佛山市南海第二建筑工程有限公司
摘要:深基坑是指开挖深度超过5米(含5米),或深度虽未超过5米,但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。
关键词:高层建筑工程;深基坑支护;施工技术管理
根据中华人民共和国住房和城乡建设部于二00九年五月十三日发布《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中的附属文件,深基坑工程为:(一)开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程。(二)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(槽)的土方开挖、支护。
一、深基坑支护的技术类型
基坑工程是由地面向下开挖一个地下空间,深基坑四周一般设置垂直的挡土围护结构,围护结构一般是在开挖面基底下有一定插入深度的板(桩)墙结构;板(桩)墙有悬臂式、单撑式、多撑式。支撑结构是为了减小围护结构的变形,控制墙体的弯矩;分为内撑和外锚两种。
一、围护结构
(一)基坑围护结构体系
1.基坑围护结构体系包括板(桩)墙、围檩(冠梁)及其他附属构件。板(桩)墙主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力,并将此压力传递到支撑,是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。
2.地铁基坑所采用的围护结构形式很多,其施工方法、工艺和所用的施工机械也各异;因此,应根据基坑深度、工程地质和水文地质条件、地面环境条件等,特别要考虑到城市施工特点,经技术经济综合比较后确定。
(二)深基坑围护结构类型
在我国应用较多的有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式以及土层锚杆、逆筑法、沉井等。
(1)工字钢桩围护结构
作为基坑围护结构主体的工字钢,一般采用i50号、i55号和I 60号大型工字钢。基坑开挖前,在地面用冲击式打桩机沿基坑设计边线打入地下,桩间距一般为1.0~1.2m。若地层为饱和淤泥等松软地层也可采用静力压桩机和振动打桩机进行沉桩。基坑开挖时,随挖土方随在桩间插入50mm厚的水平木板,以挡住桩间土体。基坑开挖至一定深度后,若悬臂工字钢的刚度和强度都够大,就需要设置腰梁和横撑或锚杆(索),腰梁多采用大型槽钢、工字钢制成,横撑则可采用钢管或组合钢梁。
工字钢桩围护结构适用于黏性土、砂性土和粒径不大于l00mm的砂卵石地层;当地下水位较高时,必须配合人工降水措施。打桩时,施工噪声一般都在l00dB以上,大大超过环境保护法规定的限值。因此,这种围护结构一般宜用于郊区距居民点较远的基坑施工中。当基坑范围不大时,例如地铁车站的出入口,临时施工竖井可以考虑采用工字钢做围护结构。
(2)钢板桩围护结构
钢板桩强度高,桩与桩之间的连接紧密,隔水效果好,可重复使用。因此,沿海城市如上海、天津等地区修建地下铁道时,在地下水位较高的基坑中采用较多;北京地铁一期工程在木樨地过河段也曾采用过。钢板桩常用断面形式,多为U形或Z形。我国地下铁道施工中多用U形钢板桩,其沉放和拔除方法、使用的机械均与工字钢桩相同,但其构成方法则可分为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰及屏幕等。由于地铁施工时基坑较深,为保证其垂直度且方便施工,并使其能封闭合龙,多采用帷幕式构造。
(3)钻孔灌注桩围护结构
钻孔灌注桩一般采用机械成孔。地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。对正反循钻孔灌注桩环钻机,由于其采用泥浆护壁成孔,故成孔时噪声低,适于城区施工,在地铁基坑和高层建筑深基坑施工中得到广泛应用。
(4)深层搅拌桩挡土结构
深层搅拌桩是用搅拌机械将水泥、石灰等和地基土相拌合,从而达到加固地基的目的。作为挡土结构的搅拌桩一般布置成格栅形,深层搅拌桩也可连续搭接布置形成止水帷幕。
(5)SMW桩
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。
(6)地下连续墙
地下连续墙主要有预制钢筋混凝土连续墙和现浇钢筋混凝土连续墙两类,通常地下连续墙一般指后者。地下连续墙有如下优点:施工时振动小、噪声低,墙体刚度大,对周边地层扰动小;可适用于多种土层,除夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时影响成槽效率外,对黏性土、无黏性土、卵砾石层等各种地层均能高效成槽。
地下连续墙施工采用专用的挖槽设备,沿着基坑的周边,按照事先划分好的幅段,开挖狭长的沟槽。挖槽方式可分为抓斗式、冲击式和回转式等类型。在开挖过程中,为保证槽壁的稳定,采用特制的泥浆护壁。泥浆应根据地质和地面沉降控制要求经试配确定,并在泥浆配制和挖槽施工中对泥浆的相对密度、黏度、含砂率和pH等主要技术性能指标进行检验和控制。每个幅段的沟槽开挖结束后,在槽段内放置钢筋笼,并浇筑水下混凝土。然后将若干个幅段连成一个整体,形成—个连续的地下墙体,即现浇钢筋混凝土壁式连续墙。
二、高层建筑工程深基坑支护施工管理中存在的问题
1.施工过程中出现的深基坑支护问题
