高层建筑工程深基坑支护施工技术
2024-04-21忽智敏柯永猴
忽智敏 柯永猴
(湖北省城市地质工程院,湖北 武汉 430000)
随着现代建筑行业持续发展,显著促进建筑业朝着全新的方向发展,施工技术工艺持续创新。根据相关规定要求,在高层建筑工程施工中,必须强化对深基坑支护结构的关注度,严格管控建筑项目深基坑支护施工标准。由于深基坑支护施工质量会对后续工程建设产生较大影响,因此,在深基坑支护作业过程中,需选择合理的施工技术,以保证深基坑支护施工的安全性与稳定性,为后续工程建设提供可靠保障。
1 高层建筑深基坑支护施工要求
深基坑支护结构可在项目初期阶段建设并投入使用,属于一种临时搭建的基础,能够有效保证地下管道施工、基坑施工以及道路施工的顺利开展。在高层建筑结构中,深基坑深度约为6m,要求依据防护结构相关要求,结合高层建筑物地下结构勘测结果,采取安全防护技术措施,确保后续项目建设能够有序开展,改善整个工程施工质量。在高层建筑项目施工中,需明确深基坑建设的具体要求。对项目建设规模与深度进行合理规划,加强前期现场勘察,制定科学合理的设计方案,避免出现浪费土地资源的情况,优化调整项目建设程序,改善整个工程建设质量与水平。在深基坑规划设计期间,需依据各个地区的地形地貌特征,制定完善的深基坑支护施工计划。在深基坑开挖之前,需全面分析地勘报告,判断是否符合工程建设各方面要求。作业人员需对建筑物四周进行详细勘察与分析,对施工环节的风险隐患进行评估,判断是否会对工程建设产生影响。通常在高层建筑建设过程中,四周环境具有一定的复杂性,尤其容易受到雨水管道、地下管线以及通信管道等诸多因素的影响,使得工程建设具有较高的不确定性,容易发生风险事故。在深基坑作业中,需根据现场施工具体情况采取合理的加固技术措施,对温度、湿度等实施全面评估,据此制定出切实可行的支护作业方案。
2 高层建筑深基坑支护施工技术类型
2.1 土钉支护技术
根据土钉支护相关操作规定,需对项目现场土地与土钉的效应水平展开分析,着重评估现场土体基础的稳固性、边坡的固定作用。依据基础结构加固要求,全面检测与评估土钉强度与抗拉力,同时还需对土体变形情况进行详细分析。在施工之前,需做好抗拉力测验。依据工程建设标准,做好拉拔测验。在深基坑钻孔作业时,需依据规定操作流程详细计算各项数值,保证整个工程施工质量。根据支护施工规定,改善建设水平,提升质量。在灌浆施工时,按照规定要求设计水灰比,保证项目建设质量达到规定要求。与此同时,还需结合土钉支护作业流程进行补浆处理,在土钉支护作业过程中做好保护措施[1]。
2.2 地下连续支护墙技术
在开展地下结构连续墙施工时,需沿着地基基础四周采用机械设备进行开挖作业,合理布置钢筋笼,浇筑混凝土材料,并对墙体结构的厚度进行测定,同时还需实施针对性措施做好防水和挡土施工。依据工程项目建设要求,严格控制各个施工流程,减少噪音,避免影响到周围居民日常生活。根据各种地质条件变化状况,综合分析施工范围与施工要求。在地下结构施工中,对连续墙开挖作业时,需明确出导向墙的开挖地点,对地下结构连续墙实际构造进行详细分析,将导墙深度控制在1.5m 以下。依据深基坑槽,采取泥浆护壁施工措施,提升槽壁光滑度,改善整个建筑结构深基坑结构的安全性与稳定性。
2.3 土层锚杆基础支护技术
在土层锚杆施工中,需根据锚杆施工的操作流程,合理利用锚杆钻取设备。确定钻机具体位置,钻孔完成后,注入适量泥浆,并对钻孔穿线区域做好防护工作,然后再实施补浆作业。在工程建设中,需实施锁定处理,依据支护锚杆工艺要求加强施工控制,确保整个建筑结构的稳定性,并结合标杆具体方位进行详细分析,根据技术测定相关规定要求,选择出科学合理的测定计划。在开展精准测量过程中,明确锚杆具体标高以及角度要求。依据施工要求,对悬空深度进行优化调整,合理控制操作程序,在遇到障碍物时,需及时暂停施工,做好清理工作,避免受到各种障碍物的影响。在施工过程中,需依据支护施工技术标准,组织专业人员对建筑材料进行检测管理,保证钻孔灌浆施工质量。在施工期间,需应用适宜的搅拌灌注方法,改善灌注作业的匀称性以及速度,确保灌注效率。
