深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学,也是建筑基础工程施工中的难点和重点,它的成败不仅对工程的造价、质量和工期有着重大的影响,而且对周围的建、构筑物等的影响同样不可忽视。
1深基坑相关的定义 1.1深基坑
当建筑物由于构建需要,比如要在地下设置地下室或者地下建筑时,往往要在建筑物的下面按设计挖一个坑,用来修建地下构筑物,所挖的这个坑就叫基坑。基坑由于四面临空,安全性能低,施工者通常会在基坑四周进行支护,以保证施工安全和修筑。因为不同的建筑设计需要不同,基坑的大小、深度有所差别,支护的要求也随着各不相同。在安全技术标准中规定,基坑深度超过2米的,就需要进行支护加固措施。一般把开挖深度超过10米的基坑称为深基坑。深度超过10米的基坑在支护上难度更大,危险指数更高,根据基坑的安全系数划分等级作出相关定义,其中较为全面的对深基坑的定义即:建设部建质200987号文件关于印发《危险性较大得分不分项工程安全管理办法的通知》中规定:一般深基坑是指开挖深度超过5米(包含5米)或地下室三层以上(包含三层),或深度未超过5米,单地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。
1.2深基坑支护
深基坑支护,它是指为了保证地下结构施工及周边环境的安全,对深基坑侧壁及周边环境采用的支档、加固及保护措施。深基坑支护体系是临时结构,安全储备较小,具有较大的风险性,基坑工程施工过程中应随时进行检测,并有相应的应急措施,一旦施工过程出现危险,便于及时抢救。深基坑支护结构因其只在建设中起作用,在地下施工完结后不再需要。
2.深基坑支护技术要求
2.1深基坑支护的基本要求是:要有先进的技术,可靠的受力,简单的结构,基坑围护体系能真正起到挡土挡水的作用,基坑四周边坡的稳定性得到确保;基坑周围的建筑物、地下管线和道路等都不会受到影响,在工程施工期间,不会出现土体的变形、沉陷、坍塌或位移,而造成危害;基础施工在通过降水、排水、
截水等一系列措施,能在地下水位以上进行;要保护环境,经济要合理,施工安全得以确保。
2.2施工监测内容:要通过预应力锚杆对支护结构水平位移及坡顶沉降、地下水位、邻近建筑物和道路的水平位移进行监测。在进行深基坑支护的施工时期,要保持一天一次检测,在坑开挖施工完毕后,且变形逐渐减少时,方可适当的将监测次数减少,但不能完全不进行检测,要直到支护完成其工作为止。在开挖的过程中,基坑顶部的侧向位移相比当时的开挖深度,若其比值大于2%-5%数值时,此时就需要加强观察,并及时采取相应措施用于支护的加固。
3.基坑支护的施工技术 3.1施工准备
施工前,应对基坑开挖深度、场地标高进行复核,调查周边建筑物基础类型及埋深、周边道路管线埋设等资料,施工期间若发现施工工况、场地布置、地质条件与勘察报告及设计不符,应及时通知设计进行相应调整。
3.2支护桩的施工
支护桩可采用人工挖孔桩,钢筋混凝土护壁。例如灌注桩土方开挖形式,用电动葫芦和吊桶运输。这个过程要严格控制成孔、清孔,钢筋笼的制作、安放,混凝土配制、灌注等工序过程的质量标准,以确保成桩的质量。
3.3锚杆的施工
锚杆是一种新型承拉杆件,它的一端与结构物或挡土墙桩联结,另一端锚固于地基岩石中,利用岩石与锚杆不能与锚固力来承受各种向外倾覆力。基坑开挖至锚杆标高后,施工土层锚杆,进行钻孔、制作锚头、穿锚索、注浆,注浆材料为水泥砂浆及水泥浆。注浆后,安装钢腰梁、钢台座、钢垫板,穿外锚具,然后张拉锚固。然后在现场进行锚杆试验,满足设计要求后方可结束。
