深基坑支護(hù)技術(shù)對(duì)巖土工程的應(yīng)用

時(shí)間:2022-07-19 08:33:25

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深基坑支護(hù)技術(shù)對(duì)巖土工程的應(yīng)用

摘要:巖土工程基礎(chǔ)施工中,深基坑支護(hù)施工技術(shù)是保障其穩(wěn)定性、安全性的關(guān)鍵要素。做好深基坑支護(hù)施工的研究,科學(xué)規(guī)劃方案內(nèi)容,可改進(jìn)巖土工程作業(yè)質(zhì)量,降低危險(xiǎn)系數(shù)。本文就巖土工程基礎(chǔ)施工中,深基坑支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析探討,以供參考。

關(guān)鍵詞:巖土工程;深基坑支護(hù)施工;穩(wěn)定性

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展,建筑工程面臨的土體環(huán)境也愈加復(fù)雜,尤其是巖性土體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)概率逐漸增加,為維護(hù)工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性,在實(shí)際施工作業(yè)中,加大深基坑支護(hù)施工技術(shù)的使用頻率顯得尤為重要。在該技術(shù)推動(dòng)下,工程質(zhì)量得以提升,作業(yè)人員安全性得以保障,為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了動(dòng)力。

1.深基坑支護(hù)工程的基本概念

深基坑支護(hù)工程是指為確保深基坑地下結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全,采取支擋、加固、保護(hù)等一系列措施。巖土工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和深基坑支護(hù)的需求,直接決定了支護(hù)工程任務(wù)量,深基坑支護(hù)施工技術(shù)也就是一種巖土工程施工安全保護(hù)措施。合理運(yùn)用深基坑支護(hù)施工技術(shù),可以有效降低發(fā)生深基坑坍塌事故的概率,保障巖土工程施工安全性。

2.深基坑支護(hù)的特點(diǎn)

2.1復(fù)雜性

地質(zhì)環(huán)境勘查與現(xiàn)場(chǎng)放樣測(cè)量,是建筑工程施工前期準(zhǔn)備階段的重點(diǎn)工作內(nèi)容。施工單位要指定專人深入現(xiàn)場(chǎng)開展全面的地質(zhì)環(huán)境勘查,對(duì)基坑位置的土體壓力進(jìn)行試驗(yàn)計(jì)算。然而,在實(shí)際地質(zhì)環(huán)境勘查工作中,獲取的地質(zhì)環(huán)境勘查數(shù)據(jù)往往具有片面性和局限性,只能反映某一個(gè)局部區(qū)域或者某一個(gè)部位的地質(zhì)環(huán)境概況,無法代表整個(gè)施工區(qū)域真實(shí)的地質(zhì)環(huán)境概況。再加上地質(zhì)環(huán)境勘查數(shù)據(jù)的分析結(jié)果過于保守,分析結(jié)果往往失去實(shí)際參考價(jià)值。另外,深基坑土體壓力測(cè)試所采取的理論過于理想化。盡管這些理論體系也具有一定的科學(xué)性,但是,未能全面考量施工中土體結(jié)構(gòu)的壓力變化情況,影響了深基坑土體壓力測(cè)試結(jié)果。在深基坑支護(hù)過程中,土體結(jié)構(gòu)與壓力也會(huì)隨著外界環(huán)境條件的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變,而環(huán)境條件變化的不可預(yù)估性與不可控性,增大了土體壓力測(cè)試難度。

2.2多因素性

當(dāng)前,我國(guó)逐步加大對(duì)深基坑支護(hù)的重視力度,深基坑支護(hù)工程的發(fā)展也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但是,近年來深基坑失穩(wěn)事故頻繁發(fā)生,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。導(dǎo)致深基坑失穩(wěn)的原因是多種多樣的,如前期準(zhǔn)備階段的地質(zhì)環(huán)境勘查工作落實(shí)不到位、地質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息缺乏精準(zhǔn)可靠性、工程設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)合理性以及施工監(jiān)督管理力度不足等。

