土木工程中深基坑施工技术的特点与应用分析

发表时间:2020/8/20   来源:《建筑实践》2020年9期   作者:代真
[导读] 随着我国经济水平的不断发展,土木工程的建设技术也得到了相应的提升,
        摘要:随着我国经济水平的不断发展,土木工程的建设技术也得到了相应的提升,而建设项目中深基坑的建设作为工程中的关键环节,其质量对项目的稳定性和安全性起到了直接的影响。基于此,本文对土木工程中深基坑施工技术的应用展开研究,分别对深基坑施工的技术特点、常用技术手段、土木工程中的应用形式及相关的工程实例加以分析,从而促进深基坑施工技术的合理应用,为日后的项目建设提供参考。
        关键词:土木工程;深基坑;施工特点;技术应用

        引言:我国的建筑用地随着城市化进程的推进愈发紧张,这样的情况下,建筑物高度不断提升,基坑深度也在不断加深,深基坑施工技术得到大量地使用。在该技术的发展过程中,虽然有效提升了工程质量,但也存在危险系数高、工程难度大的弊端,进而有可能引发基坑周围土体的沉降,对人身安全以及经济财产带来隐患。因此,如何完善深基坑施工技术的应用成为现阶段土木工程建设单位需要思考的重要问题。
1.深基坑施工技术在土木工程中应用概述
1.1重要作用
        通常情况下,体积较大与较高的建筑物会运用深基坑支护施工技术,随着我国经济的不断发展,人们对生活品质的要求也不断提升,在此过程中,建筑行业得到了越来越多的关注。随着城市化进程的不断推进,不断上升的人口数量给城市建设带来了一定程度上的压力,而只能通过提高建筑高度的措施来解决这样的问题。在高层建筑中,深基坑施工技术发挥了重要的作用,不仅可以有效提升基坑的安全程度与稳定程度,还可以进一步促进工程整体质量的有效提升。近年来,我国也加大了对深基坑技术的研究力度,通过不断对相关技术进行改进和创新,从而为我国的土木工程建设提供便利条件[1]。深基坑技术主要的目的是提升地基边坡的安全性与稳定性,减少安全事故发生的概率,进而提升工程整体质量。除了高层建筑以外,很多土木工程在进行建设的过程中都会使用到深基坑施工技术来提升稳定性,该技术的重要性也逐渐凸显出来。
1.2注意事项
        1.2.1施工前的注意事项
        在实施深基坑施工技术之前,需要集合实际的工程状况制定完善的施工方案,然后再将相关方案贯彻到整体的工程建设中。要将对深基坑施工相关参数数据的考量,其中主要包括基坑深度、边界大小、施工现场的环境条件以及周边设施等因素。将相关因素可能会对实际工程产生的影响完善调整施工方案,尽可能地将影响降到最低。同时,在对深基坑技术手段加以调整的过程中,需要考虑实际情况,加强对深基坑周边环境、地质条件以及资金投入等要素的分析,从而制定最合适的支护方法[2]。
        1.2.2施工过程中的注意事项
        在施工的过程中,需要注意的要点主要体现在两个方面,一方面是加强对环境要素的考量,在保障施工安全稳定的基础上加强对自然生态环境的保护;另一方面是加强对施工现场的调研,对施工的进度及具体情况加深了解,对于出现的问题及时提出解决方案,从而为土木工程项目的顺利开展奠定基础。
        1.2.3调整支护方法
        土壤地质情况对施工会产生一定程度上的影响,即使开始施工,方案设计也会存在不符合实际情况。因此,施工过程中应及时根据实际情况调整施工方案,灵活应对施工现场的各类意外情况,并及时采取合理的支护方案,确保施工项目的顺利进行。
2.土木工程中深基坑施工的技术特点
