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摘要:随着我国城市的发展和扩大,高层建筑拔地而起,对基础设施建设事业也提出了更高的要求,因此更加高效的利用地下空间来为地上服务也就成为了城市建设规划的重要课题,深基坑施工也成为土木工程建设中必须掌握的技术。由于深基坑施工所涉及的技术种类较多、范围较广,因此在建筑工程施工的过程当中,着重研究深基坑施工需要注意的问题,对提升深基坑施工的速度与质量有着重大意义。
关键词:建筑工程;深基坑;基础施工
引言
随着我国经济建设的飞速发展,各个城市的大型和超高层建筑不断涌现,近年来基坑施工更呈现出高层建筑密度愈来愈大、基坑越来越深、规模越来越大、地质条件愈来愈复杂、施工条件愈来愈苛刻等特点。鉴于虽然深基坑围护系统属于临时措施,但施工综合性很强,对后续的基坑开挖及整个工程的安全顺利进行至关重要,同时深基坑施工对总体工程造价和工期均有直接影响,加深对深基坑工程的认识、把控好深基坑的施工程序和要点,从而确保深基坑的安全使用还是十分重要。
1 深基坑工程的特点
深基坑工程一般指开挖深度超过5m之上(包括 5m),面积一般认为大于20m 2 基坑工程即可认为深基坑,对地质条件较差地区软弱土层开挖深度大于4m的、或者基坑的深度虽没有超过5m(一般需大于 3m),但是基坑的地质条件相对较差、地下管线以及周围自然环境非常复杂的工程也往往列入如深基坑工程范畴。概括的讲深基坑特点:
①支护体系属重要的临时工程,相对永久工程而言,从经济角度考虑设计时安全贮备考虑较小,施工风险相对高;
②基坑的区域性较强,主要是各施工地区的地质条件的多样性和复杂性,决定了基坑施工的区域性的特点;
③基坑施工的特殊性,除地质条件外,每个基坑周边的施工条件均是不一样的,周边需要保护的建筑物和构筑物多种多样,这也决定了每个基坑的设计和施工均是唯一的;
④基坑施工的综合性,不仅在设计阶段需要结构工程和岩土工程的密切配合,还涉及到基坑周边环境(包括基坑周边深层土的位移检测、周边建筑物及重要管线等构筑物的位移沉降检测及围护支撑轴力的检测)等为主的监测检测技术、还与土方开挖、支护施工等为主的施工技术等密切相关;
⑤基坑施工的系统性,基坑的施工不仅与基坑支护系统密切相关,同时与挖土的施工组织密切相关,一个成功基坑的施工,不仅需要安全的围护(支护)设计和施工,也离不开科学合理的挖土施工组织。不合理的土方开挖不仅会造成围护桩整体变形、支撑开裂甚至造成整个体系的失稳和倒塌,对工程的损害是非常大的。综上,基坑施工是一项综合性很强的系统工程,深基坑工程的区域性强、有它的独特性,具有很强的时空效应与环境效应,虽然属临时结构,但其重要性不言而喻。
2 深基坑工程建设现存的问题
2.1 支护结构整体失稳
在松软的地层环境中,当基坑平面范围较广,就容易致使作为支护结构的板桩墙插入深度达不到预期标准,或者在施工时其对接处的几何形状和相互连接情况达不到要求,使得受力支撑位置不恰当,支撑与围檩系统结合不够牢固,板桩墙产生位移过大,墙体就会发生前倾或后仰,导致基坑外土体大滑坡,支护结构系统整体被破坏而失稳。
2.2 基坑土体隆起
在软弱的粘性土层中开挖基坑时,基坑内的土体被不断地挖走,板桩墙内外土面的高差等于墙外在基坑开挖水平面上作用了附加荷载。随着挖深程度的增大,水平面的荷载也会随之增加。这时,如果墙体入土深度不足以支撑荷载,就会导致基坑内土体大量隆起的同时基坑外土体过量沉陷,支撑系统需要负担的力量剧增,导致支护结构因为整体失稳而被破坏。
2.3 管涌及流砂流土
含水砂层中存在基坑支护结构,在基坑开挖过程中,板桩墙内外会形成一定的水头差,当动水压力的渗流速度过大,超过临界流速,或者水力梯度过强以致于超过临界梯度时,就会引起管涌和流砂的现象。本应该存在于基坑底部或者墙体外面的大量的砂随着地下水的涌上而被冲入基坑,导致基坑平面发生塌陷,同时也会使墙体因为受力不稳产生偏移,进而引起整个支护系统的崩溃。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆还有时开挖面下有薄不透水层,而其下是一层有承压水头的砂层,当薄不透水层无法抵挡水头产生的压力,就会在渗流作用下被切割成小块脱离原有的为之而形成流土,这也会造成支护结构的崩坍破坏和不稳定。