在建筑工程施工过程中,一些不可避免的各种未知的因素会影响深基坑支护施工的开挖,比如地质、环境、天气等因素。有部分建筑企业在支护施工的开挖过程中,没有意识到开挖进行时周围坑基的土壤松动容易造成坍塌,而相关施工人员的安全意识达不到足够重视,甚至没有制定相关防护措施,造成问题的严重性。
另一方面,建筑工程在实际的实施中,建筑企业单纯追求经济利益,存在偷工减料的问题,严重影响了建筑工程的质量。相关施工人员没有严格按照土方开挖的施工次序进行,将严重影响到深基坑支护结构的承受能力,为整个深基坑支护结构埋下安全隐患。而有些企业依然使用传统的基坑支护技术,面对出现的问题没有适当处理,导致实际的施工存在着一定的差异。
2.深基坑支护工程施工技术不完善
在建筑行业中,深基坑支护工程施工技术可分为地下连续墙支护技术、钢板桩支护技术、桩锚结构支护以及重力挡墙支护技术等多种类型的施工技术。目前,大部分建筑工程比较常用钢板支护技术,但钢板支护容易对建筑物基坑的周围环境造成伤害,严重时会造成地面出现凹凸现象,导致整个建筑深基坑支护质量下降,带来安全隐患。从技术层面来看,坑基支护要在保证边坡支护的稳定的基础上,同时确保周边建筑和道路的安全,避免基坑变形。建筑工程深基坑支护施工是一项非常系统而又复杂的过程,这就要求技术人员具备专业的知识素养,在施工过程中,对整个建筑深基坑支护施工要有明确的规划方案,针对施工位置的地质情况来选择适合的深基坑支护施工技术,保证坑基四周土体的稳定性。
3.深基坑支护的施工技术管理不到位
在实施过程中,建筑工程质量要符合国家的建筑工程的安全标准,没有进行科学的管理是不行的。坑基的建设决定着整个建筑的质量,若基坑顶部的堆载过重,则容易导致安全事故,造成安全隐患。
由于工人施工操作疏忽,加上建筑工程施工场地狭窄,施工材料随意堆放在坑基上,失去对基坑支护承受能力的平衡,在后期的建筑施工中将会出现种种问题,或者就是根本无法使用,对整个工程质量堪忧,导致建设资源的巨大的浪费。为此,要保证坑基支护结构质量,在施工过程中就必须进行科学的管理。
三、高层建筑工程深基坑支护施工管理中的对策
1.做好基坑降水、排水及止水工作
由于深基坑技术的应用需要深入地下水层,因此在施工作业中要根据具体的施工环境做好基坑排水和止水工作,减少地下水对深基坑支护施工技术的不利影响。在施工中,需要对基坑坑底土层中存在的渗透系数较高且具有承压水头的情况进行突涌稳定性验算,一旦验算
结果不满足具体要求,要采用科学的方法来进行截水减压,同时可以采取管井降水的方法来及时处理这一情况。由于深基坑地下水位较高,且受降水影响,很容易在长期使用中导致建筑工程区域周边环境改变,进而影响深基坑支护的稳定性和安全性。借助井点降水法可以有效改善建筑施工区域土质的物理性质,同时借助这一方法可以减少基坑支护技术在应用中出现的结构变形问题。同时,受建筑施工区域周边环境影响,一旦降水量超过基坑施工要求,可以采用止水帷幕的方法来保护深基坑支护结构的安全性。目前,我国部分深度较深的基坑结构在应用中采用地墙等方法来进行止水,这一方法的应用可以有效实现支护桩的结合,有助于深基坑施工作业的顺利开展。
2.建立信息反馈技术
建筑工程的顺利实施可以借助于良好的信息反馈技术,通过及时反馈能够发现建筑深基坑施工中的不足并及时进行调整。支护施工中土体开挖工序是信息反馈的主要内容,可以真实、及时地反映出一些深层的地质信息情况、深基坑施工中边坡的位移情况,从而及时采取应对措施。不过信息反馈技术的专业性较强,这对工作人员的技术能力提出了较高要求,为此,工作人员应当不断提高自身的工作能力和专业技术水平,更多地掌握施工流程,深入研究土壤力学、地质构造、地质信息等相关知识,并且合理、及时地分析建设信息,快速判断深基坑支护应用情况,从而更好地完成深基坑支护施工的控制。
3.提高管理水平
为了能够更好地提高该企业整体的管理水平,相关人员可以采取以下措施:第一,定期组织管理人员进行专业课程的学习,通过专业导师的教导可以在短时间内显著提升管理人员的专业水平;第二,每隔一段时间便对这些管理人员的能力水平进行测评,并且对其结果进行排名,优秀的奖励,不足的勒令其尽快学习。这样能够在很大程度上提高该企业整体的技术管理水平,帮助该企业在竞争激烈的市场环境中提高其核心竞争力,同时也能在很大程度上提升企业利益。
4.加强质量安全管理
加强监测施工材料,保证所有材料都能够满足工程施工要求,杜绝不合格材料、设备进入到施工现场。同时,应当建立质量安全管理体系,加强人员、机械、物料、技术、环境等多方面的管控,提高施工人员的专业技术水平,加强管理,签订质量安全保证书,明确划分各个人员的责任,加强安全教育培训,提升全体工作人员的质量安全意识,进而为深基坑支护技术的高效应用提供保障。
结语
总而言之,深基坑技术在我国建筑领域中有着非常广泛的应用,并且也取得了一定的成效,虽然现如今我国仍有一些施工单位所使用的技术在实际的深基坑作业中还有一些缺陷,但是笔者相信深基坑技术在不断地优化过程中肯定会有着更加显著的进步和突破,同时也会为我国土建领域未来的发展提供技术支持。
参考文献:
【1】包平.建筑工程施工中深基坑支护的施工技术[J].住宅与房地产,2018(24)
【2】张斌.建筑工程施工中深基坑支护的施工技术管理[J].海峡科技与产业,2017(8)
【3】李文明.高层建筑工程深基坑支护施工技术管理[J].价值工程,2018(16)