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2影响建筑深基坑安全隐患因素
2.1地质水文基坑降水位就是要判断
地下水位的标高情况。在软土基地,由于软土的天然含水量,会导致周围地下水的升高,如果不能在施工进行之前采取有效的地下水控制,有可能会出现涌水、涌砂等情况,影响到基坑周边环境,更甚者还可能会因为土体失稳而引发工程事故。
2.2地下管线
地下管线是城市赖以生存的重要通道,如果没能事前探查清楚管线的位置,很容易在施工过程中造成毁坏管线的事故。
2.3周边建筑道路道路周边设施
安全作为基坑周边施工安全控制的重点,必须要进行细致观测,防止因基坑开挖引起基坑周围道路或者建筑物的变形和破坏。
2.4施工方案
施工方案作为安全控制的源头,关系着基坑施工的成败,因此需在项目施工前对施工工程进行勘察,保证勘察资料的准确性和完整性,并有针对性地编制专项方案,保证工程的安全。
2.5基坑支护
基坑支护是深基坑施工的关键,对基坑支护进行监理也是保障整个深基坑安全的环节。我国当前的开挖工程大多统一采用止水效果好、环境干扰少、墙体刚度高的支护。虽然此类支护有不少的优点,但是其过于垂直的钢筋笼制作在下放不正确时容易引起钢筋笼卡槽,对维护效果产生干扰。因此针对不同的施工项目需选择不同的支护进行保护。
3建筑深基坑工程中施工监理操作要点
3.1加强施工前期的监理要点
1)注重选择基坑工程监管人员。由于深基坑工程是一项技术含量高、风险大的系统工程。因此也就决定了基坑工程监理人员除了要熟悉和掌握有关国家、行业和地方的相关标准和设计文件外,还必须具备一定的专业知识、组织协调能力以及工程实践经验,这样才能有效处理施工中出现的各种问题,保证监理工作的顺利进行。
2)制定详细的基坑工程监理细则。监管单位应该对每项实施监管的工程,从工作的流程、控制要点、具体方法等进行详细的监理细则编制,并用于项目施工过程中的指导,确保各项工作都处于受控状态,保证工程的顺利实施。
3)对基坑工程施工方案进行审查。在施工之前,监理工程师应该对施工项目的难点进行针对性、正确性的审查。例如,土方开挖的设计是否合理;是否有确保施工安全的应急方案;各部门人员是否能满足本工程需要等。
4)严格把控工程施工的条件。在工程开工前,监理人员必须要对施工设备、施工方法(施工方案和工艺)、施工材料、施工人员等影响因素进行全面的控制,并重点对工程所需的原材料、半成品的质量进行检查和控制。
3.2施工过程中的监理操作重点
1)钻孔灌注支护桩的施工监理:支护桩在整个施工过程中要承受来自水平方向的压力,保护着施工的开展。因此要从桩长、桩径、混凝土强度等方面进行综合考虑。
2)锚杆施工质量的监理:对于锚杆施工的监理,一般主要从锚孔、锚杆安装、灌浆、锁定四个部分进行监理。首先看锚出的孔是否符合设计要求;其次是检查孔深和直径是否满足设计需要;再次是注浆导管是否能承受注浆压力;最后要检查注浆质量是否达到要求,如果达不到要求应采取二次注浆法进行补充,保证质量。而当锚固体达到一定强度后要进行张拉试验、检测其强度(质量)。
3)降水井施工质量的监理。降水井施工质量的好坏对基坑工程的安全有着决定作用,因此要对降水井的井径、井深、水泵的质量等进行检查,同时也要注意做好水泵电缆、过滤尼龙网等工作的保护措施,只有确保各方面都满足设计要求才能投入使用。
4)基坑土方开挖过程的监理。在进行土方开挖时,必须做好从旁监理工作,加强基坑监理,保证施工方按照施工方案进行合理挖掘;严格按照“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严谨超挖”的土方开挖原则;在挖至立柱桩、工程桩时,在桩体周围均匀、对称开挖,确保工程桩、立柱桩不被挤压偏位;土方开挖期间必须严格按照要求留设挖土坡度;经常测量和校核坑基边坡度,避免欠挖或者超挖情况的出现;挖土期间严禁重型车辆、机械在基坑边缘行走,保证基坑边的安全。一旦基坑周边环境发生变化或者基坑本身出现变形的情况,应该立即停止土方开挖,并及时通报检测情况,增加检测频率,启动应急方案,以确保基坑的安全。
