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摘要:科学技术的进步使得我国现阶段的建筑基坑支护施工技术水平有了明显的提高。与之相应的,建筑基坑支护结构形式也更加丰富。在这种情况下,我们需要在充分考虑安全、经济以及工期等因素的基础上选择最有效的施工技术,然后再对施工现场的地质条件、水文条件、施工季节、施工要求、支护结构使用期限、周边荷载以及周边环境等因素加以研究,并以此为基础选择出最合适的基坑支护形和最佳的建筑基坑支护方案。基于此,本文重点结合实际工程案例,针对建筑基坑支护方案的综合设计进行了详细的分析,以供参考。
关键词:建筑工程;基坑支护;方案;综合设计
目前,我国在深大基坑支护结构方面已有丰富的工程实例和工程实践经验,虽然相当一部分的支护结构工程获得了成功,但很少将这些成功的经验完整的总结出来。近几年来,虽然我国各大城市建筑工程的施工数量与施工规模明显增大,由此也获得了大量的关于基坑支护施工的技术资料,但是相应的测试数据却还十分匮乏。在这种情况下,相关工作人员必须要加大建筑基坑支护方案设计的研究,提升我国建筑基坑支护方案的综合设计水平。
一、工程概况
某建筑工程,主要由三部分组成:其一20层主楼;其二裙房,其三2层地下室结构。基坑地面面积为1983.12m2,基底原地面标高选择3.60m作为施工场地的设计高程。基坑开挖深度为9.30m,基坑周长为160.34m。
该建筑工程的基坑南侧道路下埋设了包含煤气、电力、供水以及通信在内的众多管线,与施工现场距离最近的是电话管线,与基坑内边线的距离仅有6m。地下水静止水位处于地表以下0.28m--0.52m之间,绝对标高在2.93m--2.88m。经过试验,地下水不会对混凝土产生侵蚀,地面以下4-8m处主要以粉质粘土和砂质粉土为主。
为了保障建筑工程的施工安全,必须要设计出一套安全、可靠、经济、科学的基坑支护方案。
二、建筑基坑支护的几种形式
为了对地下结构施工提供保障,提升基坑周边环境安全性,而专门在基坑周边环境中使用的支挡措施、加固措施以及保护措施,就是所谓的基坑支护。对于建筑工程的施工建设来说,基坑支护的应用的发挥着十分重要的作用,可以为后续工程的顺利施工提供保障。目前,在我国建筑工程的施工建设过程中,以下几种基坑支护形式的应用比较常见。第一:工字钢基坑支护,将这种基坑支护形式应用到实际的建筑施工过程中,不仅可以保证支护的刚度和受力性能,还可以最大限度的降低施工成本,所以在砂性土基坑中和粒径不足100mm以下的砂卵石基坑中应用极为广泛。第二:SMW(Soil-cement Mixing Wall)型支护,这种基坑支护形式是在深层搅拌桩的基础上发展起来的,将止水帷幕、桩支护进行了充分的整合。第三:地下连续墙支护,将这种基坑支护形式应用到实际的建筑工程施工过程中,需要注意以下几点:其一对建筑工程的实际施工要求进行分析;第二注重特质泥浆和挖槽设备的使用;第三先在地下挖出沟槽,再将钢筋笼放入其中;第四注入混凝土,才能够形成连续地下墙体。这样一来,承重或者防渗挡土的作用就可以得到充分的发挥。另外,针对深基坑支护类型,如果以受力性能为标准,可以将其分为以下几种:拱式支护结构、悬臂式支护结构、锚喷(网)支护结构、重力式支护结构、单(多)支点混合支护结构[1]。
三、建筑基坑支护方案的综合设计思路
(一)基坑支护结构设计
在进行建筑基坑支护方案的综合设计的时候,极限平衡原理是一种非常实用的设计方法。但是,如果将这种设计方法使用到建筑工程深基坑支护结构中,仅能够满足基坑支护结构在强度方面的要求,而不能满足其在刚度方面的要求。
