基坑施工中支护结构分析与监测技术研究 张延宁

发表时间:2020/8/28   来源:《建筑模拟》2020年第9期   作者:张延宁
[导读] 随着我国经济社会的不断发展,人口不断增多,人们的生活水平不断提高,城镇化发展进程不断推进和深化,地下空间的应用是我国现阶段城市发展的重点开发方向。我国经济水平的不断加快促进了我国城市交通枢纽、高层建筑以及地下系统项目建设的增加,地基在这个过程中发挥着非常重要的作用。为了更好的推动我国乡村和城市经济更好的朝着可持续化方向发展,相关部门和企业要对基坑施工中支护结构分析与检测技术进行充分的研究,为我国经
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        摘要:随着我国经济社会的不断发展,人口不断增多,人们的生活水平不断提高,城镇化发展进程不断推进和深化,地下空间的应用是我国现阶段城市发展的重点开发方向。我国经济水平的不断加快促进了我国城市交通枢纽、高层建筑以及地下系统项目建设的增加,地基在这个过程中发挥着非常重要的作用。为了更好的推动我国乡村和城市经济更好的朝着可持续化方向发展,相关部门和企业要对基坑施工中支护结构分析与检测技术进行充分的研究,为我国经济社会的发展提供保障。
        关键词:基坑施工,支护结构,分析与监测技术,可持续化,保障
       
        我国经济的迅速发展促进了越来越多的高层建筑进入了人们的视野中,也促进了响应的基坑工程的增多。虽然我国现阶段经济和科学技术都取得了飞跃的发展,但人们对于基坑工程发展过程中的问题仍然没有找到最佳的计算分析理论,这就需要加强对计算机技术的运用。人们可以将数值充分运用到基坑工程建设问题中,借用计算机充分分析出可能出现的问题,进而提高实际施工过程中的安全性。因此,本篇文章就基坑施工中支护结构分析与监测技术相关内容展开了探究。
        一、基坑支护结构的概述
        相关工作人员和部门应当根据实际发展情况以及基坑周围的自然环境、地下结构条件、对基坑开挖的设计、施工条件和季节,以及工程经验等经济、技术和环境进行全面充分的考虑,以便选择最合适的基坑开挖支护结构。基坑支护结构体系一般分为挡土结构和降水止水体系两部分。相关工作人员可以根据土质条件和基坑规模,对基坑支护模式进行选择,一般可以设计成悬臂式、内支撑式和锚拉式三种形式。如果支护结构不能起到阻止水源的作用,可以在设置基坑支护结构的基础上设置水帷幕或采用坑外降水,这样可以有效对地下水进行控制。
        二、基坑支护结构的分类
        2.1桩、墙式支护结构
        桩、墙式支护结构主要包括柱列桩、板桩以及地下连续墙等多个分支。在施工过程中,要将桩、墙插入到基坑底具有一定深度的地方,一般是要插入到比较坚硬的土层,上部悬臂或设置锚撑体系,从而形成一种撑受力构件。在对这种结构进行计算时,可以将支护桩、墙在压力的作用下设置成为静定梁或超静定梁,可以有效方便工作人员进行对弹性地基梁的求解。这种支护结构具有适用性强、在操作过程中容易被控制、对复杂的地质条件的适应能力强等优势和特点,烟丝收到了诸多领域的广泛应用和推崇,成为基坑工程建设过程中经常采用的结构形式。
        2.2实体重力式支护结构
        实体重力式支护结构是在重力式挡墙的作用下进行的基坑支护,在施工过程中,水泥土搅拌桩挡墙、高压旋喷桩挡墙等与重力式挡墙具有相似的结构和作用。实体重力式支护结构对截面尺寸的要求较大,要依靠实体墙本身的重力作用来进行挡土,对拉力的承受作用非常小,相关工作人员要根据设计原则对重力式挡墙进行计算,在实际使用过程中,土质条件与基坑开挖深度成正比,如果土质条件较好,可以适当的增加基坑开挖深度;如果土质条件非常差,则需要相关工作人员严格对基坑开挖深度进行控制,适当减少基坑开挖的深度。这种支护结构在实际应用过程中更多的应用于小型基坑工程。