3.3施工完成后的操作要点
1)重视施工检测和验收工作。事后验收是质量控制中最后的补救措施。因此检测单位必须确定具体的检测内容,对完成的检验批、分项工程等进行检查评定验收,并收集和整理好监理过程中形成的文件资料、跟踪落实验收过程中提出的需要整改的问题,保证工程的质量。
2)重视事故的处理工作。对于已经发生的事故,监理工程师必须充分配合处理,及时提出实质性的处理方案,吸取教训,杜绝此类工程事故的发生。
3)加强对拆除工作的监理。监理人员必须做好拆撑的监测工作。严格限制拆除工作的过早开展,保证拆撑工作按部就班进行。当检测发现异常时,应立即暂停或减缓拆撑速度,并研究解决对策。
4建议基坑施工是个隐蔽的工程
因此除了在施工过程中对操作要点进行全方位的监理外,还必须从施工的外部环境入手进行控制。例如,依靠市场的力量,加强监理市场的执法监察,规范和治理监理市场;落实监理工作的岗位责任制,解决监理工程师空挂名的问题;适当提高监理价格,保证监理服务的优质优价;不断提高基坑工程从业人员的业务水平和工作能力,使之成为一专多能的复合型人才;实行基坑工程专项监理制,保证监理的针对性和科学性等。
1.2基坑支护方案选型分析及选取思路基坑设计方案选取需要考虑的因素有:基坑平面形状及尺寸,基坑安全等级及开挖深度,岩土体的性状及地下水条件情况,基坑周边对变形的要求,主体地下结构和基础形式,施工方案的可行性,施工工期和经济指标等。(1)锚索与内支撑的比较由于本基坑开挖深度较大,且周边具有市政管线、地铁和建(构)筑物等,锚索的长度会在基坑受到限制,与锚索方案相比,内支撑方式较好。(2)地下连续墙与排桩比较分析根据等效刚度原理排桩换算的连续墙厚度见表3,根据深圳地区排桩和连续墙施工技术、材料价格情况,一般地下连续墙的造价约为排桩造价的1.5~2.0倍。排桩在深圳地区基坑中应用较多,主要有旋挖桩和钻孔咬合桩,相比其他桩型,排桩的施工工艺成熟,施工设备多,综上所述选择排桩+内支撑支护结构。(3)桩型和支撑型式选择一般基坑支护现在常用挖孔桩、泥浆护壁钻孔桩、旋挖桩与咬合桩等,本基坑开挖达33m,加上支护桩的嵌固深度,支护桩长在40m左右,且存在砂层,因此不宜采用人工挖孔桩;另外在市区施工,泥浆护壁钻孔桩灌注桩对环境有一定影响;相比来说,旋挖桩较适合本项目,其成桩速度快;咬合桩入岩困难,不宜采用,经过综合比选,最后采用旋挖桩支护。基坑支撑体可选择纵横网格状支撑或环形支撑,由于该工程塔楼中心为“钢骨–劲性混凝土”核心筒,主塔楼外框采用8根巨型钢骨混凝土柱、7道巨型斜撑和7道环带桁架构成,见施工照片图4,因此考虑其施工限制,支撑采用采用钢筋混凝土双环支撑结构,其中南侧采用单环支撑,北侧单环直径较大,采用了环中套环的内支撑,圆环与支护桩之间采用4道钢筋混凝土撑。综合考虑各种因素,最终基坑支护方案为:钻(冲)孔混凝土灌注桩+内支撑(圆环)+四周封闭式止水帷幕的支护方案。
1.3基坑具体支护设计方案选择基坑支护方案要综合考虑地质条件、地下水、上部结构、场地平面布置、基坑周围环境及经济性等因素。基坑最终支护方案采用:钻(冲)孔混凝土灌注桩+4道内支撑+高压旋喷桩和袖阀管注浆结合的方案,基坑平面图见图5。支护桩采用混凝土钻(冲)孔灌注桩,桩径有1600mm和1400mm两种,北侧(靠近地铁)支护桩采用1600@1800,其他支护区域1400@1600(见图6~8)。混凝土强度等级为C30,设置4道钢筋混凝土内支撑,并设置了两道大圆环钢筋混凝土支撑,其中支撑与地下室底板错开,主体结构核心筒布置在圆环撑内,这样核心筒施工不受支护的影响,其中主塔位置的大圆环支撑采用双圆环形式,外环内径为92.5m,内圆环内径62.5m,裙楼区域采用单圆环布置,圆环内径为60.0m,具体内支撑构件尺寸和截面见表4。立柱采用钢管混凝土,立柱设置均避开了基础及主体结构的柱,钢管立柱有900mm、800mm和700mm3种规格,壁厚20mm,C30混凝土填充钢管,钻(冲)孔混凝土灌注桩为立柱基础。