        在土木工程建设过程中,深度大于5米的基坑就可以被叫做深基坑,再进行施工之前加强对周边环境的检查与探测一方面可以减少对生态环境的破坏,另一方面还可以提升整体工程的安全稳定性,进而有效促进工程的顺利开展。在实际的建设过程中,深基坑相关技术具有一定的复杂性,其特点主要表现在如下几个方面:为了缓解人口压力,建筑的体积以及高度会不断提升,与此同时也需要加深基坑的深度,进而提升工程对地面的承受力。同时,深基坑技术也带有一定的地域性,很容易受到地理环境因素以及水文条件的影响,因此在实际开展施工的过程中应结合实际条件对深基坑施工方式加以调整,结合不同的环境条件应用不同的基坑技术。另外,深基坑施工的过程较为临时,因此很多施工单位没有为此投入更多的资金,其中包含的安全风险也就更大,随机性也更为突出。除此以外,深基坑施工技术特点还包括了施工规模大、难度大、施工周期长等,因此为进一步提升深基坑支护技术对外部环境因素的适应能力,应不断加强对工程实际情况的考量,提升方案制定的合理性与可行性,进而有效提升工程的最终效果。
3.土木工程中深基坑施工的常用技术
3.1土钉支护技术
        土钉支护技术是现场施工中一种较为常见的支护方法。借助土钉之间产生的摩擦力不断提升基坑的稳定程度,同时,应完善施工现场的勘察工作,对土钉可以承受的最大重量进行分析。技术使用过程中需要考虑以下几个方面:首先,应结合现场的实际情况对土壤进行拔钉试验,试验过程中对拉拔强度与结构特点加以考量,同时应严格按照施工规定对现场进行把控,从而严格管控土钉的注浆强度和注浆量。其次,加强对钻孔深度的把控,并将井眼的深度和直径做好记录,从而为后续的过程提供数据参考。最后,应严格控制外加剂的用量与比例,提升注浆的均匀性和致密性。
3.2钢板桩支护技术
        钢板桩支护技术在民用和工业建筑中较为常用,通过热轧钢和锁具进行目标的有效连接,从而形成桩墙。施工过程中深基坑的形状多为U型、Z形以及直网形,这些形状也为钢板桩使用效果的提升提供了有利条件。但在钢板桩的使用过程中也有一定程度上的不足之处,钢板桩质地比较软,工程中很容易发生变形;另外,噪声污染也是钢板桩施工过程中的一个难题,因此只能在没有人群的情况下进行施工。在土木工程建设的过程中如果需要使用钢板桩技术就应全面考虑到该技术的优势与弊端,进而结合现场的实际情况作出考量。
3.3护坡桩施工技术
        在土木工程的深基坑施工中,护坡桩施工技术发挥着至关重要的作用,很大程度上决定了基坑施工的稳定性。其中具体的施工步骤主要分为以下几点:第一,用水泥对护壁进行加固施工,提升其稳定性;第二,在无砂混凝土和碎石混合以后强化桩基础结构;第三,在预先设定好的位置钻孔,当螺旋钻杆到达指定位置时进行注浆。其中应格外注意注浆的方向与速度,进而保持钻杆的平衡,到达一定的厚度时将钻杆取出;第四,按照规定放入填充骨料、钢筋等材料,完成后注入混凝土浆,进而有效提升护坡桩的稳定性与安全性。
4.深基坑施工技术在土木工程中的应用
4.1施工前的准备工作
        很多时候事先设定的施工方案并不能实现对工程过程中各类情况的全覆盖,而现场的实际情况很大程度上会对土木工程的建造造成影响。因此,在进行深基坑支护施工之前,需要进一步增强对施工现场地理环境要素、土壤条件要素以及水文条件要素的勘察,进而有效提升施工方案制定的科学性与合理性。为进一步加强对实际情况的了解,应将先进的科学技术与标准的勘察工具引入勘察工作中,同时相关负责人员要树立起正确的工作态度,最大限度地提升数据信息的完成度与准确度,加强对土层下方水位情况的探测与了解,从而为工程建设的顺利开展打下基础。

施工前期的勘察和准备工作会在很大程度上影响着施工的具体情况,因此应不断提升对其的重视程度,完善相应设备和施工材料的准备工作,加强对周边岩土抗剪能力的综合考量,提升工程施工的稳定性。
4.2明确基坑的安全等级