2.3地域性

在深基坑支護(hù)工程施工過程中,要結(jié)合工程所處區(qū)域的環(huán)境概況展開施工考查,做好施工準(zhǔn)備工作。我國(guó)疆域遼闊,南北方的地理環(huán)境條件與地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件存在一定的差異,而地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件是深基坑工程施工的關(guān)鍵影響因素。因此,在正式施工前,有必要組織專人深入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)展開勘查測(cè)量,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征,選擇適宜的深基坑支護(hù)方式。

3.深基坑支護(hù)施工流程

3.1基坑開挖

按照預(yù)先標(biāo)定的位置開挖深基坑。在深基坑開挖過程中,做好開挖位置精度測(cè)量控制工作,考量現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件與地下水文環(huán)境條件等關(guān)鍵影響因素。深基坑開挖以機(jī)械設(shè)備開挖方式為主,當(dāng)實(shí)際開挖深度接近預(yù)計(jì)開挖深度時(shí),采用人工開挖的方式,避免超挖問題。

3.2打孔

在深基坑周圍的巖土層上打孔灌漿,作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的輔助支撐點(diǎn)。一般情況下,多采取土釘打孔方式;結(jié)合打孔需求,選擇對(duì)應(yīng)規(guī)格的土釘。打孔時(shí),施工人員必須嚴(yán)格控制孔位的精準(zhǔn)性及成孔的垂直度。

3.3灌漿

打孔后,將支護(hù)材料置入到成孔中。常見的支護(hù)材料包括鋼筋、錨索和錨桿。為進(jìn)一步提升支護(hù)結(jié)構(gòu)與深基坑邊緣結(jié)構(gòu)的連接穩(wěn)固性,增強(qiáng)輔助支護(hù)點(diǎn)的穩(wěn)固效果,還要現(xiàn)澆混凝土。一般情況下,混凝土的水灰比多控制在0.45~0.55之間,混凝土的澆筑壓力多控制在0.2Pa~0.4Pa之間。與此同時(shí),施工人員還要嚴(yán)格控制灌漿澆筑間隔時(shí)間,盡可能地將灌漿澆筑間隔時(shí)間控制在30min內(nèi)。

4.施工技術(shù)要求

4.1合理的設(shè)計(jì)

在深基坑支護(hù)工程正式施工前,施工單位應(yīng)指定專人對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件、地下水文環(huán)境條件、施工規(guī)模和基坑深度展開勘查測(cè)量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境勘查測(cè)量結(jié)果對(duì)施工材料、施工工藝以及施工技術(shù)予以選擇,將環(huán)境勘查測(cè)量結(jié)果作為重要的參考依據(jù)。

4.2適宜的支護(hù)結(jié)構(gòu)

選擇適宜的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式,是提高深基坑支護(hù)施工效率的必要前提。在正式施工前,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件、支護(hù)空間位置及關(guān)鍵點(diǎn)分布情況,選擇適宜的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。選擇的支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力極限值必須與深基坑周圍土體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化限值維持穩(wěn)定平衡,由此,發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)作用,維護(hù)深基坑周圍土體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固性。

4.3穩(wěn)定的止水功能

滲漏是巖土工程基礎(chǔ)施工中的常見問題。在深基坑支護(hù)工程施工中,要通過增設(shè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的方式,增強(qiáng)地基基礎(chǔ)的安全穩(wěn)固性。并采取止水措施,最大限度地減輕地下水對(duì)地基基礎(chǔ)的侵蝕作用。除地下水以外,地表徑流下滲也會(huì)對(duì)地基基礎(chǔ)造成侵蝕。為此,現(xiàn)場(chǎng)施工人員需要做好排水工作,增強(qiáng)地基的止水功能。

5.巖土工程中深基坑支護(hù)施工技術(shù)的具體應(yīng)用

5.1混凝土灌注樁支護(hù)

