岩土工程深基坑支护施工技术探讨

发表时间:2020/10/14   来源:《城镇建设》2020年第3卷20期   作者:莫志岩
[导读] 深基坑施工在我国建筑领域的应用范围越来越广,对基坑的支护要求也越来越高,逐渐朝着更深、结构更稳定、支护更持久的方向发展
        莫志岩
        四川省冶勘设计集团有限公司  四川成都 610000

        【摘要】深基坑施工在我国建筑领域的应用范围越来越广,对基坑的支护要求也越来越高,逐渐朝着更深、结构更稳定、支护更持久的方向发展。作为当前岩土工程的一项重点内容,深基坑工程对于建筑整体的稳定性起到着至关重要的作用。基于此,本文就重点对岩土工程深基坑支护的主要施工技术展开探讨,希望能为相关人士提供些许参考。
        【关键词】岩土工程;深基坑;支护;施工
        岩土工程中的深基坑施工近年来在我国得到了快速发展,并逐渐占据了重要位置,深基坑可能不仅有效节约了空间,增加了使用面积,也有助于增加建筑物的稳定性。为达到这一目的,就必须要采取更加高效、稳固的支护技术,确保深基坑的施工质量及工程稳定性、安全性。
一.深基坑支护准备阶段考虑的问题
(一)支护结构参数
        深基坑支护的相关参数和支护效果及安全度息息相关,这就需要分析支护结构的受力情况以及相关结构参数等。因此在施工前,需要通过勘察情况,了解场地的土地、含水率、粘聚力等情况,通过库伦公式及朗肯公式等,尽可能贴近实际情况,给出合理的参数,这对后续的施工以及竣工后的建筑质量都有着重要意义。
(二)基坑空间效应问题
        目前很多深基坑工程都是两端小、中间大的空间结构形式,这种空间安排很容易导致基坑失稳,影响其稳定性。因此深基坑工程不能只考量空间,还应根据实际情况,权衡空间和稳定性,设计出更加合理的空间平面结构,再配合适宜的支护结构,能够达到最佳的稳定效果。
(三)深基坑取样问题
        在深基坑支护前,应当对当地土地进行取样,对土地的各项物理性能进行全面分析,在此基础上才能设计出更加理想的支护结构。因此工程不能省去这一步骤,应当严格按照施工标准与规范的流程,对现场土地进行取样,确保所设计的支护结构能够满足实际情况。
二.岩土工程深基坑支护施工技术
(一)土钉支护施工
        这种深基坑支护技术是目前比较常见的,主要适用于基坑的周边存在地下管线,以及对建筑物的沉降及位移问题没有严格要求的情况。其支护原理类似于筋土挡墙内拉筋和土体之间的相互作用,土钉与土体产生摩阻力【1】。在土钉加筋的边坡中,存在主动区和被动区,这两个区域的土体和土钉产生的摩阻力是完全相反的方向,这样就能起到中和效应,起到了锚固作用(见图1)。