1.4基坑止水设计方案前面分析可知,场地内含透水层(中粗砂、粉细砂及粗砾砂层),且最支护结构的变形控制要求比较严格[12],因此,采用什么方案止水对该基坑非常重要,是确保基坑周边地铁和建筑物安全的关键环节,结合支护方案和地质条件,最后采用三重止水措施:高压旋(摆)喷桩+袖阀管注浆+挂网喷射混凝土,具体止水设计方案见图9。止水帷幕施工完成后进行了围井抽水试验,结果表明:双重止水效果良好,止水帷幕扩散体的渗透系数达到10-6cm/s。
1.5基坑监测方案设计由于基坑周边环境复杂,基坑设计中对基坑监测布置了比较全面的基坑支护监测体系,主要监测内容有:支护桩深部水平位移(测斜管)、支护桩顶水平位移和沉降观测、混凝土圆环及支撑布应力应变、地下水位、地面沉降、孔隙水压力、基坑内外土压力及支护桩内力,测点平面布置见图10。
2基坑土方施工方案
本基坑开挖量达到55万m3,出土方案和施工方法是工程能否按期完成和控制基坑施工对周围建筑物影响的重要环节之一,基坑设计时为了出土方便和塔楼基础施工的限制,分别在北侧和南侧采用了环撑,北侧塔楼的内圆环内径为62.5m,南侧裙楼区域圆环内径为60.0m内径。为了加快出土速度,在南侧环形支撑内布置了出土栈桥,栈桥宽7m,栈桥内侧有1m宽的应急人行道,车道表面设置了20mm厚的防滑凹槽,两侧有1.2m的防护栏。栈桥采用钢管立柱及槽钢连梁连接,且与基坑内支撑和环撑是分开的,坡道顶部浇筑350mm厚的钢筋混凝土板,现场施工后的现场情况见图11。基坑土方主要通过栈桥运输出去。
3基坑监测结果分析
图12是4个测斜管实测的支护桩水平位移(QS1和QS2布置在北侧,QS3和QS5布置在东侧),支护桩的最大水平位移在20位置附近,QS1的最大值为25.13mm,QS2的最大值为24.23mm,QS3的最大值为20.34mm,QS5的最大值为18.49mm。图13是利用理正深基坑软件计算的QS1测斜管对应的支护断面,计算出的最大位移为31.40mm,实测值小于计算值,基坑监测结果没有达到设计提出的预警值,基坑仍处于安全状态。目前该项目的地下室部分已施工完,现场情况见图14。
一般情况下,要详细充分的观察和了解地质土层的分布,以及水文方面等多方面不同资料,同时从地区的实际情况对施工条件进行研究,做好科学合理的核算,施工方案的设计必须按照不同形式的原则,做好预备方案的评估工作,真正意义上实现施工设计方案的科学系统化。
1.2环境分析
基坑施工的设计不单单需要全面的核查施工现场的相关指标参数,同时还应该对周边环境的指标参数有一定程度的了解,通常影响施工环境主要因素涵盖了以下方面的内容:观察施工现场建筑物的分布情况,测量建筑物到施工现场的距离,同时对建筑物周边的土质情况进行测量;强化同电力、水利等相关部门的充分联系,仔细检查施工现场有没有出现电缆、管道等,假如存在,必须进行迅速的迁移,这样可以在一定程度上避免机械施工引发的基础设施破坏的情况。
1.3勘察工作的布置
一般对于软质岩石的基坑施工不可以根据之前的标准进行设计,实践中的勘察深度应该全面考虑建筑物的载重,土质以及其他方面的指标参数进行搜集,并且做好对应的评估认定。一般情况下,勘察的深度必须要超过施工开采的深度。假如施工现场周边的施工条件非常狭窄的话,那么就应该加强对施工现场的具体条件进行仔细的研究和分析,譬如对建筑原材料进行研究,这样可以在很大程度上加强施工的安全性以及稳妥性。
2工程建设过程中深基坑支护以及岩土勘察技术存在的问题
2.1工程建筑过程中深基坑支护存在的问题
在工程建筑的深基坑支护技术中,所牵涉的范围面非常广,当前随着建筑工程中基坑深度的愈来愈深,深基坑支护施工存在以下方面的问题和缺陷:首先是深基坑支护施工的实际操作同实际施工设计存在较大的区别。譬如深基坑施工中深层搅拌桩的水泥渗量很难符合预期施工设计的目标。如果水泥渗量太少的话,可以会使得水泥土的支护强度减少,引发一系列的安全隐患。还有就是深基坑施工过程中出现大量的偷工减料的问题,为了降低深基坑支护变形情况的发生概率,因此深基坑工程设计过程中对于挖土程序有非常苛刻的标准,然而在实践的施工过程中,一些施工企业为了缩短工期,谋取更大的经济效益,往往没有按照施工设计图纸的要求进行开挖,结果给之后深基坑支护变形现象埋下隐患;其次边坡修理没有符合相关的标准,基坑周边土坡修理工作的质量在一定程度上制约了基坑支护施工的整体质量。