基于复杂环境下建筑大面积基坑开挖支护技术研究

发表时间:2021/7/26   来源:《工程建设标准化》2021年3月第6期   作者:丁鹏腾
[导读] 随着城市建设的快速发展和科学技术水平的不断提高,建设项目的数量和规模也在不断增加。
        丁鹏腾
        浙江舟山荣源建设有限公司  316199
        摘要:随着城市建设的快速发展和科学技术水平的不断提高,建设项目的数量和规模也在不断增加。因此,深基坑工程作为建筑基础的任务和难度也相应增加,特别是对于大面积深基坑开挖和支护技术的要求。本文将以广州某建设工程为例,对基坑开挖的周边环境、地质和水模式进行综合研究。通过对不同方案的比较和选择,选择适合于工程施工的联合支护技术方案,并利用基坑支护设计软件对支护参数进行校核。各项技术指标均达到设计要求,为同一条件下的深基坑工程提供参考。
        关键词:复杂环境;大面积基坑开挖;组合式支护
        建筑基坑开挖管理是一项系统工程,涉及地形复杂的城市规划和管理模式,建筑物、道路、管道的地形高度集中、合理分布,地形-岩土相互作用与水土保持相互作用,侧向变形,土质流体力学的强度和稳定性等。基坑边坡的开挖必须及时保护,工程场地不具备支撑多段或大面积边坡的基本条件。因此,如何保证建筑基坑在相对有限的空间内的运动稳定性,并尽量减少对周围环境的直接干扰,已逐渐成为基坑工程建设中的关键问题之一,本文将从以下几个方面进行研究。
1工程概况
        该工程是住宅建设项目,基坑开挖面积为48 600平方米,基坑呈不规则多边形,基坑开挖深度为4.5m~5.30m,基坑内局部高差为0.8m。基坑的平面和位置如图1所示。
       
2工程难点分析
        首先,该工程基坑开挖深度大,最深可达5.3m,周围环境管线多,道路复杂,问题影响很大,被认定为I级危险源,对基坑的整体稳定性和支护强度提出了更高的要求。二是周边地区的环保要求很高。场地东、南、西侧靠近市政道路和居民区,管线密集,支护稳定性要求高。第三,深基坑开挖深度下存在许多不稳定因素。基坑底部的土层主要为强风化泥质粉砂岩,稳定水位为-2.9~-4m,严重影响基坑支护类型的选择。
3复杂环境下大面积深基坑开挖支护技术
3.1开挖深基坑土方的准备工作
3.1.1施工图纸的解读
        ? 深基坑开挖施工对施工图纸的解读非常重要,对于高层建筑施工,施工图纸的准确性直接影响开挖图纸的绘制。首先,需要根据施工现场的实际情况绘制施工图纸,开挖图绘制详细情况完全取决于对施工图纸的全面了解及整体分析;其次,通过对施工图纸的详细解读,可以更好地明确设计及施工原理,可以精准地绘制出开挖图纸,并详细地了解开挖图的规格及尺寸,从而更好地指导开挖施工。
3.1.2施工场地的勘察
        在施工过程中,地质测量人员需要对可能直接影响现场施工的自然水文、地质、面积等因素有详细、全面地了解。勘察设计工作对专业勘察技术人员的基本专业技术水平和素质有很高的要求。勘察设计人员必须对施工水文及其他地质灾害有非常详细的了解,能够准确地判断和探测每个施工现场的水文地质灾害,从而能够准确地分析和探测每个施工规划方案的设计可行性和合理性,明确施工设计方案。勘察设计人员通常需要使用先进的水文勘察检测设备,对水文施工现场的大型水文施工管道的所有设计资料进行整理和反复分析,获得准确的设计资料,并不断更新和确定各种施工设计方案的真实性和准确性。
???3.?1.3表土清理
        在清理施工现场的过程中,首先要彻底清理所有水泥墙表面和施工现场所有表土上的水泥障碍物。主要任务是将距现场15cm的水泥和表土全部清理干净,将杂物彻底清理干净,同时利用平板水泥设备进行水泥碾压和推送,确保施工现场所有施工现场的水泥障碍物都能彻底清理干净,施工现场整体内部环境通畅,确保施工现场“三通一平”,符合国家及相关建筑业工程建设管理标准的要求。
3.2 基坑支护方案
