试论建筑工程基坑支护型式与施工质量控制

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在现代社会中,城市的高层建筑发展的速度越来越快,而高层建筑埋深、地下的停车场以及人防等都需要在高层建筑中建立地下室。不过,在城市中,诸如管线、已建建筑或者是各种交通要道等构筑物经常把开挖的基坑包围了起来。所以,设计基坑的前提条件是保证周围其他构筑物不受损害。大多数情况下,基坑支护都不是长久存在的,所以过多的投入建设会导致不必要的浪费,但是如果投入过少,其安全性能得不到保证。因此,要完成一个合理的基坑设计就要在保证基坑的安全的基础之上,尽量投入少,取得性价比最高的基坑设计方案。

1基坑支护型式及其适用范围

目前基坑支护型式主要有以下几种。

(1)放坡开挖。

基坑周边比较开阔、能够对比较大范围的移动周边的土体、放坡条件得到满足、没有地下水存在开外面以上,或者即使有也作了降水处理;这几种情况的基坑就可以采取放坡开挖。但是如果有水却没进行降水或者是开外面比低于地下水或有流塑土层或淤泥的基坑不适合于是用这种型式。

(2)土钉墙。

在以下环境中适用:①能在较大范围内移动基坑周边的土体;②小于12m的开挖深度;有较好的岩土条件;③岩土进行了止水或降水处理;④沙土、粉土、粉质粘土或粘土处于地下水位之上。在以下环境中不适用:①有地下管线、建筑物和构筑物等位移控制很严格的包围在基坑旁边;②特殊土层:比如说膨胀土;③均没有做降水处理的含水沙土层以及地下水丰富的岩土层。

(3)水泥土墙。

适用范围:小于等于7m的基坑开挖深度;小于等于20kPa的坡顶;包含有可塑流塑粘性土、粉细砂、填土、松散中的粗砂以及粉土等的土层;不适用范围:位移控制受到非常严的限制的地下管线、建筑物和构筑物等存在于基坑的周边;施工的地方不够宽;含有丰富的有机质的淤泥存在墙深度范围内。

(4)排桩支护。

悬臂式常用于8m以内的基坑深度。桩锚有必须要满足以下条件:①必须要在基坑的边壁流出地下空间用于设置锚杆;②位移的控制相当严的地下管线、构筑物和建筑物存在于基坑的周边;③需要深度开挖的小场地。满足内撑的条件是:在基坑周边、周边环境以及场地都不能进行施工锚杆。人工挖孔桩和钻孔桩是排桩的两大桩型。

(5)地下连续墙。

适用范围:①基坑支护工程的周边环境相当的复杂;②支护工程的土层非常复杂或者是止水要求相当严格。不适用范围:位移控制相当严的地下管线、构筑物和建筑物存在于基坑周边的情况。尤其注意的是,在联合使用锚杆和地下连续墙的时候不能在基坑周边进行施工锚杆,只能在土质较差的软土层或者是淤泥中对锚固段进行锚固。

(6)半逆作法或逆作法。

这种方法一般用于有严格要求的周边变形。该方法的特点是:不用单独做支撑,支撑体系是楼板并且刚度大,一般支护结构有很小的水平位移,挡土结构是连续墙。牛做法是指,在施工中,下部土方和上部结构同时进行。而在上部结构的可悬臂范围之内,可以先悬臂对一层或一部分进行明挖,接下来再逆作,这就是半逆作法。

(7)复合型:为节省造价,垂直支护的顶部可放坡1m～2m,当基坑周边地质条件不同时,周边不同的地段也可采用不同的支护型式。

(8)拱圈墙和逆作墙:逆作墙为现浇连续墙,采用分层分块垂直开挖,利用垂直开挖的土坡作内模,外侧作模板,中间现浇连续墙,对浇好的连续墙设置支撑,然后做下一层的施工。当连续墙为一拱形结构时,可利用其拱的空间效应,减少支撑。这种支护方式一般在土质较好,能直立开挖的场地。对于软土和砂土的场地一般不宜直接开挖,要预先设置临时支护才能进行垂直开挖。