        2.3组合式支护结构
        相关工作人员要根据实际发展情况以及施工场地、场地周围的地质和环境条件,以及相关的行业标准的不同,科学的对多种形式组合的支护结果进行选择和设计。在选择和设计过程中,要充分对实际情况进行全面的考虑,避免出现一概而论的问题,这样可以有效减少在施工过程中出现的问题,在一定程度上起到增加工作人员工作质量和效率的作用。
        三、基坑支护工程的特点
        3.1基坑支护工程是一个具有非常强烈的临时性工程,对安全储备的设计可以不必太大,在设计过程中,要充分结合区域内的实际发展情况和相关行业标准进行考虑,把握好基坑支护工程的地区性。相关工作人员要清楚不同区域地质条件和特点的不同也会影响基坑支护工程项目的进行,基坑支护工程也是岩土工程,、结构工程与其他施工技术互相融合和交叉的一门学科,受到多种复杂因素的交互影响,需要工作人员在使用过程中加强监督和管理,加以对综合技术学科的知识和运用。
        3.2基坑支护工程具有造价高、数量较多、规模不断扩大等特点,是施工单位重点研究的对象,在对基坑支护工程技术使用过程中,会受到多种自然条件和人为条件的限制和约束,而且支护技术具有非常复杂性,在使用过程中容易出现许多变化性因素,还容易引发许多安全事故,是建筑工程施工过程中具有挑战性的重难点问题,如果对基坑支护技术进行合理有效的运用,可以在一定程度上降低工程的造价,在保证工程质量的基础上,增加相关单位的收益。
        3.3基坑支护技术正在朝着大面积方向发展,工程规模也在不断扩大,而且随着我国经济和科学技术的不断发展,基坑支护技术迎来了机遇,也面临着更大的挑战。相关部门和单位要根据市场的发展规律,充分根据实际发展情况对基坑工程技术进行创新与完善,以便有效提高基坑施工的质量和效率,从而更好地满足人们更深层次的需求。
        3.4基坑支护工程又是岩土工程、结构工程和施工技术工程互相交叉的一门独立的学科,但是在对工程进行建设时,岩土的性质容易发生改变,地质条件和水文条件具有一定的复杂性和不均匀性,容易给工程带来诸多的不确定性因素。在勘查过程中所得的数据的离散性非常强,很难代表土层的整体情况来供工相关工作人员进行充分的分析考虑,而且勘察结果的精确度非常低,无法给工作人员提供一组精确的数据,在一定程度上给基坑支护工程的施工增加了难度。
        3.5在软土、高地下水位以及其他复杂的场地条件下开挖基坑,容易出现基坑不稳、支挡结构漏水、对土壤表面而造成损害,以及桩体变位等问题和病害,对周边的建筑物和施工人员的安全埋下了很大的安全隐患。这就需要相关工作人员在对基坑支护工程进行设计和施工过程中,要对整个开挖支护的全过程和每一个环节,其中包括勘察、设计、施工和检测等每一个工作系列进行层层把关,减少在工作过程中出现的安全问题,从根本上提高工程的质量和效率。
        3.6随着我国现阶段城市化进程的不断深入和推进,城市的高层建筑主要集中在人口密度大、交通拥挤的发达的狭小场所内,基坑支护工程施工的条件非常差,这就需要相关工作人员在对工程进行建设前,要对那些永久性建筑和市政公用设施进行全面保护,严格对基坑的稳定性和位移控制进行监督和控制。还要加强对基坑支护工程挡土、支护、防水、降水、挖土等每一个环节进行严格把关,同时还要密切每一个环节之间的联系,将每一个环节进行有机融合,减少在施工过程中因为某一个环节的失效而导致整个工程失败的问题。
        3.7在对支护工程进行设计时,设计人员要充分对支护体系选型、维护结构的承载力、场地内外的水文条件、挖土和监测的要求等内容进行严格把关,避免在堆工况和计算内容进行全面分析过程中,出现漏项的问题,录像问题在一定程度上会导致基坑的失误,对工程项目建设过程来说,具有一定的消极影响。在对复杂的地质条件进行施工时,尤其是在对软土地区进行施工过程中,要结合区域内的实际发展情况和行业标准进行充分考虑,认真合理的选择挖土方法,充分密切支撑与挖土之间的配合力度,有效减少基坑变形和基坑支护事故的发生。
