建筑工程中的深基坑支护施工技术应用
2022-11-11潘景斌
潘景斌
0 引言
基坑支护施工技术和施工安全性密切关联,基坑的稳定性会影响到地基稳定性,并最终对建筑整体的稳定性带来影响。因为当前的施工建筑多为高层建筑,所以其基坑深度多为5m以上,也就是深基坑。深基坑的支护体系属于临时结构,安全储备并不大,因此风险性较高,且基坑受环境影响也较大,比如软粘土或者黄土地基中,基坑工程差异也很大,这导致在具体施工中,不同环节的支护技术存在一定的差异,对深基坑支护的工艺有不同的要求。
1 深基坑支护技术概念与特征
深基坑支护技术是指在深基坑开挖中,用于保障基坑结构稳定性的一种技术,该技术主要通过对基坑环境的支挡和加固,增强基坑结构的稳定性,降低不必要的风险,提高施工中的安全系数。从深基坑支护技术的运行内容看,该技术的主要特征有四点:
(1)该技术受到基坑设计、勘测、设备管理、投入、现场施工等因素影响。
(2)在基坑施工过程中,如地质条件等环境条件也会发生改变,例如在软土地基中,伴随施工推进,土体结构改变,强度会随之减弱,沉降问题会更容易发生,支护要起到的安全防护作用也就更突出。
(3)深基坑支护技术需要较长的施工周期,因此在施工期间,必须注意支护搭建的隐蔽性,避免影响或干扰到正常施工。
(4)该技术拥有多种支护类型,每种支护类型拥有特有的优点和适用范围,如土钉墙支护对空间要求不高,适用于基坑空间狭窄的环境,钢板桩支护的承载力较强,适用于软地面基坑。故在具体的支护类型选择上,施工人员要结合外界条件,选择最合适的支护样式,为基坑施工提供最佳安全保障。
2 应用深基坑支护技术的意义
我国的城市群正在大力扩充,城市中的建筑数量迅速增加,对土地资源的占用率也越来越高。为更有效利用土地资源,大部分建筑都开始扩展地下空间,所以建设项目的深基坑深度逐渐增加。常见的深基坑支护技术有3~4 层,总深度在20m 以上。基坑的加深导致施工风险性上升,为了降低土体结构改变可能引发的事故风险,需结合基坑的环境条件和建筑的施工要求,挑选合适的支护类型,并选择恰当的深基坑支护技术,提高基坑开挖的安全系数,保护施工人员的人身安全。
3 深基坑支护施工技术类型
3.1 土钉墙支护
土钉墙支护属于被动支护结构,该技术工作空间小,施工方便,整体施工成本相对较低。(1)在土钉墙的施工中,结构单元首先制作土钉,并按照间距要求焊接支架,以避开土钉安装过程中的障碍物以及防止土钉偏移。(2)在土钉孔形成阶段,要加强对孔径和孔角的控制,合理确定孔位。施工单位应根据工程设计要求,核对孔径、深度等参数。粘土钉孔形成工作完成后,需要进行业务验收工作。自检工作结束后,工作人员需要记录隐蔽工程验收情况,提高现场检验质量。(3)控制土钉的插入深度送入土钉,检查焊接质量,调整支架的角度。
3.2 锚杆支护
锚杆支护是一种主动支护结构,相比土钉墙支护,锚杆支护有一段额外的自由段,所以其施工工艺比土钉墙支护更加复杂。为了在建筑工程中顺利实现锚杆支护,设计人员首先对锚杆的具体位置有明确的定位,确定好锚杆位置后再调查建筑工程的深基坑,根据深基坑情况准备好所需设备,施工人员将按照设计方案进行锚杆支架的施工。在具体施工时,负责施工的队伍要明确锚杆支护的两大重点,一是钻孔的质量,二是钻孔的深度,对于水平孔的间距误差,绝对不能超过50mm。在支护成型时,对于水灰比要特别调整,对于灌浆材料的质量也要格外重视,灌浆质量应当在锚杆之前提前检查,确保质量符合要求,再按照自上而下的顺序注入灌浆,避免灌浆中出现杂质,灌浆后停止施工。
3.3 钢板桩支护