(9)钢板桩:钢板桩一般其抗弯刚度小,变形大,施工快,一般需要加支撑。钢板桩一般较适用于小规模、对变形要求不高或土质较松软的基坑工程,如市政的管沟等。

(10)支撑体系:支撑的选择根据地质条件而定,如上海软土较多,缺乏锚固的岩土体,主要以撑为主。而广州一些土质较好或岩层埋深较浅的场地则采用锚杆。撑和锚各有优点,撑一般影响施工空间,而锚杆则方便土方的大开挖,但锚杆通常入侵红线以外的场地。支撑体系一般有型钢或钢管、混凝土梁支撑、锚杆支撑,或支撑与锚杆结合,如在基坑边中部用锚杆,角部用角撑。

2施工质量控制

要想设计出因地制宜的实施办法和支护结构方案,只能让基坑支护工程把周围环境情况与拟建场地的土质相结合才能实现。管理并改善一下几个方面可以避免发生事故。

(1)施工质量问题。

在施工的时候,在搞清楚设计意图的情况下,对施工方案进行严格审查。要清楚环境因素和地质情况。要严格控制钢筋笼制作、成孔质量和围护桩桩位。为便于让桩体长度满足设计要求,不予在桩架上做好旋喷桩机和水泥搅拌桩机的高度标志。对各个处于旋喷桩和搅拌桩之上的计量仪表上压力值进行查看,对每米进深水泥掺量、总用量和单桩用量进行控制,让桩的质量得到保证。

(2)超挖问题。

在基坑施工过程中,一定要避免超挖。在工程施工时要做到:不支护不开挖,开槽支撑、分层开挖、先撑后挖以及严禁超挖。否则就会引起事故或险情发生。把“限时、分块分层、对称和平衡”作为基坑开挖的原则。开挖时禁止出现一下情况:挖土机械在桩顶碾压,碰撞机身、行走在支撑中。应该做到:完成桩顶标高的复核后立即截桩;为让坑内的施工条件良好,需提前两周对坑内降水处理;对诸如水位观察孔的布点、深度、成孔的数量和质量等深井打设质量进行检查;在填土层护桩之间进行堵水以确保基坑中不会渗入地表水。

(3)监测方面。

设计理论的发展与正确性检验的重要依据就是监测。监测主要有以下几点:①在基坑支护结构上作用的主(被)动压力;②基坑坑底降起;③来自于坑壁的土体所发生的变形;④地下水的变化;⑤孔隙水的压力。在监测支护结构由于其他荷载而产生的位移和内力以及土压力时,监测方法和监测内容随着支护结构型式的差异而不同:监测板桩和地下墙时,主要监测灌注桩和地下墙的应变、应力,支护结构发生的变形,砼的应力应变,锚杆或支撑的变形及内力。在施工时,周边环境由于处于城市密集区的基坑很多的缘故要受到影响,因此应该严密监测场地周围环境。

3结语

设计、施工和监测是基坑工程的不可分割的三个方面。根据工程特点,设计方设计出的因地制宜的支护方案应该考虑到合理的支出与基坑及周边环境的安全两方面。根据本工程在环境、水文、地质等特点,施工方应该设计出详细合理的施工方案,要在对设计意图充分了解的基础上制定出相应的应急措施,最大限度降低风险。检测方不既有完善的监测方案,还要对设计和施工中的不足和缺陷及时发现。三个相互配合,积极调整施工的进度和步骤,避免出现严重后果。

参考文献

[1] 汪国香,姚爱国,兰晓林.深基坑支护工程安全防护技术探讨[J].地质勘探安全,1998(3).

[2] 熊赞民,李高坡,高全臣.微桩型复合土钉在深基坑支护工程的应用[J].西部探矿工程,2008(9).