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摘要:随着我国现代化建设的逐步加快,基础建设的逐步完善,超高层建(构)筑越来越多,各类建筑物的地下部分所占空间越来越大,埋置深度越来越深。超高层建筑的建设和轨道交通的大力发展,也使得基坑越来越深、越来越大、条件越来越复杂,带来了一系列的基坑工程安全与周边环境保护问题。
关键词:深基坑;环境;支护结构;支撑
近几年来,伴随着超高层建筑和地下轨道的发展,地下工程向更深空间发展,出现了更深、更大、条件更复杂的基坑工程。基坑工程的现状主要表现为以下四个方面:
1、深基坑离周边建筑距离越来越近:由于城市的改造与开发,特别是在中心城区,基坑四周往往紧贴各种建筑物,如轨道交通设施、地下管线、隧道、历史保护建筑、老式居民住宅、大型建筑物等,在设计或施工过程中,稍有不当,都有可能会对周围的建(构)筑造成破坏。
2、基坑工程越来越深:随着超高层建筑的建设以及地下多层轨道交通的开发,基坑越来越深,对基坑的设计与施工的要求越来越严苛。
3、基坑的规模与尺寸越来越大:这类基坑在支护结构的设计、施工中,尤其是基坑支护体系的布置、支护结构的变形控制均有相当的难度。
4、施工场地越来越紧凑:市区大规模的改造与开发,特别是城中村的改造和开发,以及地铁的建设,由于施工区域与四周已有建筑相邻,场地可用空间狭小,大大的增加了施工难度。随着地下空间的开发和埋设深度的加大,基坑工程的施工要求越来越高,相应的,基坑工程施工的危险性越来越高,安全性更加应受到重视。
基坑工程存在的安全质量问题类型很多,成因也较为复杂。基坑周围的水土压力以及四周边坑边的堆载,可能使基坑支护结构发生破坏,支护结构的布置和类型不同,破坏形式也会有差异。基坑围护结构的渗透可能会引起流土(砂)和突涌,造成地基与基坑的破坏。围护结构变形过大及地下水流失,会引起周围土体的沉降,导致建筑物及地下管线的破坏。基坑在施工过程中常见的问题主要有以下三个方面:
1、基坑周边环境破坏
在基坑工程施工过程中,因为基坑降水和土方开挖都会对周围土体有不同程度的扰动,会造成周围地表不均匀下沉,从而影响四周建(构)筑物和地下管线的正常使用,严重者会造成路面开裂、管道断裂、邻近建筑物沉降、倾斜。
引起周围地表沉降的因素有:基坑支护结构的变形、失稳,周边土体滑动;基坑底部土体的回弹、隆起;井点降水引起的地层固结;坑边堆载过大导致基坑变形;抽水造成砂土损失、管涌流砂等。
因此如何减小基坑施工引起的地面沉降已成为急需解决的问题。
2、深基坑支护体系破坏:
基坑围护体系折断:现场施工时盲目抢进度,挖土过程中未边支撑边挖土,造成超量开挖,使围护体系缺少大量设计上必须的支撑,或者由于施工单位未按图施工,开挖过程中减少了支撑数量,导致支撑体系应力过大而折断或支撑轴力过大而破坏或产生大变形,导致基坑支撑体系折断,基坑坍塌。
基坑围护踢脚破坏:由于基坑围护墙体插入到基坑底部土体中的深度不够,同时由于基坑底部土体的强度又较低,从而导致围护墙体底部向基坑内发生较大的变形,同时引起坑内土体隆起。表现为:土方开挖放坡较陡,导致滑坡。
坑内滑坡导致基坑内撑失稳:在火车站、地铁车站等长条形基坑内区放坡挖土时,当放坡坡度较陡、或者施工过程中下雨等原因,可能会引起的滑坡,造成坑内先期施工的支撑及立柱被冲毁,从而导致基坑破坏。
3、土体渗透破坏:
1)基坑壁流土破坏
基坑支护桩之间存在缝隙,基坑周围土体中地下水会向缝隙部位集中渗流,土体中的颗粒随水流一同带出,造成渗流破坏。尤其是基坑周围土体为砂土、粉砂土或者其他的透水性较好的土体,当基坑四周围护结构的止水效果不好而存在渗透点时,基坑周围土中的水会通过渗透点流出,水中夹带砂粒涌入基坑,导致四周地面塌陷。
2)基坑底突涌破坏
当基坑土体中存在承压水水时,施工过程中降水不当或者是未及时进行降水而挖除了承压水上方的土体,当承压水水头压力大于上部土方荷载时,基底以下承压水会冲破基坑底部土层,造成基坑底部发生突涌破坏。
以上基坑工程的安全问题,只是从某一种形式上表现了基坑破坏,反映了建筑深基坑工程施工安全严峻的隐忧,而实际上基坑工程事故发生的原因往往是多方面的,具有复杂性,基坑工程事故的表现形式也往往具有多样性,我们应规范深基坑工程施工安全行为,避免乃至杜绝重大伤亡事故,确保财产和人员安全。
针对深基坑施工中常见的问题,我们在基坑施工时,应采取相应的措施,避免基坑事故的发生,防患于未然。
