关于多层建筑施工技术的阐述

2014-09-15毕红伟

科技视界 2014年24期

关键词：土钉土方深基坑

毕红伟

（中铁六局集团石家庄铁路建设有限公司，河北石家庄050000）

1 多层建筑的优点

多层建筑是指建筑高度大于10 米，小于24 米（10 米＜多层建筑高度＜24 米），且建筑层数大于3 层，小于7 层（3 层＜层数＜7 层）的建筑。但人们通常将2 层以上的建筑都笼统地概括为多层建筑。多层建筑得以发展在于如下优势：

（1）它比低层住宅在占地上要节省，同时又比高层住宅建设时期短，一般开工一年即可竣工；

（2）无须象高层住宅那样增加电梯、高压水泵、公共走道等方面的投资；

（3）结构设计成熟，通常采用砖混结构，建材可就地生产，可大量工业化标准化生产，工程造价较低，易被购房者接受。

2 深基坑施工技术

多层建筑深基坑的施工时，对周边环境或多或少存在一定的影响。主要原因是深基坑土方开挖过程是土体卸载过程，会造成周边建筑、管线或地下结构产生一定量的沉降和偏移，因此，在深基坑施工过程中，对周边环境影响的控制是至关重要的。特别是紧邻“生命线”工程的多层建筑的施工，深基坑的施工过程中的变形控制的良好与否，事关“生命线”工程和超高层施工过程中的安全，需要特别关注。

实践证明，采用现代控制理论对深基坑施工过程进行控制，可以有效地解决这个难题。目前工程控制方法与系统主要有三大类：开环控制、闭环控制和自适应控制。其中开环控制属经典工程控制方法，非常成熟，但由于不存在反馈系统，开环控制不能根据施工过程情况调整控制措施，控制精度比较低。闭环控制属现代工程控制方法，由于包含反馈系统，能够根据结构状态监测结果不断调整控制措施，适合结构复杂的工程，控制精度比较高。自适应控制属最新的工程控制方法，理论研究和工程实践都取得一定成果，但总体上还处于探索阶段。在目前，闭环控制方法是深基坑施工过程控制中比较有效的方法。

基于上述分析和研究，特殊环境下深基坑施工的总体思路和方法是以现代工程控制理论为指导，以结构与岩土共同作用分析方法为手段，通过施工方案的优化达到施工过程环境受控的目的。

3 深基坑工程特点及现状

3.1 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进行监测，并应有应急措施。在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢救。

3.2 基坑工程具有很强的区域性

其工程地质条件越来越差，这一点在某些沿海区域较为突出。同时软粘土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中基坑工程差异性很大。同一城市不同区域也有差异。基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。

3.3 基坑工程具有较强的时空效应

基坑的深度和平面形状对基坑支护体系的稳定性和变形有较大影响。土体，特别是软粘土，具有较强的蠕变性，作用在支护结构上的土压力随时间变化。蠕变将使土体强度降低，土坡稳定性变小。所以对基坑工程的时间效应也必须给予充分的重视。

3.4 基坑工程是系统工程

基坑工程主要包括支护体系设计和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对支护体系是否成功具有重要作用。不合理的土方开挖、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位、支护结构过大的变形，甚至引起支护体系失稳而导致破坏。同时在施工过程中，应加强监测，力求实行信息化施工。

3.5 基坑工程具有环境效应

基坑开挖势必引起周围地基地下水位的变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，对周围建（构）筑物和地下管线产生影响，严重的将危及其正常使用或安全。由于重要高层和超高层建筑常集中在人口稠密、建筑物密集的地方，并紧靠重要市政公路，地上与地下管线密布。因此，基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定，也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。

4 深基坑支护施工技术

4.1 基坑支护的施工流程

深基坑支护的施工流程一般包括：施工前准备、支护桩的施工、联系梁等的施工、锚杆的施工、土方开挖。支护桩一般采用人工挖孔桩，然后用钢筋混凝土做护壁。联系梁施工时，先开挖基槽，经验收合格后，进行抗渗墙混凝土的浇筑，最后再对联系梁施工。基坑挖至锚杆标准高度后，开始进行钻孔、制作锚头、穿锚索、注浆，安装连系梁，穿外锚具，然后锚固，最后进行锚杆试验。土方开挖要采用分层开挖，对挖出的土方要随时挖出随时运走，把土清理干净。在施工整个流程中中，需要对工程进行实时监测，随时掌握工程情况，确保安全并对后来工作提供决策指导。

4.2 土方开挖

4.2.1 人工开挖

人工方式也就是施工人员借助铁锨，铁镐等工具在基坑基础上进行挖掘工作。该方法灵活性较强，适用范围广，可以适用于各种形状各种地质的深基坑。但是危险系数高，工期长，造价较高，而且对挖掘人员有一定的施工经验限制，综合这些特点，使得人工方法并不适用于大型的深基坑挖掘工作，仅在较浅较小的小面积深基坑中应用较广。

4.2.2 机械开挖

机械方式适用于大型深基坑的挖掘，施工时应根据深基坑的面积，深度，基坑土壤条件，基坑设定的边坡坡度，当地自然地质状况，工程设定工期，基坑设定的工期长短，工程预算额等各大条件选择恰当的挖掘机械。在使用机械法进行施工时不容忽略的一点——确定合适的边坡坡度。边坡坡度的确定要依靠土壤状况，降雨量大小，机械的载重量，基坑的大小以及周遭的环境等因素，不可盲目地随意设定。

4.3 基坑支护施工

在多层建筑工程中应用到深基坑支护施工技术应该从支护结构施工入手，一般来说，该技术常用到的结构类型有下列几种：（1）钢板桩支护；（2）地下连续墙支护；（3）土钉支护；（4）拱圈支护；（5）深层搅拌支护；（6）排桩支护；（7）锚杆或喷锚支护；（8）重力土水泥撑拌桩；（9）砼灌注桩。本文主要分析土钉支护的施工技术。

4.3.1 钻机定位成孔

成孔设备采用回转式钻孔机，为了满足土钉施工倾角的需要，进行了钻机的改造配套工作。基坑可以采用分层开挖的方式，挖完第一层后设备立即进场进行土钉施工，避免土坡暴露时间过长。

4.3.2 土钉锚钉的安装与孔内注浆

大部分土钉为1Φ22 钢筋，长度L＝7000～9000mm。孔内注浆采用水泥浆灌注，胶结材料选用普通硅酸盐水泥，控制合适的水灰比，用气压式注浆方式，将注浆导管底端插入孔底后才开始注浆，待空口溢出水泥时再将导管以匀速缓慢撤出，以保证孔中气体能全部逸出，直至全孔灌注浆注满浆液为止。

4.3.3 喷射混凝土板墙

喷射前，先在边壁面上垂直打入短钢筋段作为标志，以保证施工时得喷射混凝土厚度达到规定值。 100mm 厚的板墙分两次喷射，每次厚道控制在50～60mm；120mm 厚的板墙分3 次喷射，每次厚度控制在40～50mm。在继续下步喷射混凝土工作时，要求工人仔细清除预留施工缝结合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之潮湿，待混凝土终凝后2 小时，立即开始连续喷水养护5～7 天。

4.4 基坑支护的监测

为了能够更好的指挥现场施工，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。