2.4 钢板桩支护技术
在钢板桩支护作业过程中,需采用热钢锁口技术,以确保钢板连接的稳定性与有效性,直到加工成形。根据深基坑支护相关规定要求,结合基坑板的安装位置,明确钢板桩位置。通常情况下,施工为Z型和U型。在钢板桩作业过程中,为了能够确保发挥阻隔作用,需预留出充足的空间,防止钢板柱出现质量问题,依据钢板桩支护的具体情况,严格控制污染,避免噪音对四周居民产生不良影响。在采用支护技术时,需制定适宜的深基坑支护作业流程,综合考虑施工现场钢板的具体情况,选择最优支护施工计划。
2.5 深基坑搅拌支护技术
在使用深基坑搅拌支护技术时,固化剂主要是由石灰、水泥等材料制作而成,通过深层搅拌设备,均匀搅拌固化剂与软土,并在各种反应下使得软土能够成为具有较高强度、水稳定性的桩结构。在实际施工中,需充分搅拌成桩,桩体直径约为2m。此技术具有施工周期短、成本投入低以及影响范围较小的优点[2]。
2.6 深基坑排桩支护技术
在紧密排列的灌注桩施工时可采用排桩支护技术,能够有效保证地基结构的安全性与稳定性,其主要是由防渗帷幕、支护桩与锚杆所构成。在制定施工技术方案时,需综合考虑现场周围环境、地貌特征以及水文情况等诸多影响因素,而通过开展拉锚式和悬挂式支护结构施工,可充分保证排桩的安全与稳定,并还能够应用于止水帷幕与降水基坑施工中。在深基坑施工中使用排桩支护技术时,需采用钢筋、混凝土材料,并应用柱列式的间隔分布支护结构,这种支护技术具有一定的灵活性,可依据建筑结构具体情况对排桩长度进行控制,被广泛应用于软土地基作业中。结合排桩结构可细分为以下两种,分别是紧密式与疏散式排列,在选择排列形式时,需充分依据建筑物的具体情况。另外,悬臂式、支锚式排桩支护结构的应用也较为常见,其中,悬臂式结构为钢筋混凝土结构,在施工环节需加强开挖深度与现场施工安全控制。另外,如果挡土墙采用支锚式结构,必须加强稳定性控制。
3 高层建筑工程深基坑支护施工实例
3.1 工程概况
该项目为居住区改造工程,建筑面积8.63万m2,地上24 层,地下为2 层,建筑结构属于剪力墙结构。其中,基础总面积为1200m2,抗震烈度为7度。在建筑结构中,基坑平面尺寸为25m×63m,开挖深度为10.3m,设计级别为一级。在基坑开挖过程中,基坑深度较大,周围较为狭窄,并且市政管道与建筑结构十分复杂,施工期间需避免对基坑、原有建筑、交通方面产生影响。
3.2 深基坑支护方案比选
方案一:采用地下连续墙结构施工方法。在连续墙结构设计时,结构厚度为0.8m,深度为18m,可应用在各种类型的地形地貌,不会对周围建筑物产生较大影响。在支护结构施工中,连续墙结构具有良好的防水性与抗弯刚度,不但能够确保基坑的稳定性以及安全性,还可发挥止水效果。由于此项目所在地区基本很少采用这一支护方法,欠缺施工经验,并且难以控制墙体之间的接缝水平,容易发生塌方事故。此方案成本投入较高,施工环节较为复杂,并具有一定的风险[3]。
方案二:联合应用内支撑与钢筋混凝土支护桩,为了对地下水进行有效控制,可使用三轴水泥搅拌桩止水帷幕。项目基坑平面形状为长方形,基坑平面布置见图1。内支撑支护施工方法具有施工简单、成本投入少,并且整个施工方案还有着较强的可操作性。与此同时,在地下水控制方面,通过使用止水帷幕能够有效阻隔基坑中的潜水。
图1 基坑平面布置
综合考虑施工成本和安全方面,选择方案二。
3.3 基坑支护设计