假如没有充分的做好边坡的修理工作,那么在实际开挖过程中,基坑的深度就很难实现科学准确的测量,这样不断会直接影响工程施工的整体质量,同时也会延长工程的工期;最后在施工过程中注浆没有做到位,土钉无法实现满足预期设计的标准,一般情况下深基坑支护使用的土钉以及锚杆的钻孔直径都维持在100~150cm的范围,而钻孔的孔深范围也维持在5~25m范围内。因为钻孔所经过的土层质量存在一定的差异性,所以必须要严格的分析土质的特点,防止因为残渣堆积影响之后的注浆程序。
2.2工程建设中岩石勘察技术存在的主要问题
通常情况下,岩石勘察技术主要出现以下方面的问题和缺陷:首先岩石勘察机制的综合运用效果不显著,岩石勘察以及设计内容非常多样化,涵盖了地形地貌,施工现场周边的环境,信息的搜集,归纳等等相关内容。另外由于岩石勘察人员对于全新的勘察技术没有进行充分的了解,实践能力不足,使得岩石勘察机制的使用效果不显著;其次岩石勘察中信息技术以及专业软件的使用不充分,这大致表现在软件功能简单化,很难实现岩石勘察搜集数据的科学化整理和分析;最后岩石勘察中确定的看勘察点位置不科学,更改建设工程的勘察方案,就很难对建设工程施工地点的实际情况有充分的认识,这些都会对岩石的基本性质,鉴定存在较大的问题,影响相关的科学研究和实践操作。
3工程建设过程中深基坑支护以及岩土勘察技术的施工方法和措施
3.1工程建设过程中深基坑支护改进的方法和措施
从深基坑支护存在的具体问题来看,可以对上述的问题采取一些针对性的措施和方法:首先改变工程建设深基坑支护的设计理念,从我国多年的深基坑支护实践经验来分析,当前在岩土深基坑支护结构设计方面还没有构成系统的标准,很多工程都是按照自身施工人员自身的经验来进行施工操作,所以深基坑工程施工设计必须要消除之前传统的“结构载荷法”,全面的转变传统的设计理念,逐步的构建起以施工监测为核心的信息反馈动态设计机制;其次是加强对深基坑支护施工质量的实时检测控制,这也是确保深基坑支护施工质量的重要基础,在深基坑施工之前,有关的技术人员必须要非常了解和熟悉施工现场的地质情况,同时确保供水系统的正常运作。在施工过程中不能任意的更改错杆的位置,长度以及其他方面的相关数据。对深基坑支护工程的施工进行全面实时的监控,以此来确保深基坑支护工程的质量。
3.2工程建设过程中岩土勘察技术的方法
针对于岩土勘察技术存在的一些问题,首先就必须要强化对施工技术的系统分析,把施工过程中所需要的数据指标进行有效的归纳和整合,这样就可以在一定程度上确保勘察设计工作的整体化;另外随着科学技术的快速发展和进步,全新的科学技术以及机器设备可以为勘察工作的有效开展打下坚实的基础,信息化勘察技术平台的建立会成为将来勘察技术快速发展的主要方法和目标。
1.2支护桩施工支护桩是基坑支护系统中的关键部位,负责承载外力,支撑整个支护结构。要实现支护系统的安全保障功能,必须保证支护桩的施工质量。通常情况下,支护桩分为人工挖孔桩和钢筋混凝土护臂两个部分。在实际工作中要采用吊桶的方法进行灌注桩桩孔挖掘施工,并严格控制钢筋笼安装、混凝土灌注和成孔等关键工序的施工质量。上述环节的施工质量直接关系到支护结构的整体支护能力,必须要予以高度重视,确保满足各项技术要求。
1.3土方开挖土方开挖指的是将建筑的基坑开挖出来,创造地面以下施工空间的过程。在这个工序中,除了开挖土方外,还包含将挖出的土方运离施工现场及清理施工现场于运输路线散落土方的内容,是建筑施工环境保护的重要内容之一。在挖掘过程中,要防止挖掘对地下设施的损伤,如有挖到异物或地下管线等情况发生,要立即中止挖掘工作,由专业单位进行处理,处理完成后才能继续挖掘。
1.4排桩加环撑排桩是以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。在具体施工中,排桩要与支护配合使用,从而实现房屋建筑深基坑的支护功能。施工时,先按照一定规则排布钢筋混凝土钻孔灌注桩和挖孔桩以及工字钢桩或H型钢桩,形成工程基础,然后再进行地下层级的施工,最终形成的支护结构为圆形结构,可以有效保障整个支护结构的稳定性。
