基坑开挖中环形混凝土支撑安全问题的探讨

发表时间:2020/7/1   来源:《工程管理前沿》2020年第9期   作者:冯宗耀
[导读] 把握基坑支护的原则,掌握施工的要领,
        摘  要:把握基坑支护的原则,掌握施工的要领,特别是对混凝土环形支撑的安全问题进行细节分析,才能够提高构造设计的精细化程度,确保基坑施工安全。基于此,本文主要分析基坑开挖中环形混凝土支撑安全存在的不足,探讨有效的工程对策,以实际工程案例作为分析点,找寻有效路径,提高施工安全性。
        关键词:基坑开挖;环形混凝土;支撑结构;安全问题

引言
        现代高层建筑、大型商场的施工都离不开地下室以及基坑支护,提高其安全性可以确保施工质量良好,减少施工风险,提高施工的有效性。丰富的施工经验是提高安全性的基础,在施工过程当中应通过多层次的交流与安全管理,提高土层参数选择科学性,做好止水系统的设计,并按照先进的模板,对支护结构进行全面分析。
一、工程案例
        某工程总面积61323㎡,地下室施工方式为钻孔灌注桩基础施工。包含两层结构,地下室两层局部一层,基坑开挖深度西侧11.32米,东侧11.34米,地下一层厚度7.32米,局部厚度为13.42米。整体工程采用一级设计施工,包含两道环形内部支撑结构,由36米的小圆环与两倍结构的外圆共同组成。为了提高施工的安全性,工程设计人员还按照止水设计,增加两道封闭止水帷幕,高压摆喷桩型号为100-345深层搅拌桩,型号为5550x275mm,厚度为15米,选择钻孔点四个,上层小圆环直径为550mm,下层大圆环直径为1150mm。基坑支护的外径为86.4米,大环梁截面800x2700。大、小环之间设计较大的刚度,以提高施工的安全性,主体的施工流程为:⑴外围深层搅拌桩施工。⑵钻孔支护桩施工。⑶三管摆喷桩施工。⑷土方开挖施工。⑸内部支撑施工。论文以该工程案例着手进行分析探讨支撑安全问题,从设计施工和管理几个角度,分析有效路径,以提高基坑开挖中环形混凝土支撑安全水平。
二、提升基坑开挖环形混凝土支撑安全水平的路径
        (一)全面进行施工准备
        选择合适的支护结构形式是确保安全最重要的步骤,只有做好恰当的施工准备,从可靠性、技术性、可行性、经济合理性角度充分进行分析,才能够提高施工的安全管理水平。首先,要从周边环境入手进行安全分析,探讨目前支护结构与施工环境的一致性。本次施工地下软土含量较高,占比超过10%,要结合开挖深度地下水文条件进行充分分析,最终设定的施工方案,考虑到局部厚度超过13米的施工特征,加大外部圆环的直径,配合施工提高安全性。其次,施工要考虑到止水设计的实际条件,根据外部建筑物的高低管道的碰撞冲突实验结果选择合适的方案。再次,施工还要考虑到经济造价问题,避免后期施工经费过于紧张而影响施工的安全水平和施工质量,全方面考虑多种因素,结合现有的技术水平保障施工进度。最后,本次工程的施工周期长,属于较大的复杂的机构,工程要选择多样化的现代施工手段,做好智能化的管理和信息化的建设。例如在,喷桩止水帷幕施工当中,就结合叠沙包护坡特殊施工,考虑到施工的开放性,做好多重重力式挡墙建设,开挖深度达到8.2米。在特殊地区选择混凝土灌注桩施工,提高施工的支撑稳定性。
        (二)选择科学的止水设计方案
        止水方案设计的科学性决定基坑支护工程的失败,尤其是在混凝土环形梁内支撑应用当中,如果止水方案不科学,那么则会造成不透水层过多,影响止水帷幕的建设。第一,本次施工采用范围科学界定方法,对于3米到12米厚度的透水淤泥进行全面的分析,发现淤泥质粉砂占比为12%,厚度不一的粉砂占比14%,因而采用水泥土深层搅拌桩施工方法起到双重止水保护作用。第二,施工采用三轴搅拌桩配合高压旋喷桩施工方法,降低12%的施工成本,尤其是在处理厚度较密的厚实砂层施工当中,采用这种综合施工方式可大幅度提高支护结构的稳定性。第三,支护结构与止水合二为一,大大加快了施工进度,通过摆喷桩形成的连续结构提高混凝土灌注桩形成时间,通过加高压旋喷方法在工期内高质量的完成了施工要求。

