深基坑支护结构形式及其方案应用探究

发表时间:2020/6/8   来源:《基层建设》2019年第36期   作者:欧阳伟波
[导读] 摘要:本文简单介绍了常见的深基坑支护结构形式,并结合自身岩土施工经验,重点论述了在遭遇工程突发状况时,现场管理人员如何依据实际情况,快速制定有效应对措施,保证深基坑支护方案的有效落实,提升建筑施工总体质量。
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        摘要:本文简单介绍了常见的深基坑支护结构形式,并结合自身岩土施工经验,重点论述了在遭遇工程突发状况时,现场管理人员如何依据实际情况,快速制定有效应对措施,保证深基坑支护方案的有效落实,提升建筑施工总体质量。
        关键词:深基坑支护;支护结构;方案应用
        引言
        生活水平的提升导致现代人民对于建筑物的需求越来越复杂,深基坑支护技术是为满足复杂的主体建筑施工而产生的基础工程加固技术。由于施工环境的复杂性,深基坑支护施工成果除完善的前期设计外,还需要管理人员依据实际情况做好沟通与调整工作。
        一、常见深基坑支护结构形式
        (一)锚喷支护
        锚喷支护是多种技术手段与原材料使用较为相似的支护技术总称,是现代建筑施工中较为常见的深基坑支护技术手段[1]。其支护原理为通过锚杆连接与喷射混凝土墙的模式,将深基坑周边的围岩组建成一个整体应力结构,在防止岩体脱落层面有着较好的成效。具体技术手段可划分为:第一,只能应用在局部地区的单独使用锚杆或者混凝土的支护结构;第二,多用于边墙的锚杆与混凝土简单联合结构;第三,在锚杆、混凝土联合使用基础上加设钢筋网的高强度支护结构;第四,第三种方案的基础上,混凝土墙喷射前,预先布置型钢,提升墙体支撑能力的支护结构。
        锚喷支护结构产生较早,技术方案实施较为简单,现阶段已经具备了成熟的技术流程。在施工中需要注意的有:依据施工现场的围岩错位或者变形,对锚杆的数量、间距等进行调整;无论在何种施工环境中,理论上锚喷支护都需要与挖掘工作同步开展,避免地下受力结构发生较大改变,导致挖掘进程中围岩塌落,对员工生命安全造成威胁。
        (二)排桩支护
        排桩支护指按照排列式结构在基坑边缘灌注混凝土桩,实现深基坑的加固。排桩支护结构通常拥有较高的支护强度。灌注间隔由具体周边环境确定,包含桩柱定型后相切或者拥有一定间距两种排列模式。实际施工进程中需要注意的是,在存在实际距离的桩柱之间需要额外浇筑连接结构,保证桩柱的稳定性与支护结构的效用。此外,桩柱灌注进程会受多种因素影响,如土质松软造成的塌孔、土质饱满所造成的土壤挤压力过大,桩柱直径达不到预期,需要采取额外的重视程度。
        (三)地下连续墙
        地下连续墙是一种整体性较强、支撑强度较大、防水性能较好的深基坑支护结构,在软土地层、或者含水量较高地层改善中拥有较好的成效[2]。且在现代建筑背景中,地下连续墙除作为支护结构外,也可以作为建筑物地下部位侧墙的基础部分,具有宽广的应用空间。由于成槽难度较高,传统地下连续墙施工手段旋挖钻机孔与液压抓斗技术在现代施工中已基本被舍弃,实际施工中多采用等厚度水泥地下连续墙法、超深多轴水泥土搅拌桩法或者水泥土地下连续墙基坑止水帷幕法。
        (四)桩锚结构
        桩锚结构即综合使用桩柱灌注与锚杆支护,保证周边土地的稳定性。与排桩结构相比,桩锚结构桩柱灌注数量较少,通过锚杆固定桩柱间的侧壁,同时在锚杆布置进程中通常会划分为自由段与锚固段。锚固段为边壁支护关键结构,施工中需要采取较高的重视程度。自由段大多时期发挥连接作用,在侧壁发生初步坍塌时,其支护作用才能体现。
        (五)土钉结构
        土钉结构通过在深基坑周边锚固特定长度及数量足够的土钉,使深基坑边壁土石形成一个较为完整的结构,当边壁发生形变时,土钉会通过自身结构应力产生一定的拉力,避免其进一步发生形变,从而达成边壁支护的效果。现代施工环境中,土钉结构常会与桩锚结构共同使用,在深基坑的内外同时入手,加强支护效果,提升深基坑的稳定性。
        二、深基坑支护的方案应用
        建筑施工可能遭遇的环境较为多样,其中包含大量深基坑支护结构应用较为困难的土壤环境或者地质条件[3]。因此,深基坑支护方案应用进程中,相关人员应当把握支护结构功能实现的核心,依据实际施工情况,在争取设计人员及业主方同意后,灵活的使用支护技术,使深基坑支护结构拥有更为广阔的适用范围,保证建筑工程的质量。本文在自身工作经验的基础上,结合实例论证深基坑支护方案的灵活应用。


        (一)灵活调整技术方案