1.5基坑支护监测安全性是深基坑支护工程的最基本也是最核心的要素。在深基坑支护施工过程中,要切实做好安全监测工作。通过建立全面的监测体系,施工队伍能够充分掌握支护施工全过程的发展变化,及时调整施工步骤。结构的完整性、强度、变形及位移情况等是监测工作的重点,通常情况下,从基坑开发之日起,定期对施工现场进行全面监测,监测周期一般为2至3天。如果发现问题,要立即予以解决,同时提高监测频率,需要的情况下要监测频率调整为每天一次,以保证基坑施工始终处于控制之中。
1.6环撑的拆除及换撑环撑的施工要紧跟地下墙体施工进行,即先进行墙体施工,再进行上一层的环撑拆除施工。环撑拆除前要完成换撑工程。要严格遵循环撑施工工艺,换撑强度合格后方能进行环撑的拆除工作。在环撑拆除的过程及换撑的施工过程中,要做好监测工作,排除环撑拆除和换撑过程中的安全隐患和不利因素。
1.7当支护载荷较大时,可以使用地下连续墙代替桩基础、沉井或沉箱基础。
2基坑施工技术控制要点
2.1房建深基坑施工的技术控制深基坑施工在安全性和稳定性等方面的标准很高,从而给施工细节提出了更高的要求。在实际工作中,要对施工细节予以严格管控,每一道工序完成后都要由专人检查,未能达到技术要求的一律不能进入下道工序。施工单位要成立项目管理机构,统一协调管理整个施工过程中的各项事宜,保障工程施工符合设计要求和技术规范,保证施工进度符合工期。
2.2深基坑周围的防水与止水处理由于深基坑深入地面以下,其施工过程和工程质量受地下水影响很大。一般情况下深基坑施工要选择在当地旱季进行,以防治降水对工程施工的影响。此外,在地下水量丰富的地区,要做好施工防水、排水措施,根据施工前期的调研资料制定符合施工实际条件、切实可行的防水、排水方案。
基坑降水位就是要判断地下水位的标高情况。在软土基地,由于软土的天然含水量,会导致周围地下水的升高,如果不能在施工进行之前采取有效的地下水控制,有可能会出现涌水、涌砂等情况,影响到基坑周边环境,更甚者还可能会因为土体失稳而引发工程事故。
1.2地下管线
地下管线是城市赖以生存的重要通道,如果没能事前探查清楚管线的位置,很容易在施工过程中造成毁坏管线的事故。
1.3周边建筑道路
道路周边设施安全作为基坑周边施工安全控制的重点,必须要进行细致观测,防止因基坑开挖引起基坑周围道路或者建筑物的变形和破坏。
1.4施工方案
施工方案作为安全控制的源头,关系着基坑施工的成败,因此需在项目施工前对施工工程进行勘察,保证勘察资料的准确性和完整性,并有针对性地编制专项方案,保证工程的安全。
1.5基坑支护
基坑支护是深基坑施工的关键,对基坑支护进行监理也是保障整个深基坑安全的环节。我国当前的开挖工程大多统一采用止水效果好、环境干扰少、墙体刚度高的支护。虽然此类支护有不少的优点,但是其过于垂直的钢筋笼制作在下放不正确时容易引起钢筋笼卡槽,对维护效果产生干扰。因此针对不同的施工项目需选择不同的支护进行保护。
2建筑深基坑工程中施工监理操作要点
2.1加强施工前期的监理要点
1)注重选择基坑工程监管人员。由于深基坑工程是一项技术含量高、风险大的系统工程。因此也就决定了基坑工程监理人员除了要熟悉和掌握有关国家、行业和地方的相关标准和设计文件外,还必须具备一定的专业知识、组织协调能力以及工程实践经验,这样才能有效处理施工中出现的各种问题,保证监理工作的顺利进行。
2)制定详细的基坑工程监理细则。监管单位应该对每项实施监管的工程,从工作的流程、控制要点、具体方法等进行详细的监理细则编制,并用于项目施工过程中的指导,确保各项工作都处于受控状态,保证工程的顺利实施。
3)对基坑工程施工方案进行审查。在施工之前,监理工程师应该对施工项目的难点进行针对性、正确性的审查。例如,土方开挖的设计是否合理;是否有确保施工安全的应急方案;各部门人员是否能满足本工程需要等。