3.4土方开挖
土方开挖量大,尘土会影响到居民的生活,因此要采用分层开挖,一边挖一边运,配合人工清土。挖土的速度要根据围护监测结果的变化而变化,如果有异常,立即停止,并且查出原因,立即采取相应的措施,然后才可继续施工。
3.5深基坑周围土体止水
在地下水位较高的地区,地下水对深基坑工程施工带来的危险程度是相当高的。地下水的来源一般为上层滞水、潜水、承压水、雨水及基坑周围的渗漏管道水,由于水的来源复杂,枯水期和丰水期水位变化的影响,在制定止水方案时应从深基坑工程的防水、降水和排水3个方面考虑,根据地质勘察部门提供的地质资料,深入分析地下水的成因,了解深基坑周围环境,对周边有建筑基坑,宜采用以堵为主,抽水为辅,否则会导致基坑周围土体与水体的流失,使建筑物不均匀沉陷,甚至发生坑底流沙、管涌等现象,增大了处理难度,拖延了工期,反之,以降水为主。
4.建筑深基坑支护施工中的质量控制 4.1土方开挖的控制
基坑开挖的基本原则:开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖。基坑开挖能否利用好现场的条件进行有效的组织管理和计划安排,对施工的质量、安全、进度、造价等都起着非常大的影响。总之,严禁在施工中任意更改方案,盲目施工。由于基坑面积较大,基坑开挖时,必须分层分段开挖,还要减少每步开挖后未支撑前基坑暴露时间,基坑底面暴露时间过长也会导致基坑的事故发生。基坑边壁严禁出现超挖或边壁土体松动,如有异常应采取措施放慢施工速度,待恢复正常后继续施工。
4.2土钉支护的施工质量控制
土钉支护的工作原理是通过土钉与土体的相互作用,使加固的边坡成为具有整体性和稳定性的土体。在土体变形过程中,既受拉力又受弯,因此保证土钉的设计强度和满足设计抗拉力就显得尤为重要。首先,施工中要求成孔工人在每个孔口都标明实际深度,根据钻机总长计算孔深,符合要求后方可同意终孔;其次,土钉成孔前按设计要求在作业面上定出孔位并做标记和编号;再次,对于土钉拉拔力的确认,最关键的是要进行拉拔试验,还要控制好注浆量和注浆力,试验应由有资质的第三方进行,保证能够满足设计要求的抗拉拔力;第四,浆液的水灰比严格按设计要求控制,外加剂品种及掺量也要按设计要求并经试验确定。对于每天注浆要按设计要求制作试块,注浆采用重力方法进行以注满为止,在初凝前补浆1~2 次。
4.3基坑支护的监测
为了能够更好的指挥现场的施工,就必须通过检测对支护体系的受力状况进行及时地了解。基坑支护的监测不仅要对基坑支护的整个体系进行检测,而且还要对周围环境进行监测。这样有利于对基坑周围支护的稳定状态及周边土体的变化进行更好的掌握,而且对于施工对周围地位的房屋建筑、地下管线、道路等的影响状况能够更好的了解,从而实现信息化施工,使得基坑施工和环境安全得以确保。基坑支护检测是需要专业人员来进行的,定时对基坑施工进行监测,并及时将监测资料反馈给有关单位,便于他们进行及时地分析。在监测数据出现异常、位移(速率)较大或挖土等关键工况时应加密监测频率,并对监测数据进行分析。
5.结束语
深基坑支护工程作为一项临时性建筑,没有被业主、施工单位等所重视,他们往往为了节省施工投资额度、降低施工成本和减少施工工期,置深基坑支护施工的重要性、复杂性和风险性而不顾,从而导致建筑的深基坑施工工程安全事故时有发生。因此,为了保障基坑工程、地下管线、道路等的安全,必须对建筑工程深基坑支护有足够的重视。
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