        本人曾参与2015年江苏江南农村商业银行股份有限公司“三大中心”岩土工程项目基坑支护工程。该项目建筑面积12万平方米,工程深基坑开挖面积约27554m2,基坑周长约812m。工程设计中共有地下室二层,整体开挖底标高为-12.00m;数据灾备中心统一卸土2m后,局部需开挖至-6.95m。基坑工程侧壁安全等级为二级,基坑ABCDEFGHJ、NA段采用二级放坡土钉墙支护,JK段采用二级放坡支护,坑内高低差采用放坡支护。基坑KLMN段采用双排灌注桩进行挡土支护。整个基坑外侧采用650@900三轴深搅桩止水。实际施工进程中,由于基坑周边存在大量的淤质土壤,土体流动性极强,成孔后会立即被流动土壤填补,土钉支护施工无法正常展开。
        本人进行了详细的现场调查,对土质进行了全面的分析,结合已有岩土施工经验,决定越过成孔步骤,直接将固定结构打入土层当中,并经过详细的论证分析,确定了喷选锚索替代土钉的施工方案。在征得设计人员及业主方同意后,深基坑工程顺利展开。且后续深基坑开挖也表明了该种方案的有效性,基坑未发生大幅度形变,工程项目施工在高质量的前提下顺畅完成。该项目的如期完工表明了岩土维护施工中遭遇突发情况,进行合理的技术方案临场调整有较高的必要性,是深基坑支护结构方案落实的重要组成内容,应当与设计流程同样采取较高的重视程度。
        (二)适当添加技术手段
        以本人曾参与的元祖梦世界项目为例。该项目建筑面积15万平方米,位于上海青浦区赵巷国际商务区。项目由世界级建筑大师安藤忠雄亲自设计,倡导以孩子的视角来规划。汇集世界一线儿童、时尚品牌,项目建成后将成为以儿童为主题,集快乐体验、互动、文化、娱乐、购物为一体的世界级购物中心。建筑规划有梦幻天空、梦幻山丘、梦幻家园、启蒙乐园四大分区,包括儿童餐饮、儿童零售、儿童体验、儿童娱乐、儿童文创五大业态。
        该项目岩土桩基及维护工程的主要难点在于,实际施工环境土壤条件过饱和,土体自身密度较大,沉桩工作较为困难,且由于挤土效应,越到工程后期,沉桩工作越困难,最终由可能演变为无法完全沉桩。
        本人在项目负责进程中,有预见性的看到了施工难点,并结合自身已有岩土施工经验,确定了从工程中心点逐渐向外部扩张的排定沉桩顺序,使沉桩施工主要挤压外部土壤,避免局部地区突然密度过高无法沉桩的现象发生。即使在该种施工流程中,工程后期依旧出现了沉桩特别困难的现象。现场采用引孔压桩的方案予以解决。根据成功经验,引孔孔径应比桩径小50-100mm,深度是桩长的(1/3-1/2)L,引孔应随引随压,中间间隔时间不宜过长。沉桩应采用压桩力和桩长双向控制。此外,现场施工中还出现了桩尖停留在密实程度较高的砂层土壤的现象,压桩难度较高,解决方案为与设计人员协调桩柱分节长度,避免桩尖停留在砂土层内。
        通过该种施工方案的改良与各单位的共同努力,即使存在困难,该项目仍在期限内高质量完成,且获得了“青浦区文明工地”、“上海市文明工地”、“上海市明星工地”、“上海市人气工地”等荣誉称号。表明结合实际情况对施工方案进行部分的技术添加与修改有较高的必要性。
        (三)适度调整技术参数
        以本人2017年负责的苏州环古城南新路地岩土改造整治工程项目桩基及围护工程为例。施工地点位于苏州市姑苏区阊门外南新路西侧,呈南北走向,南起金门路,北接阊门,西临护城河。工程总建筑面积为21600m2,其中地上建筑面积11370m2,地下建筑面积10230m2。本工程分为A、B、C、D四个区,主要为若干配套用房、公厕等,其中配套用房地上2层,整体下设一层地下室。
        该项目采用主要支护技术为灌注桩桩基围护,但工程中局部地区土壤存在流沙层,钻孔后底部会迅速被流沙填充,钻孔工作无法达到应用的深度与质量要求,清孔与钢筋笼放置工作无法正常开展,混凝土浇筑无法进行。针对该种现象,本人结合多年岩土施工经验,采用的解决方案为局部加大桩径、增设钢板护壁护筒、加大护壁泥浆比重。增设钢板护臂与加强泥浆比重都是避免流沙层沙土进入桩孔,扩大桩径延缓了全新流沙层形成的时间,使桩柱灌注施工有充分的时间展开。钢板护壁护筒直径和长度,可根据现场灌注桩径和流砂层厚度适当扩大和加长制作。这不但不会增加工程建设费用,而且能保证施工工期,技术经济效益和社会效益显著。
        结论:深基坑支护施工是现代建筑施工重要组成成分,也是建筑物整体质量的基础保障。但由于施工环境的多变性,实际施工中常会遭遇与预期条件不符的施工状况。本文结合自身工作经验,论述了突发状况出现时,如何快速制定有效应对措施,保证深基坑支护施工顺畅进行,保障岩土围护工程的如期完工。
        参考文献:
        [1]廖坤阳.深基坑施工技术应用[J].土工基础,2020,34(01):53-56.
        [2]张文丽.复合土钉墙在深基坑支护中的应用[J].建材与装饰,2020(10):22-23.
        [3]唐兴华.浅谈市政施工中深基坑支护技术的应用[J].江西建材,2020(02):80-81.
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