建筑深基坑支护优化设计研究及应用 张俊廷

发表时间:2020/6/2   来源:《基层建设》2020年第4期   作者:张俊廷 谭永广 魏澎涛 华龙
[导读] 摘要:近年来,随着我国建筑行业快速发展,使得建筑工程质量成为社会主要关注的话题之一,在开挖建筑基坑过程中深基坑所起到的支护作用对施工工作是十分重要的,但由于深基坑的支护工作还受到支护设计结构的影响,不合理的设计而导致的基坑坍塌,支护桩断裂等问题也会出现。
        中国建筑第八工程局天津建筑工程有限公司  天津  300450
        摘要:近年来,随着我国建筑行业快速发展,使得建筑工程质量成为社会主要关注的话题之一,在开挖建筑基坑过程中深基坑所起到的支护作用对施工工作是十分重要的,但由于深基坑的支护工作还受到支护设计结构的影响,不合理的设计而导致的基坑坍塌,支护桩断裂等问题也会出现。
        关键词:建筑深基坑;支护;优化设计
        1 建筑深基坑支护工程
        随着我国城市化建设的发展,很多地下空间被广泛开发利用,很多工程基坑施工时,会对周边环境带来一定程度的污染,甚至破坏原有建筑物,通常,在基坑开挖时很容易使坑底的土质发生凸起现象,进而使得两侧的土层不断向内侧发生推移,维护挡墙绕曲,但是如果这种情况一直持续的话很容易使得周边建筑物比如居民住宅,交通干线,地下埋线等发生破坏。一般建筑深基坑支护结构有内支撑和锚拉体系两种,可以用此承受外界给予的土层压力和水压力,锚拉体系主要应用于可以提供锚固立的岩土层中,另一种结构则仅限于一些比较软的地质类型。除此之外,围护结构的类型也比较多,比如柱列式,板墙式,重力式水泥土,边坡稳定式,组合式等,当前如何有效解决深基坑支护结构所承载的重力是在整个计算过程中急需解决的问题之一。一般情况下深基坑支护结构所承载的完整静荷载作用力来源于结构上层部位,而动荷载主要是以土体为介导传导的附加压力,通常在计算机控制和深基坑结构内力、土地变性中常常采用土抗法,极限平衡法,有限元法,这三种方法适用于不同的工程条件,比如极限平衡法总体的受力简单,在面临一些粗略的计算时是适用的,但最终得到的精确度是不理想的,在工程要求较严格的情况下不采用这种方法,相比来说,有限元法在理论方面提供了充分的依据,但同时在其他方面也存在弊端,比如很难确定参数以及土体模型设计,因此会影响预期结果的准确度,结合工程实际土抗力法是比较符合的一种方法,能够将模型直观展示出来,利用有限元法的弹性关系来求解,所产生的误差是比较小的,而这种方法目前也是被广泛利用于支护结果内力计算过程中的。
        2 常见的深基坑支护结构类型
        土钉墙支护的原理主要是当深基坑和土钉周围的土相互接触的过程中,能够跟土质的团体形成一个组合体,当人为或者未知的自然因素是深基坑的周围发生边坡滑动的变化时,土钉墙能够起到一定的防护作用,在进行深基坑的边坡防护过程中,土钉墙支护不但能够有效提升边坡的稳定性,同时能够加固两侧的边坡土,在合理的图钉间距之下,通过提高土层的硬度,能够有效提升边坡的承载力。除此之外,深基坑桩采用的大多是连续墙的支护方式,该方式的整体性比较好,而且在实际建设过程中具备的防渗漏效应也比较明显,因此在深层土壤的地基支护过程中也广泛利用连续墙的支护方式。由于地下水位中的黏土软度较高,在很多深基坑中属于特殊的情况,需要采取特殊措施进行应对,或者有的土层沙石硬度较低,黏土的硬度也没有达到所需要的硬度,在这种情况下,要想能够实现预期效果,需要提升建筑施工地级以上的稳定型,再选择砂石过程中需要选择一些防水性较好的建筑材料,从而能够实现硬度方面的要求。在深基坑的支护中其钢筋混凝土的土土排桩布置,在采用排桩围护的过程中,可以按照有关规定进行布局,员工在施工过程中需要特别注意,对于混凝土的灌注和挖孔环节,地基支护的挡土结构是以粘土作为基础的,地基支护中密疏排布和与桩之间的距离是关键,是需要相关人员注意的,要根据不同的地基地形来选择合适的排布方式。
        3 建筑深基坑支护优化设计
        3.1 深基坑支护技术施工的准备工作