        3.8基坑支护工程的造价非常高,是一个临时性的工程,大部分企业和相关单位不愿意对其投入过多的资金支持,这样非常容易给施工人员埋下安全隐患,在出现安全事故后,处理过程中也具有一定的难度,会给经济和社会带来非常严重的损失。而且许多基坑支护工程从开始到结束都是全部隐蔽性工程,需要经历降雨、大幅度震动、施工不当等不利条件的影响,基坑支护工程的安全性无法得到保障,在建设和后期的使用过程中非常容易出现问题。


        四、主要的支护形式与监测技术与内容
        4.1常见的基坑支护形式
        ①地下连续墙支护;②水泥挡土墙;③土钉墙;④排桩支护,桩撑,排桩悬臂;⑤逆作拱墙;⑥原装土放坡;⑦简单水平支撑;⑧钢筋混凝土排桩;⑨桩、墙加支撑系统;⑩两种及以上的支护形式进行科学合理的组合使用。
        4.2基坑工程监测的主要形式
        ①围护墙或基坑边坡顶不水平及竖向位移监测;②维护墙及支撑内力监测;③围护桩或土体深层水平位移监测;④立柱位移监测;⑤坑底隆起监测;⑥地下水位监测;⑦两种及两种以上监测形式合理组合运用。
        4.3对周围环境的监测主要内容
        ①临近建筑物的沉降和倾斜的监测;②地下管线的沉降和位移监测;③周边重要道路的监测;④对其他监测对象的监测。
        五、基坑支护的特点范围
        5.1放坡开挖——深层搅拌水泥土围护墙
        放坡开挖这种方式主要运用于场地开阔,没有或者只有很少建筑物的地方,对于稳定性要求高,在施工过程中所需要的资金投入低,而且对位移控制没有非常严格的要求。
        深层搅拌水泥土围护墙是对深层搅拌机和输入的水泥浆进行强行搅拌,从而形成互相连接的水泥土柱状加固墙,这种水泥土柱状加固墙具有非常强的挡土和止水效果,而且水泥土围护墙不需要坑内进行支撑,具有省时省力的优势。在实际建设过程中,这种方式在施工中不会产生相映的噪音和杂音,对环境的污染程度较轻,因此受到相关工作人员的广泛使用。但是水泥土围护墙也具有一定的缺点,在基坑长度大的时候,对于位移的要求也非常大,这往往无法满足实际建设过程中的需求,需要适当的建立加墩和起拱来满足实际建设中的需要;在施工过程中还要注意周围环境的影响,其中包括人文因素和自然环境两方面的影响。
        5.2高压旋喷桩
        高压旋喷桩需要对水泥浆进行充分合理的运用,利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体之间,混合形成水泥土加固体,然后将加固贴互相搭接从而形成排桩,排桩具有有效挡土和止水的功能。但是这种方式对施工费用的要求较高。在施工过程中,其体积小,占地少,结构设置比较紧凑,噪音和杂音的产生也较低,但在施工过程中可能会排出大量的泥浆,容易对环境造成污染。
        5.3钢筋混凝土板桩
        钢筋混凝土板桩具有简单便捷、所需时间和周期短等优势和特点,广泛应用于基坑工程建设中。但是,钢筋混凝土板桩在施工过程中一般采用锤击法。锤击法的使用会产生大量的噪音,而且在捶打过程中出现挤土问题比较严重,在工程建设中受到了一定的限制。但是在设计过程中可以根据实际发展的需求较为合理的进行设计,可以制作厚度相对较大的板桩,这种厚度较大的板桩具有较强的抗土抗水能力,因此,钢筋混凝土板桩可以作为支护板墙的一种实用形式而存在。
        5.4钻孔灌注桩
        钻孔灌注桩围护墙是我国应用最广泛的排桩式支护,在钻孔灌注桩围护墙施工过程中,产生的噪音较小,对自然环境的污染较轻,不会出现挤土问题。但是在高水位张前途之地区需要对水泥搅拌桩进行严格控制。在复杂的施工条件中要对支护手段和形式进行合理选择。