在支护桩选择方面可采用钻孔灌注桩,依据基底具体标高将桩划分为以下几种类型:①支护桩的长度为14m,直径800mm,桩间距为1000mm,混凝土选用C25,基坑底和桩顶标高分别是-7.23m、-2.30m,支护体系剖面见图2;②支护桩的为18m,直径900mm,桩间距为1100mm,混凝土选用C25,基坑底和桩顶标高分别是-10m、-2.30m;桩顶冠梁结构截面的长度为1200mm,宽度为700mm,标高为-1.60m,混凝土选用C30。在此项目中,深基坑采用钢筋混凝土垂直支撑[4],其中,垂直支撑中的上皮标高为-1.60m,混凝土选用C30;垂直支撑结构的自身重量较大,需合理使用钢筋混凝土作为支撑立柱,共设置6根,立柱长度为16.50m,直径为800mm,混凝土选用C25。
图2 支护体系剖面
在深基坑周围布置三轴水泥搅拌桩止水帷幕,搅拌桩的规格为Φ850mm@1200mm,单根长度18m,直径850mm,距离桩心600mm,标高为-1.80m,选择32.5 普通硅酸盐水泥,水灰比为1.5。在设置降水井时,需沿基坑四周布置6 个,每个降水井深度为15m,直径为700mm。另外,还需设置6个观测井,深度为10m,直径为700mm。
3.4 基坑施工过程
此项目深基坑作业具体内容为:①准备工作。在工程建设前,需做好各项准备工作,主要涉及组织人员工作安排、布置安全设施、设备检查等,保证施工人员、施工设备以及施工材料全部就位,使整个工程项目能够按照规定要求完成;②搅拌桩止水帷幕作业。首先,需根据相关设计图纸实施放线作业,明确桩的具体位置,依据桩点实施搅拌桩作业。在完成搅拌桩作业之后,需对施工质量实施全面检查,保证稳定性与强度能够满足设计标准。与此同时,在搅拌桩养护时,需预留充足的时间,在施工完成7d之后组织开展灌注施工;③开挖土方与冠梁底标高施工。当搅拌桩止水帷幕符合稳定与强度控制要求之后,才能够开展土方开挖以及冠梁底标高施工。在此期间,采用机械设备开展挖掘施工,精准控制挖掘区域与深度,避免出现挖掘不足或者是超挖的现象。另外,对于开挖土方,需第一时间运出,避免影响到施工进程[5];④钢筋混凝土内支撑与冠梁施工。当土方开挖施工结束之后,才可开展钢筋混凝土内支撑与冠梁施工。根据施工设计图生产和安装钢筋骨架,并同步搭建与固定模板。在混凝土浇筑期间,需确保混凝土结构的强度与质量符合规定要求,并做好振捣与养护工作。当支撑结构满足设计强度要求之后,才可开展支撑施工;⑤在支撑结构满足规定要求后开展土方开挖作业。对挖掘区域与深度进行严格控制,避免发生支撑结构损坏的情况。另外,需及时清运现场土方,避免影响后续施工的顺利开展;⑥明确基底标高具体位置。在土方开挖施工结束之后,需对基底进行全面清理,并做好整平处理。依据设计标准明确基底标高,采取有效的控制措施,保证基底的稳定与平整。当基底满足设计标准后,即可开展下个环节作业。总而言之,在深基坑施工时需对各个施工环节进行严格控制,保证项目建设能够有序开展。与此同时,还需综合考虑气候环境、现场条件等影响因素,对施工方式进行优化调整,保证整个工程施工的质量与安全。
3.5 基坑监测
为了能够保证基坑建设质量,需严格监控整个施工环节。①制定出合理的预警值,垂直位移的预警参数为25mm,连续监控3d,平均移速预警数值为3mm/d;周围建筑结构最高沉降量预警数值为20mm,钢筋混凝土结构内支撑轴力的预警数值为1100 kN;②对施工现场开展全面检查,对基坑支护系统的垂直位移、周围原有建筑结构沉降量以及钢筋混凝土支撑结构实施动态监测。通过观测显示,钢筋混凝土结构内支撑轴力最大数值361kN,基坑支护结构垂直位移数值为14.50mm,周围原有建筑结构最大沉降数值为12mm,均满足规定要求;③在工程施工过程中,未发生止水帷幕开裂的情况,基坑底部处于干燥状态,未发生地下水渗透;④在基坑开挖作业时,没有对周围建筑、管线等方面产生较大影响。由此可见,此项目选择深基坑内支撑支护施工方案施工效果显著。
4 结语
综上所述,在建筑结构深基坑作业过程中,现场周围条件比较复杂,对施工技术的要求比较高。对此,在实际施工期间,需对各个施工环节予以高度重视,根据项目具体情况制定完善的施工技术方案,在施工环节加强监督、检查等,合理规避各类风险隐患,保证整个工程建设的安全性,改善项目施工质量。