大型公建工程中的深基坑施工技术分析

发表时间:2020/7/2   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:韦有富
[导读] 摘要:随着大型公建工程的发展,深基坑支护的难度越来越来大,应高度重视深基坑工程设计与施工。
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        摘要:随着大型公建工程的发展,深基坑支护的难度越来越来大,应高度重视深基坑工程设计与施工。深基坑的施工不仅要保证施工过程中的稳定,而且要严格限制周边的地层位移以确保建筑安全。本文通过分析大型公建工程深基坑施工的特点、存在问题,进一步探讨大型公建工程深基坑施工的技术要点,以供参考。
        关键词:大型公建工程;深基坑;施工技术
        一、大型公建工程深基坑施工的特点
        基坑工程包括维护体系设计施工和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对围护体系是否成功产生重要的影响。不合理的土方开挖方式,步骤和速度可能导致主体结构桩基变位。因此,大型公建工程深基坑开挖与支护引起了广泛重视。大型公建工程深基坑工程施工具有以下特点:
        一是建筑趋向高层化,基坑向大深度方向发展;二是基坑开挖面积大,长度与宽度有的达数百米,给支撑系统带来较大的难度;三是在软弱的土层中,基坑开挖会产生较大的位移和沉降,对周围建筑物、市政设施和地下管线产生严重威胁; 四是深基坑施工工期长、场地狭窄,降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利; 五是在相邻场地的施工中,打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序相互制约影响,增加协调工作的难度; 五是支护型式的多样性。迄今为止,支护型式已经发展到数十种。
        二、大型公建工程深基坑施工存在的问题
        深基坑施工由于施工地点受地域性和其他不确定性因素的影响,在具体的施工过程中要进行合理的分析,对其中具有关键作用的环节进行良好的控制,减少在施工中产生的问题。
        (一)预计建设与实地设施不符
        在市政深基坑工程施工过程中,由于不同的地形高低与
        地势的不同,在进行市政深基坑工程建设时的难度要求也提高了。施工难度的提高就要求在施工设计中必须要明确的注释说明,这样才可以避免预计建设与实地设施不符,增强施工设计图的可操作性,提高整个市政深基坑工程的施工管理质量。
        (二)地下水问题
        在深基坑支护工程中涉及到的地下水一般包括上层滞水、潜水和承压水。其中,潜水主要分布在土质较松散和较深的地层、其含水层为弱透水层和强透水层,在含水层中的水主要呈现出低压的特点,压力较小,产生的水量变化较大。其水位的变化主要受到降雨量的影响,在同一个场地和区域内差异不大,其产生的变化也具有一定的规律性。在地下水的补给中,主要以雨水和上层含水层的渗入补给为主。因此在深基坑施工过程中,会产生一定的影响:由于地下水对挡土支护结构造成的压力,使结构失去稳定性,容易产生地基变形,产生的危害性较大。
        (三)深基坑的支护问题
        在进行深基坑的开挖过程中,存在着一定的安全隐患:首先,基坑支护的可靠性和稳定性较差。支护的使用过程中如果焊缝质量较低,则会在进行斜撑焊和无仰焊的连接过程中存在漏焊或间断点焊的情况,会由于剪力较大而造成脱焊。其次,明沟的排水系统不够完善。在进行基坑的开挖过程中,对于明沟的设置不够完善,如果采用的集水井较小、水位较浅,很容易就会造成排水不畅,在产生降雨时会形成积水。再有,基坑开挖局部存在暴露。由于超挖的原因,使得基坑的支撑坡度较缓,在靠近坡脚的区域进行开挖,就会造成无支撑的暴露时间过长,地基墙产生较大面积的变形。