4)严格把控工程施工的条件。在工程开工前,监理人员必须要对施工设备、施工方法(施工方案和工艺)、施工材料、施工人员等影响因素进行全面的控制,并重点对工程所需的原材料、半成品的质量进行检查和控制。
2.2施工过程中的监理操作重点
1)钻孔灌注支护桩的施工监理:支护桩在整个施工过程中要承受来自水平方向的压力,保护着施工的开展。因此要从桩长、桩径、混凝土强度等方面进行综合考虑。
2)锚杆施工质量的监理:对于锚杆施工的监理,一般主要从锚孔、锚杆安装、灌浆、锁定四个部分进行监理。首先看锚出的孔是否符合设计要求;其次是检查孔深和直径是否满足设计需要;再次是注浆导管是否能承受注浆压力;最后要检查注浆质量是否达到要求,如果达不到要求应采取二次注浆法进行补充,保证质量。而当锚固体达到一定强度后要进行张拉试验、检测其强度(质量)。
3)降水井施工质量的监理。降水井施工质量的好坏对基坑工程的安全有着决定作用,因此要对降水井的井径、井深、水泵的质量等进行检查,同时也要注意做好水泵电缆、过滤尼龙网等工作的保护措施,只有确保各方面都满足设计要求才能投入使用。
4)基坑土方开挖过程的监理。在进行土方开挖时,必须做好从旁监理工作,加强基坑监理,保证施工方按照施工方案进行合理挖掘;严格按照“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严谨超挖”的土方开挖原则;在挖至立柱桩、工程桩时,在桩体周围均匀、对称开挖,确保工程桩、立柱桩不被挤压偏位;土方开挖期间必须严格按照要求留设挖土坡度;经常测量和校核坑基边坡度,避免欠挖或者超挖情况的出现;挖土期间严禁重型车辆、机械在基坑边缘行走,保证基坑边的安全。一旦基坑周边环境发生变化或者基坑本身出现变形的情况,应该立即停止土方开挖,并及时通报检测情况,增加检测频率,启动应急方案,以确保基坑的安全。
2.3施工完成后的操作要点
1)重视施工检测和验收工作。事后验收是质量控制中最后的补救措施。因此检测单位必须确定具体的检测内容,对完成的检验批、分项工程等进行检查评定验收,并收集和整理好监理过程中形成的文件资料、跟踪落实验收过程中提出的需要整改的问题,保证工程的质量。
2)重视事故的处理工作。对于已经发生的事故,监理工程师必须充分配合处理,及时提出实质性的处理方案,吸取教训,杜绝此类工程事故的发生。
3)加强对拆除工作的监理。监理人员必须做好拆撑的监测工作。严格限制拆除工作的过早开展,保证拆撑工作按部就班进行。当检测发现异常时,应立即暂停或减缓拆撑速度,并研究解决对策。
3建议
基坑施工是个隐蔽的工程,因此除了在施工过程中对操作要点进行全方位的监理外,还必须从施工的外部环境入手进行控制。例如,依靠市场的力量,加强监理市场的执法监察,规范和治理监理市场;落实监理工作的岗位责任制,解决监理工程师空挂名的问题;适当提高监理价格,保证监理服务的优质优价;不断提高基坑工程从业人员的业务水平和工作能力,使之成为一专多能的复合型人才;实行基坑工程专项监理制,保证监理的针对性和科学性等。
1、深基坑工程的发展趋势
(1)基坑向着大深度、大面积方向发展,周边环境更加复杂,深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。因此,从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。但逆作法施工受桩承载力的限制很大,采用逆作法时不能采用一柱一桩,而是一柱多桩,增加了成本和施工难度。如何提高单桩承载力,降低沉降,减少中柱桩(中间支承柱),达到一柱一桩,使上部结构施工速度可以放开限制,从而加快进度,缩短总工期,这将成为今后的研究方向。
(2)土钉支护方案的大量实施,使得喷射混凝土技术得以充分运用和发展。为减少喷射混凝土的回弹量以及保护环境的需要,湿式喷射混凝土将逐步取代干式喷射混凝土。
(3)目前,在有支护的深基坑工程中,基坑开挖大多以人工挖土为主,效率不高,今后必须大力研究开发小型、灵活、专用的地下挖土机械,以提高工效,加快施工进度,减少时间效应的影响。
