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我国深基坑支护常用技术与工艺分析
发布时间:2019-12-12

  摘    要: 建筑工程中的深基坑支护技术十分重要,其关系着主体工程的稳定性,关系着施工过程中的安全性,关系着工程成本控制的高低。我国城市化建设对高层建筑的需求量越来越大,也带动了深基坑技术的跨越式发展。将结合目前深基坑最常用的技术工艺方法,探讨在施工中需要注意的要素,为行业规范合理化发展提供指导性意见。

  关键词: 土建基础; 施工技术; 深基坑; 工艺;

  0、 引言

  随着我国城市化进程的加快,近年来高层建筑在城市建设中的数量越来越大,也使得我国土木建筑工程行业迎来了一个非常好的发展阶段。作为土建基础施工中最基本的技术方法,深基坑的支护在主体项目工程施工中保障项目安全性、耐久性和稳定性具有重要的作用。如果深基坑支护施工存在质量问题,将导致工程容易出现移位和滑坡等安全事故,会造成巨大的生命财产损失。因此,要结合国家规范,吸收先进的技术和管理理念,实现我国深基坑支护技术工艺从粗放型的人为控制到安全规范、合理有序的机械化、智能化操作,才能实现土建工程项目低碳节能,安全顺利地进行。

  1、 深基坑支护技术概念

  深基坑支护是指为了保证地下建筑结构的稳定性,以及基坑周边环境的安全性,对深基坑侧壁及所属施工影响范围内的环境(比如建筑物、建筑废料、建筑设备、建筑辅助工具)进行支档、加固与保护的措施[1]。
 

我国深基坑支护常用技术与工艺分析
 

  2、 我国深基坑支护常用技术与工艺分析

  2.1、 复合土钉墙支护技术

  该技术主要由土钉墙基础上发展而来的单项轻型支护技术或截水技术,其主要构成要素为土钉、截水帷幕、树根桩、挂网喷射混凝土面层、原位土体等。施工工艺顺序为:测量定位-施作截水帷幕或微型桩-分层开挖-喷射混凝土面-安装土钉及预应力锚杆并注射浆体-挂网喷射第二层混凝土面-等待24 h之后继续分层开挖-布置预应力锚杆,并促使浆体强度达到设计要求,确定其将锚杆锁定之后继续分层开挖(见图1)。

  图1 复合土钉墙组合类型
图1 复合土钉墙组合类型

  在施工过程中要注意土方开挖与土钉喷射混凝土工艺的紧密配合是确保土钉墙施工顺利的关键。要根据地下水位来合理选择土钉,地下水位以上,稳定性强的地层可以选择钢筋土钉或钢管土钉;地下水位以下,软弱土层、砂质土层必须采用钢管土钉来达到稳定之目的。

  2.2、 组合内支撑技术

  该技术主要适用于建筑物密集、施工场地面积狭小、复杂地质土层等施工环境中,具有施工方便快捷,成本投入小产出大的优势。其主要施工顺序为:钢支撑结构体的吊装、就位、焊接工作-钢支撑施加预应力-安装斜撑、纵向系杆-安装临时钢立柱。

  该技术的施工过程中要注意土方开挖应自上而下分层次有顺序进行,每层由中间向两边进行开挖建设。支护体系施工中要注意严禁在钢支撑上面放置重物,严禁施工人员在钢支撑上行走。钢支撑支护体系拆除中要按照自下而上的顺序进行,具体操作为先行拆除斜撑、纵向系杆、柱箍等水平构建,再用千斤顶卸载主撑,撤除钢楔块,并用塔吊将钢支撑吊出基坑。

  2.3 、型钢水泥土复合搅拌桩支护技术

  该技术又叫SMW工法,也称为加筋水泥地下连续墙工法。是在一排相互连续搭接的水泥土桩中加强芯材(型钢)的一种地下连续墙施工技术。

  该技术是用专门定制的搅拌机械设备,以水泥浆作为固化剂,再搅拌机械的强力作用下,让水泥浆固化剂与土层中的软土强行搅合一起形成坚固致密的水泥土地下连续墙,按照固定的间隙在墙体中插入预受力型钢,从而形成一种坚固的围护结构(见图2)[2]。

  图2 型钢水泥土复合搅拌桩支护技术施工流程
图2 型钢水泥土复合搅拌桩支护技术施工流程

  在该技术施工中要注意,插入墙体的型钢是可以回收重复利用的,因为这个直观关系到施工成本支出的1/2左右。但是在拔出型钢的时候要注意不要使其变得弯曲,不然就失去了重复利用的价值,还要注意拔出的过程中要防止出现用力过猛导致压顶梁断裂、压碎甚至水泥土墙顶碎裂等次生问题。