        为提升建设过程的安全性与稳定性,工程开展之前应先划分基坑的安全等级,其中周边环境的情况、水文条件以及受到破坏的严重程度都是应该考虑到的因素。如果施工现场周边的环境条件比较复杂,就要及时与相关部门沟通,及时对管道和建筑物加以处理,以确保工程的正常进行。结合施工现场环境、水文以及土壤条件要素综合考虑,可以将基坑的安全水平划分为一级,二级和三级。
4.3优化基坑的保护工作
        在进行基坑施工过程中很容易对周边的地面造成一定程度上的破坏,因此为有效减少损失,应对地面采取一定的保护措施,最大限度上降低基坑施工给周边环境带来的不良影响。如果在施工中缺乏严格地管控,导致有水透过裂缝流到基坑内,将会造成很严重的影响,不仅会降低支护结构的稳定性还有可能会造成滑移的问题。因此,施工单位要提升对地面保护的重视程度,加强保护措施的研究与应用,尽可能地将基坑内部环境保持在一个干燥的状态,实现对水流的有效控制,进而有效提升基坑施工的实际效果。
4.4提升支护形式的合理性
        近年来,我国加强了对深基坑支护技术的研究力度,相关技术也在科技水平的发展下日益成熟。在此基础上,支护形式在应用过程中也呈现出更多的变化,其中包括悬臂式以及重力式等。不同的支护方式在使用过程中表现出了明显不同的支护特点,因此也具备着不同的土木工程基坑适用范围。因此,在进行支护形式的选择时需要充分考虑工程的实际条件,尽可能地提升技术方案的使用效果。
4.5完善整体施工流程
        因深基坑支护技术在应用过程中具备一定的临时性,所以操作上的难度是相对简单的,但同时仍需要制定科学、详细的施工方案,进而为实际的施工过程提供指导保障。一般情况下,土木工程施工基坑支护的基本流程包括了对施工现场的清理工作、相关条件的勘测工作、边坡修整工作、支护安装工作以及后期的维修养护工作等,也可将将深基坑施工与支护工程联合起来制定相关方案,从而有效提升方案流程的完整性与合理性,促进工程的顺利开展。
4.6加强对地下水的控制
        在现阶段的土木工程建设过程中,很对时候缺乏对地下水的管理与探测,进而导致对实际的施工效果造成影响。对我国深基坑支护技术实施的现状成果来看,地下水会引发很多的工程问题,影响工程建设的效率与质量。地下水位对深基坑支护施工的影响存在一定程度上的多变性与难控性,因此很难对相关要素进行把控。所以在深基坑技术的应用过程中,应不断加强对地下水的控制和管理,制定科学的地下水管理方案与措施,通过持续关注天气情况以及流经水源地的情况,最大限度地避免地下水对深基坑支护施工技术造成不良影响。
4.7推进基坑支护监测工作
        在进行基坑开挖的过程中,基坑支护体系会随着基坑深度变化而发生改变,这样的情况也是不避免的。因此在进行深基坑支护施工时,应对基坑支护体系有效进行分析探测,并对各类突发状况采取及时的调整与控制。通常情况下,基坑支护体系在被破坏之后会呈现出特殊的状态,进而可以在严格监控的过程中发现,并在第一时间采取措施予以纠正。同时,应委派专门的人员进行结构体系监测工作,并将检测的结果直接汇报给相关部门,从而为工程施工决策提供详细的帮助和建议。另外,在深基坑支护施工中一定要加强对安全管理的关注程度,这也是确保深基坑安全性和质量的重要路径。在此过程中,应加强对深基坑支护各个细节的了解与把控,定期对设备机械进行检查与维护从而最大限度地确保施工的安全性与稳定性。与此同时,还应加强对相关施工人员专业技能与安全意识的培训,落实安全责任制,降低安全事故发生的概率。
5.深基坑施工技术的土木工程应用实例
5.1地质条件勘测