第四,施工人员按照水泥混凝土搅拌桩施工——三轴搅拌桩施工——高压旋喷桩施工这一施工顺序,在不同的地区选择不同的方法对透水土质进行全面探讨,挖掘深度较小的基坑采用单排止水帷幕施工形成稳定的封闭结构,不透水层达到一到两米。充分考虑到类似施工方案形成的抗管涌计算结果,起到良好的悬挂型止水帷幕施工效果。
        (三)做好连接结构处理
        本次施工由多种形式的支护结构组成,其中环形支撑结构占比60%,采取可靠连接措施可以在环形连接结构与其他类型支撑结构产生交叠的情况之下,加强刚度,做好两端支护保护,提高施工安全性,减少施工薄弱环节。
        一方面,施工人员根据环形支护结构的特点,从安全性入手,满足目前土体压力的水平结构,向小支撑梁传递应力,减少环形支护梁的应力分解水平,再由荷载转换方法形成轴向压力扩散的良好模式,充分发挥混凝土良好的受压性能,降低环形支护结构自身承受的重量。
        另一方面,在中空施工部分考虑到土方开挖和地下室结构的实际特征,充分考虑到环形结构内支撑允许拆除的范围。提高施工的灵活性,满足对称角的施工应力需求,扩大基坑开挖的施工范围。这种灵活的施工方式对于施工中10%左右、局部不太规则、不便进行对称施工的部分进行了全面的设计,例如采取L型施工方式做好细长条施工基坑开挖准备,大大提高了局部地区的施工安全水平。
        (四)加强施工安全管理
        首先,对所有的施工人员进行安全技术培训,掌握环形支护结构的技术要点。做好技术人员招聘和技术人员的安全交底与技术交底,考虑到平面内多组环形支撑的实际情况进行现场培训,帮助工作人员了解现场施工的实际情况,在多环组合施工时,做好环与环之间连接准备工作、安全管理工作,从数字入手,建立对应性的分组表格,满足现代化施工管理的安全性要求。
        其次,对所有的施工人员进行技术性的培训,现场的安全调度人员、安全施工管理人员要加强宣传与教育,例如张贴条幅、加强定期检查与不定期抽查等等,保障所有的技术人员都可以对现场施工的数据了然于心。例如,及时发现脚撑和连系梁的设置不对称问题,避免这种不良力的传导,造成施工安全隐患。
        (五)混凝土环形内支撑的安全拆除
        环形支撑结构考虑到后续使用的问题以及施工效率的问题,更适合选择爆破拆除的方式。例如本案例当中就采用这种成熟的爆破技术,高效地完成环形内支撑需要拆除的部分。
        一方面,施工人员按照高效、安全、可靠的原则,分多个施工段进行分门别类的爆破施工,在各区段内优先选择先爆破支撑小梁,在爆破环形量可以提高施工安全水平。采用这种工艺类型,本次施工案例由环形梁拆除造成的安全事故为零起,安全隐患为一起,并通过前期的排查得到有效的控制。这种爆破拆除的方式还可以使得钢立柱受力更加均衡,避免出现较大悬臂的情况。
        另一方面,施工人员对本次施工案例的经验进行总结,考虑到施工周期以及施工的实际环境,选择微膨胀混凝土进行加强养护,在基坑开挖过程当中保留一定宽度的稳定土,避免爆破造成楼板下落形成图体损伤。
三、结论
        综上所述,基坑开挖中环形支撑安全施工问题是重点工程,只有做好施工设计,充分进行施工准备,并加强安全管理与周边环境合为一体,才能够减少施工作业对周边环境造成的负面影响,本次案例当中环形支撑量未见明显开裂,取得了良好的安全管理效果,可为其他的环形支撑安全管理提供一定的借鉴。
参考文献:
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