(4)为了减少基坑变形,通过施加预应力的方法控制变形将逐步被推广,另外采用深层搅拌或注浆技术对基坑底部或被动区土体进行加固,也将成为控制变形的有效手段被推广。
(5)为减小基坑工程带来的环境效应(如因降水引起的地面附加沉降),或出于保护地下水资源的需要,有时基坑采用帷幕型式进行支护。除地下连续墙外,一般采用旋喷桩或深层搅拌桩等工法构筑成止水帷幕。目前,还有将水利工程中防渗墙的工法引入到基坑工程中的趋势。
(6)在软土地区,为避免基坑底部隆起,造成支护结构水平位移加大和邻近建(构)筑物下沉,可采用深层搅拌桩或注浆技术对基坑底部土体进行加固,即提高支护结构被动区土体的强度的方法。
2、深基坑支护存在的常见问题
深基坑工程支护技术虽己在不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验,但仍存在一些问题需进一步研究或提高,以适应现代化经济建设的需要。深基坑工程支护施工过程中常常存在的问题主要有以下几种:
(1)土层开挖和边坡支护不配套
常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间,而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工,一般来说,土方开挖技术含量相对较低,工序简单,组织管理容易。而挡土支护的技术含量高,工序较多且复杂,施工组织和管理都较土方开挖复杂。所以在施工过程中,大型工程均是由专业施工队来分别完成土方和挡土支护工作,而且绝大部分都是两个平行的合同。这样在施工过程中协调管理的难度大,土方施工单位抢进度,拖工期,开挖顺序较乱,特别是雨期施工,甚至不顾挡土支护施工所需工作面,留给支护施工的操作面几乎是无法操作,时间上也无法完成支护工作,以致使支护施工滞后于土方施工,因支护施工无操作平成钻孔、注浆、布网和喷射砼等工作,而不得不用土方回填或搭设架子来设置操作平台来完成施工。这样不但难于保证进度,也难于保证工程质量,甚至发生安全事故,留下质量隐患。
(2)边坡修理达不到设计、规范要求
常存在超挖和欠挖现象一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序;而在实际开挖时,由于施工管理人员不到位,技术交底不充分,分层分段开挖高度不一,挖机械操作手的操作水平等因素的影响,使机械开挖后的边坡表面平整度,顺直度极不规则,而人工修理时不可能深度挖掘,只能就机挖表面作平整度修整,在没有严格检查验收就开始初喷砼,故出现挡土支护后出现超挖和欠挖现象。
(3)成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求
深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直般为100―150的钻杆成孔,孔深少则五、六米,深则十几米,甚至二十多米,钻孔所穿过的土层质量也各不相同,钻孔如果不认真研究土体情况,往往造成出渣不尽,残渣沉积而影响注浆,有的甚至成孔困难、孔洞坍塌,无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够,而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求,影响工程质量,甚至要做再次处理。
(4)喷射硷厚度不够、强度达不到设计要求
目前建筑工程基坑支护喷射砼常用的是干拌法喷射砼设备,其主要特点是设备简单、体积小,输送距离长,速凝剂可在进入喷射机前加入,操作方便,可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便,但由于操作手的水平不同,操作方法和检查控制等手段不全,混凝土回弹严重,再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素,往往造成喷后砼的厚度不够、砼强度达不到设计要求。
(5)施工过程与设计的差异太大