        以一高层建筑项目为例,其功能包括商业、办公、住宅等,地理位置濒临湖泊,其中具体的地质情况也比较复杂。该工程主要采取的是独立基础和筏板形式,基坑的深度为-5.8米,而基坑西北、西南角具备的深度可以达到-8.2米。其中,电梯井区域最大的深度达到-9.9米,开挖土方达到3万方。根据对现场进行勘察,施工区域的土壤质量较差,且分布较广,厚度范围为-0.5~-5.3米。素土下的风化泥岩以及泥质粉砂岩厚度达到0.6~3.0米,土质较软,容易发生碎裂的现象。同时对施工现场的检测报告还说明了地下水位较高,平均可以达到-2.3米,非常不利于保持土层的稳定性与安全性,在这样的情况下,进行支护处理十分具有必要性。开展深基坑支护技术施工不仅可以大大提升边坡的稳定程度,还在一定程度上满足了变形控制的需求,这样也可以为施工现场周围的建筑物、管道以及道路的安全提供保障。
5.2支护方案选择
        通过对现场实际情况的分析,选择土钉墙支护结构进行施工,加固土体的同时还可以利用土体的自稳定能力,促进支护作用的有效发挥。这样的方案可以大大降低支护成本,相较于墙式支护结构该方案的的造价可以节约30%~60%。同时,土钉墙支护结构还具备施工工期短、操作便捷、稳定性强以及经济效益明显等优点,十分适合此次的工程建设项目。同时,为进一步提升土钉支护基坑支护的可行性,采用“计算分析软件FRWSv4.0”对该方案进行了可行性分析,从而最大限度地提升施工的实际效果。剖面形式应由周边的环境要素以及开挖深度确定,其中,放坡度为10度,土钉角为15度,直径为100mm。土钉间的水平间距为1200mm,选用100mm厚、强度为C20的混凝土板,内部设置为6@200钢筋网,另外为提升稳定性,再配有2根加强筋。
5.3施工技术工艺
        在实际施工的过程中,主要流程包括土方开挖、边坡修整、钻孔、注浆、混凝土喷射以及后期养护等具体环节。其中在进行钻孔的过程中,选用的是MGJ-50型回转式挖钻机。同时为进一步满足工程方案的具体需要,可以对钻孔机加以改造,并采用分层开挖的方式有效减少土坡暴露在外的时间。工程应用的是1Φ22、长度为8000mm的钢筋,在进行注浆的过程中应选用425#普通硅酸盐水泥,并将水灰的比例控制在0.45~0.5∶1。注浆的方法选用的是气压注浆法,在泥浆填满后缓缓将注浆管拔出,在此过程中不能留下气体。在进行锚固端的处理以及混凝土板墙的喷射时,应先在锚固端200mm处完成钢板焊接工作;其次,在锚钉两端以及钢板外侧焊接加强钢筋,提升土钉的整体性;最后再按照1∶2∶2的掺混比对水泥、中砂以及瓜米石头进行调配,适当加入凝结剂,进而确保混凝土的强度达到工程需求。在进行混凝土板墙的浇筑施工时,应先对接缝处余留松散碎片进行清理,并喷水使其湿润,喷水的时长应达到5~7天。而在基坑设置排水系统,需要先将水排放到沉沙井,再使其流入市政管网当中。同时,为提升工程建设的硬化程度与稳定性,在注浆完成后可以插入500mm长、直径60mm的UPVC排水管,在排水管内填充砾石并使得排水管可以向外延伸至混凝土板外墙的50~60mm处,进而为混凝土板水流去除提供条件。
结论:综上所述,随着基础建设的不断增加,土木工程也得到了快速发展,而其中深基坑施工的质量对土木工程整体施工质量起到了直接的影响。因此,在实际的工程建设中,应不断完善深基坑支护施工的质量,制定科学合理的施工方案,以确保深基坑施工的顺利进行。同时,在进行支护方案的选择时,应严格参考工程实际的参数标准,同时,相关人员也要不断提升自身的专业素质,为工程质量的提升奠定基础。
参考文献:
[1]韩小利.土木工程中深基坑支护施工技术的应用研究[J].住宅与房地产,2019(16):195.
[2]郑阶望.深基坑支护施工技术在土木工程中的应用研究[J].建材与装饰,2019(09):21-22.
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