分析近几年来高层建筑基坑支护工程事故的发生,主要与基坑支护结构变形过大有关。所以,一般情况下,建筑深基坑支护结构的设计,需要对以下两种状态进行充分的考虑。首先,是正常使用极限状态,这种状态又可以叫做变形极限状态。在进行建筑基坑支护结构设计的时候,需要对支护结构的变形极限予以充分的考虑。其次,是承载力极限状态,这种状态又被叫做应力极限状态。在进行建筑基坑支护结构设计的时候,还需要对极限应力值进行充分的考虑[2]。
(二)基坑支护结构选型
之所以要制定建筑基坑支护方案,是为了保证坑壁稳定和施工安全,所以建筑基坑支护方案综合设计的基本要求,便是对附近建筑物、管线的安全进行保障,并为支护结构施工提供方便。在进行建筑基坑支护方案的综合设计过程中,不同的结构破坏程度,需要设置不同的安全等级。如果结构破坏程度不严重,对应的基坑支护结构安全等级应为三级;如果结构破坏程度严重,那么对应的基坑支护结构安全等级应为二级;如果结构破坏程度很严重,那么对应的基坑支护结构安全等级应为一级。对此,工作人员需要在因地制宜原则、安全经济原则以及施工方便原则的基础上确定出最理想的基坑支护体系。即对建筑基坑施工现场的实际情况以及周围环境进行充分的考虑,然后选择是适合的基坑支护类型,然后明确支护结构的安全变位量,提升基坑支护结构的安全性[3]。
(三)基坑支护结构设计的计算方法
目前,挡土墙内力分析的主要计算方法是有限元法。需要注意的是,这种计算方法的应用,不仅将绝大多数的基坑开挖影响因素进行了有效的考虑,还实现了对当前挡土结构形式的优化,为基坑开挖的科学合理性提供了保证。这种计算方法还可以细分成以下两种。第一种是弹性关系有限元法,第二种是连续介质有限元法。这两种计算方法各有各的优势和劣势,工作人员要结合实际情况选择最适合的计算方法。
(四)建筑基坑支护的最终方案
分析本文工程案例的工程特点,结合距离的施工条件、周边建筑以及设施情况,该工程基坑支护方案的综合设计需要注意以下几方面。第一,基坑支护与附近建筑物的距离过近,在充分考虑未来施工场地的情况下,不能进行放坡处理。第二,为了提升护坡方案的安全性与可靠性,必须要尽可能地减小土体侧移,避免因为周边土层开裂,使已建成建筑物出现倾斜问题,使路面出现开裂问题。第三,由于基坑与地下管线的埋设之地、建筑物基础的距离较近,所以不能选择拉锚支护,可使用内支撑[5]。
针对地质情况基本一致的基坑,可以选择“钻孔灌注桩+钢筋混凝土支护”,并选择旋喷桩作为防水帷幕。全部使用C30混凝土,钻孔灌注桩的直径为1000mm。
四、结语
综上所述在建筑工程的施工建设过程中,必然会涉及到基坑开挖问题。要想加强建筑基坑支护质量控制,降低基坑支护施工对于周围环境的不利影响,就必须要科学选择建筑基坑支护方案,并对其进行综合设计。
参考文献:
[1]王荣勇.深基坑支护技术方案的选择及其优化设计[J].商品与质量,2020,(11):118.
[2]李光宏.复杂环境基坑支护方案的综合设计[J].探矿工程-岩土钻掘工程,2018,45(9):80-83.
[3]张朝阳.工程项目中基坑支护的方案设计研究[J].建筑工程技术与设计,2018,(30):860-861.
[4]胡益华.浅析深基坑支护技术方案的选择及其优化设计[J].建筑工程技术与设计,2018,(10):104.
[5]殷俊.深基坑支护技术方案的选择及其优化设计[J].建筑工程技术与设计,2017,(31):410—410.