图1  土钉支护技术原理示意图

        深基坑土钉支护施工技术主要有以下几个要点:①开挖施工。土钉支护首先要进行土体开挖,避免对土地稳定性的影响,开挖量不宜过大,建议分步开挖,如果开挖导致了变形,应及时减少开挖深度。通常开挖深度在0.5m-2m的范围内【2】。选择分步开挖时,也应考虑达到宽度和长度,宽度至少为6m,长度应当在不破坏坡面稳定性的基础上,视工程实际情况而定。②面层的制作。土钉支护需要建立两个或三个面层,形成相互作用力的主动区和被动区。第一层需要考虑防止土体松弛,在插入土钉前后都可以施工。对于临时支护的区域,只需要制作一个层面,其厚度控制为0.5m-1.5m即可。对于永久性的支护结构,则应制作两到三层的面层,且面层厚度应当在1m-3m间。③工程排水。在施工过程中应当提前布置排水沟,通常排水沟是沿着坡顶挖设的,且在坡顶应有混凝土护面,这样能够防治渗水、在设计排水管道长度是,需要结合排水深度,以有效排除地下水。
(二)深层搅拌桩支护施工技术
        在深基坑支护工程中,深层搅拌桩是一种十分常见、频率较高的形式,主要方式是通过水泥搅拌柱来作为深基坑支护体系。这就需要水泥柱的结构整体性好、强度高,能够充分满足支护的要求。这种支护方式更加适合粉质黏土、饱和黏土以及淤泥质土等【3】。施工前应当根据工程的支护需求、当地的土体情况来设计桩体深度,通常桩体深度应为50-60m。深基坑采用深层搅拌桩的实用性好,还具有理想的防水效果,基本不会受到基坑开挖现场条件所限制,成本也相对较低,也就更受施工单位的欢迎。但这种形式也有自身的一些缺陷,比如抗压强度、抗拉强度都相对较小,所以在设计阶段就应当充分考虑这问题,通过水泥材料、柱体的深度、柱径等方面综合设计,尽可能增加强度。如果是对于强度要求特别高的大型深基坑支护工程,还是不建议采用这种结构。
(三)排桩支护施工
           这种深基坑支护的形式具有一个显著特点,就是可选择的类型较多,在支护施工时,可以根据场地地质、基坑空间等来安排适宜的排桩形式。可塑性强,不拘泥,更具使用价值。目前常见的排桩支护形式有连续排桩、组合式排桩、柱列式排桩等多种形式,见图2。这其中的柱列式支护形式适宜土地情况好、地下水位低的基坑支护场地,其原理类似于土拱的方式来实现加固,其桩体的形式常见有挖孔桩以及钻孔灌注桩这些类型。连续排式更加适合连续、密排布置的深基坑,这种基坑对于支护的要求高,连续排式的桩体密集,有效提高了支护性能。此种支护结构需要注意主体和主体之间要做好注浆防水,以防止渗水影响稳定性。也可采用做树根桩的方式来提高整体性【4】。但这种形式和柱列式有所不同,连续排式在软土中无法形成土拱。相比于前几种,组合式支护更加适合于软土地区,对于地下水较多、水位较高的地区也可以采用,常见的有如钻孔桩和水泥搅拌桩以及防渗墙组合额结构,组合的方案灵活,可结合具体的工程支护需要进行设计。
        深基坑支护施工技术并不唯一,在具体应用中还应结合实际情况进行综合设计。如果是基坑的深度不足6m,不能采用重力式的深层搅拌桩,可采取0.6m的密排钻孔桩和打入钢板桩结合,也可通过预制混凝土板桩等形式。支护施工后,务必要进行注浆,或是树根桩。对于基坑深度超过6m的深基坑,就可采用0.8-1m的钻孔桩,并在后期采用注浆或是假设搅拌桩来提升稳定性。

图2 几种常见的排桩支护形式
(四)提高深基坑支护质量的辅助措施
          首先应当加强检测,不仅包括基坑本身、边坡的变形观测,还要对周边建筑、地下管线的情况进行观测。最大程度减少对周边区域的影响。并对所观测的结果进行分析,实施跟踪工程的开展状况,强化对观测结果的偏差分析,比如施工时出现了超挖的情况,分析是否会对土体产生影响,如形变、沉降等,并制定补救措施。其次,每步工序完成后,需要先由质量审查人员进行检查,确保满足设计预期,才能进行接下来的施工。如果质检得到的相关参数和设计预期存在较大偏差,需要及时分析造成偏差的原因,如果是设计方面的问题,应当及时调整设计,以及接下来的施工方案。如果是施工方面的问题,是由施工单位导致,就需要施工单位尽可能调整,最大程度接近设计的参数范围。最后,在施工过程中,需要做好监督保证工作,务必要严格根据施工图纸以及规范的流程进行施工。保证每个参数都在设计的范围内,并有专人审核。开挖时,应当采用分层分段的形式,减少不必要的开挖工作,有效缩短开挖区域的无支撑时间,提高工程安全性,合理控制开挖力度,这也是保证施工质量的一项重点。
三、 结束语
        综上所述,岩土工程深基坑施工对于支护结构具有较高要求,支护施工不仅影响了地下空间,还关乎建筑的整体稳定性。因此,务必结合工程实际情况与支护要求,选择适宜的深基坑支护施工技术。现有的支护方案并不唯一,常见的有土钉支护、深层搅拌桩支护以及排桩支护等,无论选择哪种施工技术,都应严格根据施工方案与规范的流程进行施工,并加强施工跟踪监测,确保满足预期设计要求,打造出安全稳定、质量过硬的深基坑支护工程。
参考文献
[1]郑家全. 刍议建筑施工中的深基坑支护技术[J]. 四川水泥,2020,(09):159+161.
[2]陆华双. 浅谈高层建筑深基坑支护施工过程的控制要点[J]. 智能城市,2020,6(16):141-142.
[3]王宏杰. 岩土工程深基坑支护施工主要问题及对策[J]. 世界有色金属,2019,(20):258+260.
[4]曹日. 建筑工程施工中深基坑支护的施工技术探讨[J]. 河南建材,2020,(01):95.
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