  2.4、 冻结排桩法基坑支护技术

  该技术是利用冻结施工技术与排桩支护技术相结合的特殊施工方法。该技术是以含水地层冻结形成冻土墙来形成隔断含水底层和地下水的封水结构,以基内排桩支撑系统来形成抗水土严厉的受力结构,从而一个具有长、宽、深的三维空间结构,以满足大基坑围护的要求[3]。

  人工冰结法因具有适应性强,绿色环保,保护地下水资源等优势,越来越多地被应用在深基坑支护工程中,基坑越深、开挖体积越大,冻结法施工越具优越性。施工顺序为:用钻孔灌注沿着基坑四周打出一排灌注桩-用现浇钢筋混凝土梁把排桩顶端固定形成支撑结构体系-在排桩外侧设计一排冻结孔-在冻结孔外侧中心位置布设多个卸压孔-利用人工冻结技术形成冻土墙,与排桩支撑结构体系一起形成临时支护结构-进行基坑开挖工作。

  除了上述四种常见的基坑支护技术,还有WSP技术、CRM技术、TRUST技术、制地下连续墙技术、排桩支护逆作法技术、紧邻建筑物“零占位”基坑支护技术,由于文章篇幅所限,不一一详细叙述。建设单位要结合施工现场的地质、水文条件,集合自身工程机械设备和技术能力,以及工程规模大小,工程成本预算支出等各方面的因素,选取最复合天时地利人和的深基坑支护技术。

  3、 深基坑支护技术工艺施工设计应用需要注意的要素

  3.1、 做到安全性、技术性与成本控制的平衡

  深基坑支护技术是一项复杂的工程系统,现场人员的调配、设备的运行、物资的分配都需要有一套可行性方案来进行有计划的指导,除此之外工程也面临着施工现场地质环境、周围客观环境不可控、突发性因素的影响,会给项目进展带来一定的冲击,这就需要具备专业素质强,管理经验丰富的领导层,将整个项目控制在低成本、高安全系数和用技术提高施工效率的可控状态下,方能确保项目的社会效益与经济效益的统一。

  3.2、 施工中要遵循相应原则

  深基坑支护技术的主要目的就是为了保障在土方开挖过程中保证施工的安全,工程结构的稳定。基坑在挖掘过程中由于会对原状土进行破坏,从新用人工物资材料构建新的力的平衡状态,在这个过程中就伴随着安全事故风险。因此,基坑开挖前的方案设定一定要遵循土方开挖分层进行,先撑后挖,开槽支撑,禁止超挖的原则(见图3)。在开挖前的基坑支护技术的选择关系着施工的安全性和可靠性,对足够支撑到项目完成具有关键性的作用。所以,深基坑支护技术要结合施工现场的实际建筑需要,特别是要注重开挖深度的问题,按照国家规范标准,来设置对应的挡土、挡水、支撑系统,从而让现场的环境和条件在合理的计划和有效的管理下按照既定的目标执行。

  3.3、 对施工环境进行严格的监测

  深基坑的施工过程无时无刻不在对周边的环境产生影响,尤其是气候、地质等客观因素,稍有变化,便会对工程设计施工带来未知的风险。因此,要在工程实施过程中,在基坑周围建筑物上设置多个观测点,在工程开工前、施工中,竣工后,都要坚持定时观测,以防观测值出现异常,一旦出现就要进行紧急应对和解决。这样,才能确保基坑工程的质量的稳定性,以及对周边环境具体的影响,已做好相应的补救措施。

  图3 土方分层开发示意图
图3 土方分层开发示意图

  4、 结语

  当前可用作深基坑支护技术工艺的方法选择具有多样化,在实际工作中,要理论联系实际来进行合理的运用。建设单位也要加强人才队伍的建设,管理水平的提升和施工技术设备的迭代升级,方能在硬件和软件两方面都能够应对深基坑支护技术带来的各种施工挑战,从生产效率,安全风险管控来实现我国社会生产水平的提升。

  参考文献

  [1] 程刚.土建基础施工中深基坑支护施工技术的应用[J].河北企业,2017(2):152-153.
  [2] 杨一伟.土建基础施工中深基坑支护施工技术[J].建材与装饰,2018,538(29):21-22.
  [3] 闫书杰.建筑工程施工中深基坑支护技术分析[J].建材与装饰,2018,536(27):43.

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