        三、深基坑施工技术分析
        在大型公建工程施工中,深基坑施工技术的要点需要从施工前准备工作入手,考虑全面深基坑施工基坑排水、降水方法,明晰土方开挖的总体顺序和方法,并选择好基坑围护结构,以此确保深基坑施工顺利。同时,施工单位一定要有效解决常见问题、制定详细的施工方案、严格监督管理施工人员的操作,从而保证工程的质量,确保大型公建工程建设的顺利发展。
        (一)合理设计深基坑支护结构
        深基坑支护结构的合理设计能够有效保证工程的质量和工程造价的合理性。在进行设计时,要结合地质环境、就近条件和施工中的操作难度进行全面考虑。采用大直径的双排钢筋混凝土灌桩,并在其中部进行水泥添加,采用这种方法能够有效利用力学的原理,增强混凝土的承载能力,而且在使用的过程中受压能力较高,支护效果较好。在进行围桩的设计时,要将施工进行多层次的比较,根据选择的支护技术进行优化选择。施工进度、难度、成本和现场是施工方案确定的重要准则。此外,在进行施工的过程中,要重点进行排水措施的加强。
        (二)正确选择施工材料
        在进行深基坑支护的材料选择时,通常将混凝土的质量作为主要的选择指标,要求其耐用性和持久性要符合一定的使用标准。在混凝土的使用过程中,保证其抗裂和耐久的时间能够有效减少混凝土的使用量。在实际的应用中,混凝土的耐久性不会受到本身强度的影响,如在混凝土中添加粉煤灰会造成早期的使用强度下降,而材料对于氯盐的抗侵入性则得到了有效的提高。在原材料的使用中适当加入掺合料,能够减少裂缝的产生。裂缝是影响混凝土整体质量的重要原因之一,因此要尽量控制外界环境中水分的渗入,提高混凝土的整体抗渗性能,在进行混凝土的配置和使用时进行严格的质量控制。
        (三)挖土施工的准备
        分析工程地质勘察报告中软弱土层分布情况与土层的物理力学性质及其厚度,基坑开挖面涉及哪些软弱土层。了解基坑周边环境,有否需要保护的浅基房屋、道路及路面下的永久性管线分布情况,周边道路的车辆运行情况,哪些需要重点保护。熟悉基坑围护结构设计图纸,对桩墙结合内支撑式围护、水泥搅拌桩重力式挡墙、土钉墙或复合式土钉墙、地下连续墙等不同的基坑围护结构应掌握其特点,有针对性地提出基坑挖土方法及应急措施。

熟悉地下室工程图纸,包括桩基工程情况,分析基坑各区段的挖深、承台、基础梁、后浇带的分布情况,地下室各层梁板标高,并校核基坑围护方案中的计算挖深以及拆撑措施是否准确、可行。
        根据上述各方面的条件及资料,认真编制基坑挖土施工方案,方案的主要内容包括:基坑开挖方法,确保工程质量、安全生产、文明施工、工期的技术组织措施,减少噪音、降低环境污染技术措施,地上、地下管线及道路的保护措施,与其他施工队伍友好配合措施等。
        (四)深基坑土方开挖施工技术
        1.放坡开挖技术。放坡开挖技术一般可分为3种情况:一是是深基坑的深度比较浅的情况,应使用挖土机,根据实际的高度进行一次性的挖掘即可;二是深基坑的地下水位比较高,用运土车辆和反铲挖土机,两者相互结合方能进行挖掘,且可以保证施工进度;三是深基坑的地下土质比较坚硬,且地下水位比较低,这时应该填出一定的坡度,以保障运输车辆可以在基坑底部进行运输。但要确保基坑边缘有一定的稳定性才可以避免车辆负载通过而造成局部滑落和坍塌的问题,从而提高运输效率。