2.4 支撑强度不够或者刚性欠佳
当设计的支撑间距过大或者数量太少、强度不足或者刚度不够的时候,在较大的侧向土压力作用下,就会发生支撑结构被破坏或者被压屈,进而引起板桩墙发生过度形变而导致支护结构不能够起到相应的支撑作用。
2.5 墙体遭到破坏
如果墙体的强度不够或连接结构没有设计妥当,那么其在土压力和水压力的作用下,产生的最大弯矩就会超过墙体的抗弯强度,从而导致墙体遭到强度上的破坏。
2.6 支护结构平面变形大于可承受限度
由于支护结构平面变形超过上限,或是因为降水而造成周围土体滑坡沉降,会使基坑外围的土体发生垂直或者水平的位移。有时,这种变形即使没有对支护结构本身带来直接影响,也会对邻近建筑物或地下管线产生不利的影响,造成建筑物下沉、倾斜、开裂,造成上、下水管、煤气管、供电和通讯电缆变形、张紧或断裂等等一系列不稳定的问题。
3 建筑工程深基坑施工中注意要点
在建筑工程深基坑施工的过程中,深基坑工程的土方开挖与深基坑工程的支护施工是建筑工程深基坑施工中需要注意的两大内容。从近年基坑安全事故统计分析,基坑设计方案考虑不周和基坑施工质量问题造成的安全事故占总的基坑安全事故的比率约为 80%。具体的可从设计、施工、监测、质量监督、应急等环节加强控制。
3.1 深基坑设计阶段注意要点
设计是施工的的指导,在设计单位编制科学、经济、可靠的支护方案前,必须对基坑周边的施工环境进行考察,确定需重点保护的建筑物和构筑物,对基坑周边 2~3 倍于基坑深度范围内的所有管线进行调查,如市政雨、污水管网,自来水管线、煤气管线、电力、通讯电缆等逐一调查并在图纸上表明相对位置。当然对基坑影响范围内进行地质勘测是必不可少的,勘探点的距离一般在 15~30m,若地质条件复杂,可适当加密,对获取的土体取芯进行物理性能和抗剪强度指标的实验,其中的地下水、土的渗透性和流沙层标高位置厚度等信息也必不可少。只有获取详细的地质资料和周边环境资料,设计才更有针对性和指导性。除了在设计中详细说明基坑支护体系的结构做法,在设计说明中对土方开挖、监测范围、临界报警、应急措施等提出详细要求,这些都是指导基坑施工的重要依据。
3.2 深基坑施工管理方面注意要点
深基坑的施工环节是深基坑施工的重中之重,管理的重点放在确保支护施工(还包含电梯基坑等坑中坑的围护)的质量和科学组织土方开挖方面。
3.2.1 按规定审核和报批挖土方案
在建筑工程深基坑的土方开挖之前,施工单位技术管理部门编制土方挖掘的施工组织与施工方案,经监理单位总监审批后,该方案还须经过政府监管部门组织的专家会审,通过后方能真正成为挖土施工的指导性文件。
3.2.2 加强对开挖变形的预防
首先要采取措施防止深基坑工程在土方被开挖后,坑内的土体回弹变形的力度过大。其中最有效的措施是减少深基坑土体中有效应力变化与土体的变化时间。水对基坑开挖的影响很大,可采取基坑周边场地硬化设排水沟集中排水、基坑降水或设置坑内临时集水坑进行抽排、外围支护采用水泥搅拌桩或高压旋喷桩止水帷幕等措施防止深基坑地基被水侵蚀。在土方挖到设计标高的时候:①要加快施工进度利用混凝土浇筑垫层对坑底土体进行稳定;②要采取措施配合建筑工程深基坑中支护结构的施工,为了减少支护结构在挖土过程中的受力与变形,要采取均衡、分层、对称以及分块的手段进行深基坑土方的挖掘。
3.2.3 确保开挖方案对现场施工的指导作用
当前开挖方案确定的开挖方式主要有:盆式挖土、中心岛式挖土、放坡挖土以及逆作式挖土。每种开挖方式均有其特点和局限性,现场施工均需严格按审批挖土方案进行,均须坚持先撑后挖、开槽支撑、严禁超挖以及分层开挖等原则。
4 结束语
深基坑建设是当前建筑工程施工中最主要的建筑施工之一,一旦深基坑工程出现质量等问题,对整个建筑工程的施工过程都会产生不容忽视的负面影响。因此,在建筑工程施工之前,务必要做好深基坑周边环境的勘探和隐患排查工作工程,以保证工程的顺利高效进行。
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论文作者:王科竣
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/8
标签:基坑论文; 深基坑论文; 土方论文; 结构论文; 工程论文; 墙体论文; 建筑工程论文; 《基层建设》2016年11期论文;