        六、基坑施工中支护结构分析与监测技术的研究
        6.1拉锚式支护施工
        在我国现阶段居民生产和生活过程中,拉锚式支护施工技术具有非常高的使用价值,这种支护施工方式广泛应用于我国工业建设中。我国拉锚式支护施工可以分为地面上进行的拉锚处理和采用锚杆作为支撑进行施工两种使用形式。在地面上进行处理,需要借助固定钉进行固定,从外表看起来整体比较简单和整洁,这种施工工艺的主要特征是不需要借助其他的工具进行固定处理,但是对于土体的深入程度要求较高;第二种施工工艺可以更好的保证相关单位的效益,可以减少基坑在施工过程中出现滑裂的问题,但是这一向施工技术在使用过程中,施工规模比较大,简单快捷,可以广泛运用于中小型建筑工程中去。
        6.2土钉支护施工
        土钉墙的支护作用主要是借助于土体、土钉墙和混凝土表面等结构进行的。土钉墙支护施工技术可以对土层进行有效固定,可以起到有效减少土层运动和在施工过程中造成土层破坏的问题,还可以有效期到保障边坡于基坑之间的稳定性的作用。这一施工技术具有成本低、效率高、简单灵活等优势和特点,因此受到相关单位的广泛应用和推崇。在实际施工过程中,要根据实际发展情况和行业标准进行合理选择。
        6.3悬臂式支护施工
        悬臂式支护施工不需要借助于任何支护施工结构进行,而且对于支撑物的需求不高。悬臂式施工方案主要是在施工过程中采用一个平衡体,并充分对平衡体验加以利用,通过平衡体来促进整个基坑的平衡。但是悬臂式的支护施工技术在应用范围上具有相对的局限性,广泛应用于土质比较理想的环境中。这种施工技术对于施工成本的要求较低,烟丝可以运用于所有条件适宜的工程建设中。
        七、如何有效对支护结构分析与监测技术进行运用
        7.1建立一批有能力、高素质的人才队伍
        相关单位和企业要充分重视人才在技术使用和项目建设过程中发挥的主体作用。领导人员要积极引导相关工作人员进行更深层次的知识理论学习和对实践操作能力的培养,加强工作人员随即应变意识和能力的培养。随着我国科学技术水平的不断提高,只有在项目建设过程中增加对科学技术的运用,才能更好的满足我国现阶段人们更高层次的需求,这就需要领导人员充分重视人才在这中间发挥的作用,严禁出现非专业人士进入到一线工作中去的问题。对于那些有意义的施工项目可以寻求政府的支持,政府也要适当的增加对人力、物力和财力的支持,为相关单位有效运用支护结构分析与监测技术,提供充足的物质保障。
        7.2加强宣传力度,减少技术在使用过程中出现的阻力
        受我国传统思想观念的束缚,人们对于新型监测技术在使用过程中存在这质疑。这就需要相关单位加强宣传力度,引导人们重视支护结构分析与监测技术在基坑施工过程中发挥的作用,着力增强人们的创新思维和能力,为促进区域内乃至我国的基坑工程建设发展创造条件。
        结束语:综上所述,为了更好的满足人们更高层次的需求,政府和相关部门要对基坑工程支护结构分析与监测技术进行创新与完善,还要充分重视人才在项目建设和技术使用过程中发挥的主体作用,对每一项施工技术和形式根据实际情况和行业标准进行选择,从而有效促进区域内乃至我国的经济社会朝着可持续化方向发展。
        参考文献:
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        [2]姜革鑫. 基坑分步开挖支护结构的优选及变形控制研究[D].辽宁工程技术大学,2019.
        [3]陈修山. 软土地区某基坑变形监测及预测分析[D].上海应用技术大学,2019.
        [4]王忠钢. 综合监测技术在基坑工程中的应用研究[D].内蒙古科技大学,2019.
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