钢板桩支护技术主要用于8m 以上的深基坑施工,在钢板桩支护施工中,施工人员首先要定位放线和挖基槽,然后再安装导梁并施打钢板桩,最后拆除导梁。在施工时要注意边缘外是否为支模和拆模提供有余地,同时,基坑沟槽的钢板桩支护平面布置必须足够平直和整齐,如果平面布置形状有不规则的转角,就可能造成其对地基的稳固效果减弱。钢板桩在安装前要测试其化学成分及机械性能,包括钢材的化学成分,构件拉伸强度、锁口强度、延伸率等等,其中拉伸和弯曲试验是必须进行的基础试件试验,其余试验可根据钢材规格适当添加。钢板桩支护技术防水性能强,可减少地下水的影响,保证基础结构的强度。目前,建筑工程普遍采用板桩支护技术,这是因为建筑中使用的材料可以回收利用,实现“节本增益”的目的,但因为使用板桩时会产生噪音,给当地居民的生活带来一定的影响,所以在采用钢板桩支护时要格外注意噪音控制和处理。
4 深基坑支护施工措施
4.1 明挖施工
此类施工方式具有安全、经济、快捷及简单等优势,适合很多情况下的地下管线和建筑的基坑施工。其适用环境为基坑工程、地下工程平面尺寸较大、工程施工需浅埋等。从功能上看,此类支护技术主要内容为:
(1)在挡板技术上,一般包含地下连续墙、钻孔灌注桩、深层水泥搅拌桩及钢板桩等,其主要作用是应对环境所形成的外部压力。
(2)在挡水技术上,其主要利用锁扣钢板桩、地下连续墙及旋喷桩等,其主要作用是防止外界环境中的水体渗入基坑,避免因为渗水影响基坑稳定性。
(3)在支撑技术上主要利用组合后的钢筋混凝土和钢、型钢和钢管内支撑等,其主要作用是防止侧力影响构架导致位移等问题的发生。
4.2 暗挖施工
此类施工方式主要应用于城市建筑施工中,且施工不能以明挖法进行时,或者施工土壤和含水量达到暗挖标准时,如含水松散层等。通常情况下此类施工方式的设计和施工,遵循“新奥法”规则,先在初期强化支护,第二步再注浆,最后开始正式开挖。超前导管的钢管以30~50mm 为主,在其中灌入化学浆或水泥,待其凝固后,强化围岩稳定性。当挖掘深度达到0.75m 后,保留挖掘后形成的中心土,并沿中心挖出环形形状,然后置入混凝土5~8 cm,搭建钢筋网和拱架,并在此基础上再置入混凝土25~30cm,待其稳定后,在该基础上先做防水层,然后对其进行再次衬砌。如果开挖环境较差,施工队可采用洞桩法、柱洞法、侧洞法和中洞法,这些施工方式在设计过程以柱或梁实现跨与跨之间的连接为目标,施工理念主要是将涉及的墙体,改成中小段断面,以优化整个施工的安全性,保障暗挖的稳定运行。
4.3 盖挖施工
此类方式又被称之为逆挖法,其主要内容是围绕边坡支护,将支护作为连续墙和混凝土灌注桩,并基于边坡支护的保护进行挖掘工作。盖挖法有两种施工方法,第一种是由浅而深,施工人员在施工时逐层开挖,一边挖掘一边做结构,第二种是一气呵成的逆挖法,施工人员直接挖到底后再开始做结构。由浅而深的开挖在地质环境复杂、开挖断面太大的建筑工程中能发挥很好的作用,而直接挖到底再开始做结构的逆挖法适用于地质环境简单、开挖断面不大的建筑工程。高层建筑一般选择逆挖法施工,这是因为高层建筑的施工环境较为苛刻,建筑附近存在多条道路或者地下管线,这些道路和地下管线容易因为施工行为被破坏,而选择逆挖法,在开挖过程中,地下结构可以对坑壁起到支护效果,即利用地下结构自身的桩、柱、梁、板作为支撑,同时可省去内部支撑体系,这样就避免了对建筑物附近设备设施的破坏,是当前在建筑行业被广泛推广应用的新技术。
4.4 冻结施工
由于此类方式主要是用冷冻方式,控制地下水流,以保障基坑开挖的稳定性。此类建设方式主要在软岩底层或松散砂层利用人工制冷方式,将地层进行冻结,从而排除地下水影响的技术措施。在施工地域开钻钻孔,待钻孔数量达到一定标准后,将供液管深入其中,以循环制冷设备并注入冷冻液,使地层中出现局部冻结壁,冻结壁不会透水,而且具备一定的抗地压作用,且工程完成后,冻结壁就会融化,不会对地层的岩土造成什么影响。这种施工方法特别适用于松散含水地层的工程项目,早期多见于各种矿井施工作业工程,近些年也开始应用居民建筑的施工过程中。
5 结语
深基坑支护施工技术在建设工程施工中占有重要地位。施工单位应根据实际情况合理选择深基坑支护施工工艺。此外,要落实质量控制措施,确保施工效能得到最大化实现。