岩土工程中的深基坑支护设计问题和对策探析

发表时间:2021/8/4   来源:《建筑实践》2021年3月第9期   作者:牟鹏飞
[导读] 随着城市化建设的发展,我国土木工程建设随之逐渐增多,其中岩土工程的建设有着非常重要的意义
        牟鹏飞
        辽宁地矿建设集团有限公司第三工程处     辽宁省沈阳市 110004
        摘要:随着城市化建设的发展,我国土木工程建设随之逐渐增多,其中岩土工程的建设有着非常重要的意义。深基坑支护在岩土工程有着至关重要的作用,其建设的好坏影响着岩土工程整体的质量。随着城市化建设发展,工程项目逐渐增多,其在实际操作上暴露出一定的问题,其根本原因是深基坑支护施工前的设计出现了问题。因此为提高岩土工程的质量,解决深基坑支护施工中出现的问题,建筑企业应加强对深基坑支护设计的重视,不断在实践探究中找到解决办法。
        关键词:岩土工程;深基坑支护;设计;问题;对策
        中图分类号:     TU473   文献标识码:A
1深基坑支护设计的重要性
        深基坑支护是岩土工程建设中的重中之重,如果其设计工作出现问题,会使岩土工程出现不稳定的情况,甚至可能造成塌方等严重后果[1]。岩土工程中深基坑支护建设工程易受周遭环境因素的影响,因此在设计深基坑支护工程时需对施工场地周围的地质、水源、地载负荷等自然环境条件进行严谨、细致的勘察,这样才能建设出优质良好的深基坑支护。
2   深基坑支护设计需注意的事项
        深基坑支护设计需要注意以下五点事项。(1)要根据需保护的目标的重要性以及破坏后造成的影响等级确定深基坑侧壁的安全等级。(2)在设计深基坑支护结构的平面布置时,需具体了解工程是否存在地下室及其基础环境与外墙尺寸,且将其变形范围与施工误差控制在安全规定允许的范围内[2]。(3)需保证深基坑支护的安全性、稳定性取值符合相关规定要求。(4)在进行深基坑支护设计时,需针对可能出现的问题设计备选方案,以备不时之需。(5)设计深基坑支护前,相关工作人员需做好工程场地的监测,实时跟进场地监测数据,确保施工无误。
3岩土工程中的深基坑支护设计
3.1创新优化设计理念
        随着社会科技日新月异的发展,建筑行业的建设科技也得到了飞速发展。以往的岩土工程深基坑支护设计只会采用传统低效率的施工方式,导致施工进度缓慢,质量偏低。因此建筑企业应利用方便的大数据技术收集各种工程信息,在传统施工设计的基础上不断创新优化,促使岩土工程深基坑支护技术顺利发展。我国目前已经整理完善了一套完整的深基坑支护数据收集系统,并总结出能促进深基坑支护工作有效开展的规律,对建筑行业有着至关重要的作用。即便如此,我国目前岩土工程深基坑支护技术的数据依旧匮乏,导致实际结果与设计结果大相径庭。因此,需完善深基坑支护技术的体系,在实际操作中创新优化设计理念,促进我国岩土工程深基坑支护技术的发展。
3.2 科学处理边坡变形问题
        委派专人检测边坡情况,一旦发现偏差,需及时纠正。施工单位要实时管控施工现场的具体情况,预防发生欠挖或超挖现象。施工现场管理务必要做到面面俱到,一旦出现问题,及时予以解决。例如,对于边坡变形问题,要及时矫正变形部位,一般纠正变形部位要通过人工方式来实施,校正后立即检测边坡质量,达标后再进行后续施工。
3.3创新深基坑支护设计结构
        由于深基坑支护是岩土工程领域中的重中之重,我国对其重视程度随之不断提升,深基坑支护的广泛运用也使岩土工程发展水平不断提高。就目前工程建设过程来看,传统的深基坑支护建设已经无法满足工程建设的发展,因此工程团队需对深基坑支护设计结构进行创新,转变传统的设计理念并运用在实际建设中,减少实际操作结果与设计结果的差距。相关的设计人员需对工程施工过程中存在的差异变化进行全面的勘察、研究,充分运用现代科学技术,有效创新深基坑支护设计结构,从而促进岩土工程中深基坑支护设计工作的顺利进行。
3.4 重视观测变形和及时补救
        变形观测在工程发展的过程中一直发挥着重要的作用,其中基坑边坡变形观测、周围建筑变形观测和其他观测方式都发挥着重要的作用。在实际施工过程中,大家可以通过监测数据来了解土方开挖和深基坑支护的具体情况,这样也就能在第一时间分析产生变形的原因。如果遇到复杂的大型工程,大家需先采用专业的论证方式进行研究,并为降低工程造价提出有效的策略。排桩支护为最常用的支护方式,其操作简单,而且不需要耗费很多成本,一般被应用于 7 ~ 15 m 的深基坑工程中。采用该方式,不仅工程刚度较大,而且使用过程中有较强的抗弯能力,也不会在使用过程中出现挤土现象,最终不会对周围环境产生影响。
3.5 加强预应力监测
        在岩土工程深基坑支护建设中,往往会因为各种因素的影响导致其具有不稳定性。传统的深基坑支护设计只根据初期勘察场地环境的地质、水质等因素进行,忽略工程施工建设中容易出现的因素的影响,导致发生随机应急现象,使工程施工预应力差、工程项目进程与质量受到严重影响。因此,深基坑支护设计人员应充分调查了解施工场地可能出现的随机应急现象,制订对应的应急方案,提高施工团队在工程建设中的预应能力,促进岩土工程建设的正常发展。
3.6加强施工协调与监测
        在岩土工程中,施工单位需要强化全面管理,监控并协调好施工阶段的各项工作,指导施工队伍施工规范合理化,预防由于疏忽而引发安全事故的出现。此外,为了从根本上避免土层变形问题,施工单位必须全方位监测施工周边土层变形的实际情况,一旦周边土层存在变形的情况,需要及时运用行之有效的对策来进行相应解决。具体运用深基坑支护技术时,施工人员需要严格依照规范标准来有条不紊地予以实施。
4工程算例
        某基坑工程项目,基坑周边环境复杂,场地狭小,基坑深度 8. 0 m,分段采用排桩预应力锚杆支护结构。地下水埋藏较深可不考虑地下水,建设场地内分布两层土,杂填土和卵石,土体参数如表 1 所示。