        由于周边有地下管线和建筑物,且为软土基坑,深度也较大,不适宜采用重力式水泥土墙和锚杆支护形式,所以选用了单排桩+内支撑的支护结构。排桩采用 800/900mm、桩长17~18.5m的钻孔灌注桩,间距1.0m,沿基坑周边布置。在围护桩内侧与钢筋混凝土水平内支撑结合部的坑底设置 1200mm、桩距1.0m、桩长3.5m的高压旋喷桩,以加固基底土体,并设为宽1.2m的格栅形。在围护桩的外侧套打 500mm高压旋喷桩止水。内支撑采用圆环结合桁架的形式,即内圆环与围护桩侧环梁之间通过连系梁连接,并设置立柱承受支撑重量。支撑结构平面刚度大、整体性好,同时内部空间开阔,便于土方开挖。
3.3 支护结构施工
        围护开挖桩全部采用转塔钻机“跳法”钻孔,挡土墙开挖充分采用钻泥法,水下钢筋笼下放,水下钢筋混凝土采用钻杆法浇筑。后期在两侧相邻两桩上浇筑钢筋混凝土3天后继续进行打桩成孔阶段。桩顶天车梁浇筑设计标高应略低于或高于支模设计标高。施工完毕后,立即凿除支撑桩底吊顶天车梁浮浆至高于设计标高。同时,彻底拆除支护桩顶天车梁预留余筋,锚固,放入支护天车梁预留钢筋内绑扎,然后投入支模,开始浇筑钢筋混凝土。1200mm高压旋喷桩采用双轴搅拌机施工,采用“二喷三拌”工艺。500mm单高压管旋喷桩采用单高压管搅拌机施工。施工完毕后,在支撑梁垫层下开挖支撑混凝土。
3.4 土方开挖
        基坑开挖前先进行降水,以促进坑内土体固结。因围护桩已设置水旋喷桩,由外围渗入的水较少,设置积水明沟蓄积坑壁渗水、大气降水和引流水,再抽排至市政排水系统。开挖采用“大基坑小开挖;先撑后挖;分区、分层”的原则。“分区”就是将开挖区按后浇带分为4个区(A、B、C、D),“分层”就是将基坑立面分为3个层次,冠梁底以上A 1~D1层,支撑梁底与冠梁底之间为A2~D2层,基础底板垫层底与支撑梁底之间为A3~D3层。挖土总体顺序为A→B→D→C。第1层(标高-2.55~-0.8)敞开式开挖,预留中心岛,其余地方挖至底标高,冠梁施工后再回填。第2层(标高-4.45~-2.55)分台阶放坡开挖,挖除中心岛。开挖时冠梁混凝土强度须达到设计强度。第3层(坑底标高~-4.45)待支撑梁混凝土强度达挖出计强度的90%以上再开挖,在圆环周边均匀开挖。
3.5基坑降水
        ?????在高层基坑施工前,有必要提前修建地面井点排水系统。可考虑设置井点排水沟,建设井点排水系统。通过地下排水沟,坑内地下水将全部及时收集到排水井内。在基坑排水施工过程中,当基坑底部的地面高度低于地下固体水位时,地下水位将继续渗透到建筑基坑中。在这种特殊情况下,宜考虑采用人工喷洒降低地下固体水位的方法,即轻型井点喷洒排水法重型注水井点、多层轻型注水井点、大管径注水井点、深井注水井点,在斜交隧道开挖排水过程中,通常需要设置单层轻型排水井点。在选择这种排水设置方法时,需要根据工程施工现场的实际排水情况进行选择。
3.6监控基坑支护
        ???基坑支护实时监测的主要目的是实时检测各楼层支护机构的活动强度,以及是否存在建筑物位移或结构变形。如果上述两种情况同时发生,必须尽快解决,并加强对道路配套设施的定期检查。在建筑工程施工中,必须能够保证对每一个施工过程进行实时的过程监控。施工人员不仅可以通过工程监控系统实时控制整个建筑工程的设计、施工全过程,而且可以及时掌握施工进度。因此,监测早期基坑的安全支护无疑是以后施工方的一个重要步骤。通过基坑监测,可以完全控制施工早期的安全性和后期施工进度。
4结论
        通过监测对以上工程实践的研究和分析,解决了深基坑大规模开挖的技术问题。在对基坑周围的环境、地质和水环境进行仔细综合分析的基础上,具体施工工艺方案为现浇桩+内护支护、现浇桩+锚杆、土钉墙、外支撑四种组合的内支撑施工技术。实践研究结果表明,所有设计技术指标均完全满足工程设计技术要求,基坑管井排水支护措施设计科学合理,能有效、充分保证基坑施工安全,还可以在基坑内充分地创造足够的排水施工量和工作面,从而保证大面积排水基坑管井开挖和排水支护在复杂施工环境下的顺利施工。
        参考文献
        [1]高妍妍,刘剑雄,李秀华,等.预应力-悬臂排桩组合支护结构空间变形的应用研究[J].施工技术,2016,45(13):55-58.
        [2]朱建伟.悬臂排桩在富水淤泥质土层基坑中应用[J].交通科技与经济,2015,17(3):76-80.
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