混凝土灌注樁支護(hù)技術(shù)采取鉆孔、注漿的方式形成灌注樁,增強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)支撐和保護(hù)效果。在實(shí)際應(yīng)用中,需要作業(yè)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況加以勘查,對(duì)于存在較大距離、位差問題的巖土工程,使用該技術(shù)予以支撐和防護(hù),增強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。在施工過程中,需先對(duì)場(chǎng)地展開整平和清潔處理,之后開始鉆孔灌漿。混凝土灌注樁要在重點(diǎn)部位予以科學(xué)設(shè)置,以起到支護(hù)效果。通常情況下,單樁內(nèi)含鋼筋量在20根~25根,樁間距控制在200mm左右。

5.2排樁+內(nèi)支撐+預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)

排樁支護(hù)是采用柱式排列的方式布設(shè)樁體結(jié)構(gòu),構(gòu)建完善的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系,以保障深基坑的穩(wěn)固性。排樁支護(hù)靈活性強(qiáng),可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況科學(xué)布設(shè),優(yōu)化支護(hù)質(zhì)量。對(duì)于排樁支護(hù)所需樁體數(shù)量及密度要求,可直接按照關(guān)鍵部位性能要求予以科學(xué)布置和選擇,以增強(qiáng)支護(hù)的效果。

5.3錨桿支護(hù)

錨桿支護(hù)中會(huì)選用聚合物件、金屬件等材料,與錨桿有效組合,實(shí)現(xiàn)支護(hù)加固效果。該技術(shù)應(yīng)用原理為,利用錨桿作用力對(duì)深基坑巖土結(jié)構(gòu)性能予以改善,增強(qiáng)受力效果,避免脫落、崩塌等問題的出現(xiàn)。錨桿支護(hù)技術(shù)具有機(jī)械化強(qiáng)度高、施工簡(jiǎn)單、施工成本低的優(yōu)勢(shì)。常用的錨桿有鋼筋砂漿錨桿、樹脂錨桿、快硬水泥錨桿、錨索等。一般錨桿的設(shè)置橫向距離誤差應(yīng)控制在5cm內(nèi),縱向距離誤差控制在20cm之內(nèi)。

5.4地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻類型有:按槽孔的形式可以分為壁板式和樁排式兩種;按開挖方式及機(jī)械分類,可分為抓斗沖擊式、旋轉(zhuǎn)式和旋轉(zhuǎn)沖擊式;按施工方法的不同可以分為現(xiàn)澆、預(yù)制和二者組合成墻等;按功能及用途分為做承重基礎(chǔ)或地下構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)墻、擋土墻、防滲心墻、阻滑墻、隔震墻等;按墻體材料不同分為鋼筋混凝土、素混凝土、黏土、自凝泥漿混合墻體材料等。5.4.1地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在如下方面:(1)施工全盤機(jī)械化,速度快、精度高,并且振動(dòng)小、噪聲小,適用于城市密集建筑群及夜間施工;(2)具有多功能用途,如防滲、截水、承重、擋土等,由于采用鋼筋混凝土或素混凝土,強(qiáng)度可靠,承壓力大;(3)對(duì)開挖的地層適應(yīng)性強(qiáng),除熔巖地質(zhì)外,可適用于各種地質(zhì)條件,無論是軟弱地層或在重要建筑物附近的工程中,都能安全地施工;(4)可將地下連續(xù)墻與“逆做法”施工結(jié)合起來:地下連續(xù)墻為基礎(chǔ)墻,地下室梁板作支撐,地下部分施工可自上而下與上部建筑同時(shí)施工,將地下連續(xù)墻筑成擋土、防水和承重的墻,形成一種深基礎(chǔ)多層地下室施工的有效方法。5.4.2地下連續(xù)墻的缺點(diǎn),主要表現(xiàn)在如下方面:(1)每段連續(xù)墻之間的接頭質(zhì)量較難控制,往往容易形成結(jié)構(gòu)的薄弱點(diǎn);(2)較其他方案相比,造價(jià)昂貴。5.4.3小結(jié)由于地下連續(xù)墻優(yōu)點(diǎn)多,適用范圍廣,可廣泛應(yīng)用在建筑物的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)等工程中。

