用放缓边坡、衬砌支护、定点观测等手段进行,详细记录相关数据。第四,在地下水位以下开展基坑开挖作业时,现场设置排水孔、排水井或排水洞,控制地下水位,一般要求将地下水位控制在开挖最低面的0.5m以下[3]。
        2.4支护监测
        现场监测能够及时发现深基坑支护施工中的异常现象,及时作出反应以确保基坑支护施工安全、稳定进行。现场支护监测应交由专人负责,全面、实时监控支护施工过程。深基坑开挖深度的增加也会提高其发生位移的可能性,位移发生前往往伴随某些现象、预兆产生,在进行支护监测时,就要及时发现这些现象,结合位移趋势设置支撑结构。深基坑开挖完成3天内开始进行现场监测,若发现基坑表现出异常趋势,需增加监测密度,以全面掌握施工现场土体的变化情况,正确判断变化是否会给周围建筑、交通造成不利影响,采取方案进行控制。
        3高层建筑工程深基坑支护施工技术应用案例
        3.1案例背景
        某高层住宅项目地上30层,地下2层,总建筑面积95621.4m2。工程基坑深度在7.5~8.2m,侧壁安全等级为二级,选用土钉墙支护技术。
        深基坑施工不受地下管线限制,东侧临近人防工程,北侧设有大型广告牌。施工现场无不良地质问题,地下水主要为承压水及上层滞水。
        3.2技术方案
        深基坑支护采用1:0.5放坡,共设置6排土钉墙,采用φ25的螺纹钢管为土钉钢筋,每排土钉配备一道横向加强筋。基坑以下1.6m处每3.5m设置排水孔,以分段方式完成土方开挖,其中素填土层分段长度在15~20m,其他土层在20m以下。
        深基坑支护施工正值当地雨季,支护过程中发现基坑西北角出现塌方问题,北侧边坡坡顶地面出现长30m左右的裂缝且呈现扩张发展趋势,严重威胁到工程施工安全。
        工程师及技术人员立即对以上问题产生的原因进行分析,发现现场设置的排水系统无法满足连续降雨状态下的排水要求;分层开挖过程超挖量过高,塌方位置超挖量达到3.5m,且加固措施采取不及时,导致局部土层坍塌问题;裂缝处理不及时,开裂后土体抗剪能力降低,土钉受力程度增加而导致其变形,进一步影响对裂缝的约束作用,加之雨水渗透的干扰,导致裂缝逐渐发展。
        给出如下处理方案:增加排水设备,及时将基坑内积水清除;使用C20混凝土材料及土浆封堵坡顶地面裂缝,防止雨水入侵影响边坡稳定性;增加坍塌位置第二道锚杆的长度,从原本的8m提升至12m;增加深基坑支护施工现场巡检密度,第一时间发现开裂、渗漏等问题并及时进行处理。
        结论:高层建筑工程深基坑支护常用技术包括土钉墙技术、支护桩技术、锚杆支护技术、连续墙支护技术等。在使用以上施工技术时,除严格依照相应技术标准进行作业,还应重点关注深基坑支护施工准备、土方开挖、过程控制、支护监测等工作,为深基坑支护施工提供完善的管理和技术保障,安全、高质完成土建施工任务。
        参考文献:
        [1]周景深,范沙沙,王晨旭.高层建筑深基坑支护结构施工技术探讨[J].居舍,2019(29):89.
        [2]廖承军.在高层建筑工程深基坑支护施工技术分析[J].绿色环保建材,2019(09):195-196.
        [3]鲍智强.高层建筑工程深基坑支护施工技术探究[J].四川水泥,2019(09):255.
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