        选取基坑北侧支护段进行计算分析研究,支护结构如图 2 所示。排桩桩径 0. 8 m,间距 1. 5 m,桩长 12. 4 m,嵌固端埋深 5 m,桩间采用钢筋网片 + 喷射混凝土进行封堵。在冠梁顶往下 3 m深度处设置一道预应力锚索,锚索采用低松弛高强度钢绞线 fptk=1 860,1 × 7 标准型钢绞线公称直径 d = 15. 2 mm,倾角为 15°,锚孔孔径为 0. 15 m,注浆采用纯水泥浆,水灰比 0. 5,锚固体设计强度 30 MPa,其余参数见支护结构剖面图( 见图 2) 。地表超载取值为 20 kP a,作用宽度为 24 m。

        选用“理正”软件分别计算锚杆施加预应力为 0 kN ,50 kN ,100 kN ,150 kN ,200 kN  时锚杆轴向内力标准值、桩承担的抗力标准值、施加预应力对锚杆轴向内力标准值的增加值及桩顶位移最大值。经对比可以看出,伴随着锚杆施加的预应力值的增加,桩顶位移最大值减小,分析原因,桩身上锚杆的作用是把作用于桩面板上的荷载传递到更远的稳定的地层中,严格讲可把锚杆当成弹性支座,桩身是支承在一系列弹性支座上,可得到预应力锚杆位置处其节点水平位移为:δ = ( F - P / cosθ) Lf/ EA。式中: P———锚杆施加的预应力值;
F———锚杆支座处的水平支座反力;Lf———锚杆非锚固长度;E———锚杆筋体弹性模量;A———筋体的截面面积。
        桩锚支护体系中对锚杆主要承受的轴力有:1) 主动土压力作用下引起的拉力;2) 为控制位移施加的预应力值。对于土体来分析,伴随着锚杆施加预应力值的增大,由施加预应力之前的主动土压力变化为被动土压力的趋势,这过程中经历了静止土压力。通过对土体施加预应力来平衡一部分主动土压力( 锚杆施加预应力可以把一部分主动土压力通过锚杆锚固段传递到远处较稳定的土层中) ,利用稳定土体来加固不稳定土体,使排桩挡土结构与土体协同工作来保持桩锚支护结构的稳定性。
结束语
        综上所述,深基坑支护作为岩土工程的核心基础被人们尤为重视,其设计结果对工程整体进展和质量有着严重影响。因此,建筑工程企业需解决深基坑支护设计中存在的问题,在原有理念指导的基础上引用先进的科学技术,不断创新设计理念与方案,为岩土工程的发展奠定更优质的基础。
参考文献
        [1]张钰.岩土工程中的深基坑支护设计问题和对策探析[J].青海交通科技,2020,32(04):60-62.
        [2]王文跃.岩土工程中的深基坑支护设计问题和解决措施[J].工程建设与设计,2020(14):65-66.
        [3]刘佳.岩土工程中的深基坑支护设计问题和对策分析[J].建材与装饰,2020(20):98-99.
        [4]张恩重.岩土工程深基坑支护设计与施工中存在的问题及对策[J].工程技术研究,2020,5(12):207-208.
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