6.巖土工程中深基坑支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

6.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介

某工程項(xiàng)目為超高層建筑,主塔樓由南、北塔樓構(gòu)成,南塔樓53層,北塔樓43層,位于市中心。該工程設(shè)6層地下室,深基坑用地面積在6054m2,開挖深度25.5m,土石方開挖量在1.28×105m3?;?xùn)|面毗鄰多棟4棟~8棟住宅、辦公樓,距基坑邊約3m;南面距天河北路人行道約3m,離規(guī)劃地鐵十三號(hào)線約25m;西面距林和東路約8m,離地鐵一號(hào)線隧道約18m;北面為天河?jì)D幼保健醫(yī)院,距基坑4.5m。場(chǎng)地及基坑周邊的地下管線、電纜:南面及西南角人行道上,市政管線種類及數(shù)量較多,分布較復(fù)雜;西面有一條污水處理廠排污管,埋深約2m;北側(cè)小區(qū)道路上有較多給、排水管線。開挖區(qū)域土體結(jié)構(gòu)以雜填土、粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化粉砂巖、微風(fēng)化礫巖為主。為保證深基坑施工質(zhì)量,有效控制位移,采用旋挖灌注樁+內(nèi)支撐的支護(hù)形式。

6.2技術(shù)要點(diǎn)

6.2.1基坑支護(hù)該項(xiàng)目位于廣州市天河區(qū)林和東路與天河北路交匯處,基坑周長(zhǎng)約300m,開挖深度為25.5m。基坑場(chǎng)地狹小,周邊環(huán)境復(fù)雜,開挖深度大。本工程自設(shè)計(jì)方案階段開始,經(jīng)過多次方案篩選和經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析,最終確定了本設(shè)計(jì)方案作為最終的施工方案。本設(shè)計(jì)方案采用旋挖灌注樁+內(nèi)支撐的支護(hù)形式,支護(hù)樁采用吊腳樁,下部采用預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿或者噴錨鎖腳。在保證工程安全的前提下,有效節(jié)省了工程造價(jià),減少了施工工期,為本項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?;又ёo(hù)施工過程中,設(shè)計(jì)人員常駐現(xiàn)場(chǎng),場(chǎng)地地質(zhì)條件及環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí),能及時(shí)快速調(diào)整設(shè)計(jì),避免了停工等圖,確保了基坑支護(hù)施工如期完成;基坑開挖及地下室施工期間,設(shè)計(jì)人員全程指導(dǎo)開挖施工并監(jiān)督基坑周邊車輛荷載、材料堆載情況,保證了基坑開挖、地下室施工順暢進(jìn)行。6.2.2施工順序進(jìn)行旋挖樁施工;開挖到第1道支撐梁底下50cm,進(jìn)行冠梁、及第1道支撐梁施工;待第1道支撐梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%,開挖到第2道支撐底以下50cm,進(jìn)行腰梁及第2道支撐施工;待第2道支撐梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%,開挖到第3道支撐底以下50cm,進(jìn)行腰梁及第3道支撐施工;待第3道支撐梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%,開挖到預(yù)應(yīng)力錨索以下50cm,進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索施工;待預(yù)應(yīng)力錨索張拉并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,開挖到基坑底。