        在开始施工之前,要充分的做好准备工作,包括设计,方案选择和单位分包三个主要的方面。设计工作是所有建筑施工的前提,国内有很多报道表明有许许多多的施工质量问题都和设计阶段有着密不可分的关系。所以建筑深基坑支护的设计师一项非常重要的工作,也是一个难点。

在设计的工作阶段,首先要提高重视的程度,选择有经验的工程设计人员,再对工程的施工场地进行仔细的考察,从而获取有效的数据。充分的结合周围建筑和地下管网系统,设计出合理的施工计划,然后在施工计划设计完成后,工程设计然预案要对设计进行仔细的考量,避免出现纰漏,完成后交给设计人员,将工作流程和细节交代清楚。
        3.2 基坑支护施工技术的要点
        (1)基坑支护施工技术的选择
        基坑支护施工技术主要有如下一些主要形式:重力式挡土墙支护结构、混合式支护结构和悬臂式支护结构,悬臂式支护结构潜入基坑底部的岩体或土体,借助于岩土体的支撑作用保证结构的稳定,适用于基坑开挖深度较小、土质条件较好的情况下,而重力式挡土墙则依靠自身的重量来保证支护结构在各种压力下的平衡,混合式支护结构可以简单的理解为锚杆支护结构,借助于锚杆以及喷射混凝土面层,使基坑与支护结构形成一个整天,相互作用,保证基坑支护的安全。因此在实际的工程施工中,必须要结合具体施工现状来选择支护的施工方法,同时还要充分考虑到支护方法的经济性、安全性与可靠性。
        (2)基坑工程的开挖
        由于建筑基坑工程多在土质地基或软弱岩层地基下施工,挖土量一般都较大,在基坑的开挖过程汇总,应该针对具体的情况选择合理的开挖方式,一般可采用分开挖的方式进行,则样就可以一边进行开挖一边进行开挖土的运输,避免了在工作面处土方的堆积,提供了好的施工环境。同时,在土方开挖过程中,应对维护结构进行适当的监测,合理的控制土方开挖的速度和进程。
        3.3 对于施工时突发事故的应急措施
        施工现场的备用应急材料和设备,例如钢筋水泥,喷浆机,水泥,沙袋等等。如果地面出现了裂缝,应该及时的灌浆来进行修补,以防止地表水渗入。在发现土体位移过大的时候,应该马上停止挖土,要根据现场的实际情况及时的采取回填土的措施,与此同时要加强监测的频率。如果出现漏水的情况,应该马上查找对应的水源应该切予以截断,适当的可以采用的是双液注浆止漏的方法。在开挖至基坑底的时候,如果坑底土位移过大或者隆起过大的时候,应该调整挖土的顺序,可以用跳挖的方式开挖承台,分块开挖,同时应该加紧铺设垫层,垫层中可以根据情况配筋,与此同时还要用砂包反压等措施。
        施工的过程中任何事情都有可能发生,我们要通过对监测数据及时分析和了解土方开挖及支护的设计。中间的任何一个环节出现了问题都会给整个工程的质量带来巨大地影响,为保证施工的质量和避免伤亡的事故,要制定切实可行的方案,坚持以人为本,安全第一,预防为主的基本原则来设计。在正式开始施工之前,需要有资质的设计单位制定出一个完整可行的设计方案,并且要通过相关部门的审批,在施工的过程中需要严格的遵循着设计方案施工,然后切实的制定一个降排水的方案,降水和排水以及止水是对工程的安全性和经济性有着重大影响的方面,大多数的建筑深基坑工程的事故都与水有着直接或者间接的关系。再次要在施工过程中做好施工的检测,对基坑土层的性状、支护结构的变位以及周边环境条件的变化要进行各种观测和分析,并且将观测结果及时的反馈。
        结束语
        总之,在高层建筑不断发展的背景下,深基坑工程的数量越来越多,对于建筑性能和质量的影响也越来越大。深基坑支护工程的施工质量,关系着基坑工程的顺利进行,对于建筑工程而言同样是意义重大的。建筑设计和施工人员要加强对于深基坑支护施工的管理和控制,确保建筑施工的稳定进行。
        参考文献:
        [1] 陈志勇.浅析深基坑支护逆作法施工技术[J].中国高新技术企业,2009.
        [2] 吴鹏.深基坑支护结构的设计与施工[J].中国城市经济,2010.
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