1、基坑周边环境的破坏
在基坑施工前,应对基坑周边进行现场勘查和施工环境调查。在已有的技术文件和资料的基础上,根据设计和施工要求初步判定需要补充查明的地下埋藏物及周边环境条件,进行现场勘查和环境调查。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆勘查和调查的范围应超过基坑开挖边线之外,且不小于基坑深度的2倍。
调查时,首先要查明周边既有建筑物的高度、结构类型、基础形式、尺寸、埋深、地基处理和建成时间、沉降变形、损坏和维修等情况。其次,还应对基坑周边的管线进行调查,查明各类地下管线的分布、使用情况及对施工震动和变形的承受能力,地面和地下贮水、输水等用水设施的渗漏情况及其对基坑工程的影响程度。当临近场地有进行地下水抽降时,应查明降水深度、范围和降水时间,以及降水对基坑周围土的影响。
基坑周边环境调查的目的,是对基坑周边环境的一个了解,从而采取有效措施,减小基坑施工时周边环境和基坑工程的相互影响,确保基坑和周边建筑物的安全,防止事故发生。
2、基坑支护体系的破坏
基坑工程的最基本作用是为了给基坑土方开挖和地下结构工程的作业施工创造安全的条件,并控制土方开挖和地下结构工程施工对周围环境可能造成的不利影响。随着高层、超高层建筑和城市地下工程的开发利用,基坑工程的开挖越来越深,面积越来越大,基坑围护结构的施工越来越复杂。
基坑支护工程施工前,技术人员应熟悉工程所在地的地质资料及周边环境,熟悉设计图纸并进行图纸会审,另外,应检查降排水系统,保证系统正常工作。支护体系和土方开挖应同步施工并紧密配合,坚持分层分段开挖和分层分段支护的施工原则。土方开挖的顺序和具体开挖的方法必须与设计相一致,并遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则,减少开挖过程中土体的扰动范围,缩短基坑开挖卸荷后无支撑的暴露时间,对称开挖,均衡开挖。很多工程实例证明,不同的开挖顺序,所导致的支护结构的变形也不同,不合理的开挖顺序会增加支护体系的位移,甚至出现基坑事故。
施工过程中要加强基坑监测,监测工作是基坑支护结构安全的眼睛。通过对监测数据的整理和分析,可以及时的了解基坑的变形情况,掌握土方开挖对周边造成的沉降影响和对地下管线造成的变形。通过分析影响程度,根据现场实际情况及时调整施工方案,更加有效的指导施工。因此,要求现场变形观测的数据必须及时、准确、可靠,要求变形观测人员严格按照方案及规范进行测量,保证观测数据完整性和可靠性。如果在实际测量中发现异常情况,应立即汇报并采取相应的措施,防止进一步恶化。
3、土体渗透破坏
1)改善土体的渗透性能
基坑工程中,改善土体渗透性能主要是增强土体颗粒之间的胶结能力,通过灌浆或者高压注浆的方式将粘结材料注入需要处理的土体中,可同时提高土体的强度和抗渗性。针对渗流场中容易产生渗透力集中的薄弱部位,进行局部处理,可以既保证工程的安全性,同时又兼顾工程的经济效益。
2)合理设计止水帷幕或地连墙
根据工程需要,在基坑四周设置止水帷幕或地连墙,土体中的地下水无法穿透止水帷幕和地连墙,从而避免了渗透破坏。
3)基坑降水
在土方开挖之前,沿基坑四周设置降水井点,降低基坑及四周的地下水位,保证地下水处于基坑底以下不小于0.5m。由于降水会造成周围土体沉降,若基坑周围环境对沉降要求较高时,应根据现场实际情况确定是否可采用基坑降水。
基坑施工过程中,应加强基坑观测,当发现基坑中有渗透破坏的迹象或已出现渗透破坏后,应该及时采取措施进行封堵,并增加坑内被动区土压力,控制泥砂外流。
结束语
基坑工程作为一个临时工程,虽然工程周期较短,但存在较大的危险性。无论是在勘察、设计还是施工阶段,均应认真对待,严格遵循相应的国家规范及技术标准。尤其是在施工阶段,应该编制详细的专项施工方案,合理组织施工,过程中加强观测及检测,保证基坑安全。
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论文作者:梅冬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/3
标签:基坑论文; 工程论文; 土方论文; 结构论文; 地下论文; 深基坑论文; 过程中论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;