6.3技術(shù)改善

6.3.1基坑開挖與支護(hù)協(xié)調(diào)平衡在巖土工程基礎(chǔ)施工中,施工單位要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)概況,編制完整可行的施工方案,確?;娱_挖與支護(hù)保持協(xié)調(diào)平衡;在提高施工效率,滿足工期要求的前提條件下,加強(qiáng)邊坡結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固性。再者,加大深基坑土體結(jié)構(gòu)與邊坡結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)力度,保障現(xiàn)場(chǎng)施工安全,降低發(fā)生深基坑失穩(wěn)事故的概率。6.3.2加強(qiáng)深基坑支護(hù)施工質(zhì)量管理做好深基坑支護(hù)施工質(zhì)量管理工作,是提高巖土工程基礎(chǔ)施工水平的關(guān)鍵條件。深基坑支護(hù)施工質(zhì)量管理工作的重點(diǎn)內(nèi)容包括:(1)監(jiān)理單位需組織定期巡檢與不定期抽檢活動(dòng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,上報(bào)主管單位,責(zé)令施工方限期整改,直至整改結(jié)果通過審核后,方可進(jìn)入下一道工序。(2)施工單位應(yīng)明確施工標(biāo)準(zhǔn)要求,約束和規(guī)范施工人員的操作行為,加強(qiáng)技術(shù)交底工作管理,讓所有施工人員都能夠明確施工流程與施工工序。(3)定期組織施工人員技能培訓(xùn)與素質(zhì)教育,增強(qiáng)施工人員的責(zé)任意識(shí)與安全防范意識(shí),提高施工人員的專業(yè)技能水平,強(qiáng)化施工人員的綜合素質(zhì)。再者,施工單位還需明確施工目標(biāo),優(yōu)化人力資源配置,邀請(qǐng)監(jiān)理進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)審核,如旋挖樁深度、錨桿數(shù)量和錨桿長(zhǎng)度等。制訂完善的土方開挖與支護(hù)施工流程,促進(jìn)各部門、各崗位和各個(gè)人員之間的溝通交流與協(xié)調(diào)配合,避免亂挖、欠挖以及超挖等問題,增強(qiáng)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固性,提升巖土工程基礎(chǔ)施工水平。6.3.3變形監(jiān)測(cè)巖土工程中深基坑支護(hù)施工前,需要先開展變形監(jiān)測(cè)工作,準(zhǔn)確了解基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、邊坡結(jié)構(gòu)特征,合理規(guī)劃施工方案。在變形監(jiān)測(cè)中,應(yīng)重點(diǎn)注意的內(nèi)容有:邊坡坡度監(jiān)測(cè)、周邊環(huán)境及建筑物監(jiān)測(cè)、地下管道及線路監(jiān)測(cè)。通過監(jiān)測(cè)得到完整的關(guān)于施工場(chǎng)地的數(shù)據(jù)分析,時(shí)刻把握工程施工進(jìn)度,分析施工過程中可能出現(xiàn)的微小誤差,以便更好地熟悉土質(zhì)的變形情況,對(duì)影響土質(zhì)改變的因素展開分析研究,有針對(duì)性的采取補(bǔ)救措施。已經(jīng)結(jié)束施工的部分,要進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)管,提出防護(hù)措施。另外,相關(guān)人員要加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)管理作業(yè),確保獲取數(shù)據(jù)資料的齊全性、可靠性,減少失誤或偏差帶來的影響,推動(dòng)后續(xù)作業(yè)順利進(jìn)行。同時(shí),開展變形監(jiān)測(cè)還能使施工中出現(xiàn)的問題得到及時(shí)處理和控制,降低安全事故的發(fā)生率。6.3.4石方爆破開挖管控由于本基坑深度大,開挖至深度15m后見到中風(fēng)化、微風(fēng)化礫巖或粉砂巖,強(qiáng)度很高,已無法正常開挖,需要采用爆破施工至基坑深度25.5m;又由于基坑支護(hù)采用吊腳樁支護(hù),需要嚴(yán)格控制爆破波速、裝藥量及爆破深度,提前在基坑內(nèi)旋挖樁吊腳下設(shè)置減震溝,以盡量減少爆破對(duì)支護(hù)樁產(chǎn)生的不利影響。爆破方案須經(jīng)有關(guān)主管部門審批后方可實(shí)施。

7.結(jié)語(yǔ)

總之,巖土工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工中,深基坑支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用是提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的重要手段。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)做到科學(xué)分析和選擇,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況給出合理的技術(shù)方案,加強(qiáng)深基坑支護(hù)的施工效果,避免變形、滲漏、崩塌等問題的產(chǎn)生,以此促進(jìn)巖土工程的高質(zhì)量完工。

參考文獻(xiàn):

[1]李巍,宋亞喆,等.巖土工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)的相關(guān)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2020(4).

作者:黃國(guó)平 單位:廣東省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)技術(shù)中心