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摘要:随着人类文明的进步,社会的发展,城市化进程的加快,城市的建筑开始向高层、超高层和深层的地下空间发展,基坑支护技术因其技术的综合性和复杂性而成为地基基础领域的突出的技术问题,受到相关领域众多专家学者和工程技术人员的普遍重视,并逐步发展成为一门专门的学科。本文就基坑支护的施工技术进行简要分析,为今后建筑行业的发展提供参考和借鉴。
关键词:建筑工程深基坑支护
引言
深基坑开挖与支护技术是基础和地下工程施工中的一个传统课题.也是一个综合性的岩土工程难题,涉及工程地质、水文地质、工程结构、施工工艺和施工管理。随着城市居住空间的发展,高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现.对基坑工程的要求越来越高。出现的问题也越来越多,促使工程技术人员以新的眼光去审视这一古老课题,使许多新的经验和理论的研究方法得以出现和成熟。在我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下,全国工程建设亦突飞猛进,高层建筑如雨后春笋般迅速发展,促进了建筑科学技术的进步和施工技术、施工机械和建筑材料的更新与发展。为了保证建筑物的稳定性,建筑基础必须满足地下埋深嵌固的要求。建筑高度越高,其埋置深度也就越深,对基坑工程的要求越来越高,随之出现的问题也越来越多,这给建筑施工、特别是城市中心区的建筑施工带来了很大的困难。
1.深基坑和深基坑支护技术的简介
1.1深基坑的概念:
通常情况下,深基坑是指开挖深度≥5m或者地下室层数≥3层的基坑开挖项目即为深基坑工程。另外对一些地下管线、周边环境、地质条件较复杂的基坑开挖项目,尽管开挖深度小于5m并且地下层数小于3层也被认为是深基坑。相应的,深基坑施工即是指在符合上述条件的情况下进行的土方开挖、支护、降水工程等工作内容。
1.2深基坑支护技术的概念:
深基坑支护技术是一种古老而具有时代特点的技术课题,是通过采取对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护等措施,保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全的施工技术,目前已经广泛地应用于建筑施工领域。
2.深基坑支护技术的特点
2.1临时性
基坑支护结构大多为临时性结构,其作用仅是在基坑开挖和地下结构施工期间保证基坑周边既有建筑物、道路、地下管线等环境的安全和本工程地下结构施工的顺利进行,其有效使用期一般在1-3年左右。作为临时性结构,其重要性容易被忽视,安全隐患较大,应引起足够重视。
2.2技术综合性
基坑支护技术是岩土力学问题与结构力学问题的结合,受水温、地质、施工技术和方法等因素的影响很大,因此,对从事基坑支护工程的人员的综合业务知识水平要求较高。
2.3不确定性
基坑支护工程受场区地质情况、周边建筑和地下设施的影响很大,而往往这些情况在支护结构设计、施工和基坑开挖前很难准确查明,给支护结构方案的制定和设计施工带来了很大难度。
3.我国建筑工程中深基坑支护技术发展的现状及趋势
近年来我国城镇化进程加快,人们对居住环境的要求越来越高,伴随而来的问题是土地资源越来越少,住房日益紧张,导致建筑物越来越高,基础埋深也越来越深。为了保证建筑物的稳定性,建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求。深基坑支护技术发展的现状及发展趋势如下:
3.1基坑向着大深度、大面积方向发展,周边环境更加复杂,基坑开挖与支护的难度愈来愈大。
3.2基坑支护技术向着既挡土又防渗、经济环保、绿色施工的综合技术发展。
3.3基坑支护设计计算方法和计算机在基坑支护领域的应用得到了充分发展并且日趋完善,基坑支护设计计算方法由传统的极限平衡理论发展到弹性杆系有限元法。
4.建筑工程中深基坑支护施工技术
4.1预应力锚杆支护技术
预应力锚杆支护技术是将拉力传递到稳定岩层或土体的锚固体系,其主动地加固深基坑工程中的岩土并加强其稳定性。锚杆作为主要工具,其一端与岩土体或结构物相连,另一端锚固在岩土体内,并且施加相应程度的预应力。以承受岩土压力、水压力和抗浮、抗倾覆等所产生的结构应力,用以维护岩土体或结构物的稳定。
预应力锚杆施工技术是根据设计要求,首先在土层中钻出一定深度和直径的钻孔,然后放入预应力筋(钢绞线、精轧螺纹钢筋或一般螺纹钢筋),再注入水泥浆或水泥砂浆,充满锚固段内的空腔,待浆体强度大于15.MPa后,借助于张拉预应力筋,利用其传递给土层,并能有效地限制结构物与土体的位移,以保证结构物和土体的稳定。
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预应力锚杆施工技术广泛应用于各类岩土体加固工程,如:隧道与地下洞室的加固、岩土边坡加固、深基坑支护、混凝土坝体加固、结构抗浮或抗倾覆及各种结构物稳定和锚固等。
4.2复合土钉墙支护技术