        2.立壁拉锚开挖技术。立壁拉锚开挖技术一般应用在深基坑深度比较大的情况下,且基坑下面有较大的空间可以进行施工作业。立壁拉锚开挖技术可以分成两种挖掘方式:分层级挖掘和分区段挖掘,同时也可以穿插拉锚的施工技术,但需要保证锚杆位置和分层分区开挖范围的一致性。
        3.直立壁无支撑开挖技术。直立壁无支撑开挖技有良好的挡土和防水功能,可以利用重力式水泥挡土墙,以确保大型建筑深基坑工程施工的正常进行。此外,如果地下水位较高,应防止和避免铲挖机在坑底作业,不让机械设备浸水而发生安全事故。
        4.立壁内支撑施工技术。立壁内支撑施工技术一般应用在基坑深度超过挖土机的挖掘深度的情况。这时需要用分层挖掘技术来解决,以形成较好的支撑面,在此基础上再进行内支撑,在该技术达到有关的设计要求强度后就可以在下一层继续挖掘,以此类推,形成完善的支护体系。使用直立壁内支撑施工技术,需要将内支撑所造成的负面影响降低到最小,从而提高大型建筑深基坑工程的施工效率。
        (五)深基坑支护施工技术
        1.土钉支护施工技术。为提高深基坑支护土层的稳定性和整体性,使土体和土钉之间发生相互摩擦作用,有效加固深基坑边坡,可采用土钉支护施工技术。这种施工技术能使拉力和弯矩之间起到相互作用,从而合理利用土钉强度和拉力,达到大型建筑工程深基坑支护的施工效果。在利用土钉支护施工技术进行现场施工中,应注意以下几点:一是严格按照事前深基坑支护施工设计要求,确定有足够的拉拔力来支撑土钉,并且应严格把关注浆力度和注浆量。二是明确每1个土钉支护的深度,精确计算出每1个土钉的孔深,以便于在后面的施工中能够更加地准确。三是严格控制外加剂的类型和数量以及水泥砂浆水灰比,利用重力作用将浆液灌满,并做好相应的补浆施工作业。
        2.土层锚杆施工技术。土层锚杆施工技术是应用在土层开挖到锚杆设计深度时。这时应结合深基坑支护施工进度,在地下连续墙、基坑围护结构的灌注桩和钢筋混凝土桩施工结束后进行大型建筑深基坑支护施工。在进行土层锚杆施工技术时,首先应对土层锚杆进行施工成孔,可采用冲击式钻机、循环式钻机或者螺旋式钻机进行成孔施工,一次性完成清孔、出渣、钻进等成孔工序。其次是安放拉杆,在使用拉杆之前要做好除锈工作,清除钢绞线的油脂,土层锚杆全长约30 m。第三是灌浆施工,这是大型公建工程深基坑土层锚杆施工的关键环节,一般是采用硅酸盐水泥。由于大型建筑工程施工现场地下水一般呈弱酸性,因而尽量使用防酸水泥或者纯水泥浆,水灰比约0.4,并且水泥浆的流动度应符合泵送要求。
        3.护坡桩施工技术。护坡桩施工能使水泥浆液上升到深基坑支护施工设计的标注位置,需要按照施工设计深度使用螺旋钻井机进行打孔,从孔底下面到上面压入水泥浆液,在灌浆施工时应仔细确定地下水和无踏孔位置。然后将钻杆提出来,用钢筋笼和骨料填满,分层、分阶段进行高压补浆施工。
        四、深基坑施工技术应用注意事项
        为使深基坑施工技术在大型公建工程建设中的应用水平可逐渐提升,需了解相关的注意事项:一是选用深基坑施工技术的过程中,应与大型公建工程所在区域的实际情况相符合,并通过对行业技术规范要求的考虑,科学使用深基坑施工技术,降低施工风险;二是重视施工人员综合素质的培养,提升对大型公建工程深基坑施工技术应用价值的认知水平,并控制好这类施工技术应用过程;三是做好深基坑施工的监测工作,使得深基坑的性能得以不断优化。
        结 语
        大型公建工程深基坑施工直接关系着建筑工程项目的使用寿命和稳定性,必须引起施工单位的高度重视。针对当前大型公建工程深基坑施工存在的问题,加强深基坑施工管理,优化和改进深基坑施工技术,推动我国大型公建工程的快速发展。
        参考文献:
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