土钉墙支护技术是一种原位土体加固技术,由原位土体、设置在土体中的土钉与喷射混凝土面层组成,其支护结构由土钉和面层两部分组成,20世纪90年代以来,该技术在我国已成功应用于非软土场地基坑支护,基坑支护深度已突破20m。
其工作原理就是通过土钉、墙面与原状土三者共同作用,形成以主动制约机制为基础的复合体,提高边坡土体的结构强度和抗变形能力,减小土体侧向变形,增强整体稳定性。复合土钉墙的工作机理因其构成要素的复合性而具有多重性的特点:截水作用于支护作用相结合;浅部土体加固与深部锚拉作用相结合;挖后支挡与超前支护相结合,局部稳定与整体稳定相结合。
复合土钉墙支护具有轻型、复合、机动灵活、针对性强、适用范围广、支护能力强的特点,可作超前支护,并兼备支护、截水等效果。复合土钉墙支护技术可用于回填土、淤泥土、黏性土、砂土、粉土等常见土层,施工时可不降水;在工程规模上,深度16m以内的基坑均可根据具体条件,灵活、合理使用。
此外,在该技术的施工过程中,应注意以下几点:一是控制钻机的参数,将钻进的速度控制在一定的范围内,防止埋钻、塌孔、掉块等问题的出现,一旦钻孔过程中出现这些现象,应立即处理,处理完后方可重新钻孔;此外钻杆拔出来以后,需要立即将土钉插入相对应的孔里,按照具体的注浆操作过程施工。在土钉插入的过程中,必须要按具体的技术标准组装施工,插到规定位置务必将误差控制在允许的范围内。
4.3型钢水泥土复合搅拌技术
型钢水泥土复合搅拌技术,又称SMW工法,也被称为加筋水泥地下连续墙工法,它是在一排相互连续搭接的水泥土桩中插入加强芯材(H型钢)的一种地下连续墙施工技术。其支护结构同时具有抵抗侧向土、水压力和阻止地下水渗漏的功能,主要用于深基坑支护。
其工作原理:由于水泥土搅拌桩作为围护结构无法承受较大的弯矩和剪力,通过在水泥土连续墙中插入H型钢或工字钢等型钢形成复合墙体,从而改善墙体受力性能。型钢主要用来承受弯矩和剪力,水泥土主要用来防渗、同时对型钢还有围箍作用。
型钢水泥土复合搅拌桩支护技术可在黏性土、粉土、砂砾土中使用,目前国内主要在软土地区有成功应用。该技术目前可在开挖深度15m以下的基坑围护工程中应用。
4.4组合内支撑技术
组合内支撑技术是建筑基坑支护的一项新技术,它是在混凝土内支撑技术的基础上发展起来的一种支撑结构体系,主要利用组合式钢结构构件截面灵活可变、加工方便等优点。
组合内支撑技术适用于周围建筑物密集,相邻建筑物基础埋深较大,周围图纸情况复杂,施工场地狭小,软土场地等深大基坑。
4.5高边坡防护技术
影响边坡稳定的因素可分为内在因素和外在因素,其中内在因素主要包括边坡体本身的几何构形、坡体地址材料的力学特性、地下水等;外在因素主要包括人为、地震、降水等的影响。高边坡失稳是内在因素和外在因素共同作用的结果。
高边坡防护的总体原则是适应性和协调性,充分利用自然界自身的稳定条件,改造不稳定部分,使边坡长期处于稳定状态。其具体遵循:
4.5.1高边坡由于坡高较高,宜设置多个台阶。
4.5.2对于需要加固的高边坡,应以预应力锚杆为主,也可根据实际情况与土钉、挡墙、抗滑桩结合使用。
4.5.3对于需开挖和锚固的高边坡,应遵循“边开挖、边锚固、边防护” 的原则。
4.5.4在条件许可的情况下,宜尽量采用格构或其他有利于生态环境和美化的护面措施。
4.5.5根据边坡的安全等级,宜建立高边坡信息化监测系统,根据其监测信息,评估边坡的稳定性并调整其防护的措施。
4.6地下连续桩
在深基坑支护中,地下连续桩不是很常用,主要是它需要资金多,后期处理比较复杂,需要大量人力和物力。在实际深基坑支护技术中,各种方式都有一定的可行和实用性。由于他们的特点和优势,成为了工程的关键技术,对工程起重大推动作用。支护技术的提高保证了建筑的安全与稳定性,基础施工的承重方面得到发展。另外,深基坑支护水平的提高,满足基础施工要求的同时也促进工程整体质量提高,进而促进建筑业的发展。
结语
随着我国城市化进程的加快,城市高楼是建筑的方向,同时地下空间得到发展利用。深基坑支护是岩士工程中新的领域,由于地质的复杂性、受力状态的多变性、结构型式的多样性,构成了其自身的特殊性,给深基础工程领域带来了新课题,这就要求相关人员在施工过程中结合实际情况,严格按照相关的施工技术规范,同时通过防治地下水、加强监测、检测等措施,更有效的保证工程施工质量、施工人员和周围环境的安全。相信随着科学技术的飞速发展和计算机的应用,依靠工程界、学术界的共同努力.在深基坑支护技术方面一定会出现新的突破。
参考文献
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[3]宋玉峰.浅谈建筑工程中的深基坑支护施工技术[J].黑龙江科技信息,2013(03):275.
论文作者:郭富珍,常品霞
论文发表刊物:《防护工程》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/31
标签:基坑论文; 技术论文; 深基坑论文; 结构论文; 工程论文; 地下论文; 预应力论文; 《防护工程》2017年第14期论文;