深层搅拌桩的水泥掺量常常不足,影响水泥土的支护强度。我们发现在同样做法的支护,发生水泥土裂缝,有时不是在受力最大的地段,检查下来,往往是强度不足,地面施工堆载在局部位置往往要大大高于设计允许荷载。施工质量与偷工减料的现象也并不少见。基坑挖土是支护受力与变形显著增加的过程,设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形,并进行图纸交底,而实际施工中土方老板往往不管这些框框,抢进度,图局部效益。
(6)设计与实际情况差异较大
深基坑支护由于其土压力与传统理论的挡土墙土压力有所不同,在目前没有完善的土压力理论指导下,通常仍沿用传统理论计算,因此有误差是正常的,许多学者对此进行了许多研究,在传统理论土压力计算的基础上结合必要的经验修正可以达到实用要求。问题是对这样一个极为复杂的课题,脱离实际工程情况,往往会造成过量变形的后果。如某些设计、不考虑地质条件、地面荷载的差异,照搬照套相同坑深的支护设计。必须根据实际地面可能发生的荷载,包括建筑堆载、载重汽车、临时设施和附近住宅建筑等的影响,比较正确地估计支护结构上的侧压力。
(7)工程监理不到位
按规定高层建筑、重大市政等的深基坑是必须实行工程监理的,大多数事故工程都没有按规定实施工程监理,或者虽有监理而工作不到位,只管场内工程,不管场外影响,实行包括设计在内的全过程监理的就更少。客观地说深基坑工程监理要求监理人员具有较高业务水平,在现阶段主要就只是监控支护结构工程质量、工期、进度,而对于设计监理与对住宅及周边环境的监控尚有一定差距,有待完善与提高。
(8)施工监测不重视
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:
前言
随着我国经济的发展,城市中的用地越来越紧张,这突出表现在密集型的大城市,所以改造开发大型的地下空间来解决用地紧张的问题在这几年已经逐渐成为一种趋势,随着这种趋势的愈演愈烈,地下空间的开发愈来愈大,开挖深度也逐年加深,对深基坑支护技术的需求日益旺盛,要求也越来越高。同时,高楼越盖越高,高楼的稳固与深基坑技术也密不可分。现在,在全国的不同地区,在不相同的地质条件下,深基坑支护技术已经取得不少的成功经验,但是仍存在一些问题需进一步改进或提高,以适应现代化经济建设的需要。比如在软土上进行基坑建设所要面临的一系列问题就是我们必须尽快解决的问题。假如在设计时稍有不慎,在施工过程中不仅会危及基坑本身安全,可能还会殃及临近的建(构)筑物或各种地下设施,从而造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此,在软土地基上进行支护工程设计时必须充分考虑软土的工程特性和深基坑工程的复杂性,确保基坑的稳固安全。其中对土压力的研究是极为重要的。
什么是软土地基深基坑支护建设中的土压力
所谓土压力,就是在工程建设中,作用在支护结构和土体界面上的压力,是作用于挡土支护结构中的主要荷载,它的形成是由土层的自身重量,土层所承受的长期的压力所产生的。在大型的深基坑工程建设中,很重要的一项工作就是准确的估算土压力,这对整个基坑建设的顺利圆满完成具有不可忽视的重要作用。根据挡土墙的位移情况和墙前土体所处的应力状态,传统土压力分为静止土压力、主动土压力、被动土压力三种(图2-1)。
对影响软土地基深基坑支护中土压力影响因素的分析
土压力的大小和分布的规律是同支护结构的水平位移方向和大小、土的性质、开挖深度及支护结构物的刚度等众多的影响因素相关,具体的来说。我们可以把它分为以下几种:
一是深基坑建设场地的岩石、土壤的成分状态及其性质特点。不同的地区的土地因为受不同的气候环境,地理环境,人为因素的影响会产生不同的岩石和土壤。它们的组成成分,结构构造,水分含量等等都是各不相同的,对基坑建设中所产生的土压力自然也有着不同的影响,从而产生不同的土压力。
二是不同施工单位在建设基坑支护时对设计参数的选取和测试方法的不同所产生的影响。不同的建设单位有着不同的水平和高度,对建设工程所抱有的理念和设计思想也是不一样的,他们在建设工程的过程中,依据自身的经验在设计时所选取的参数和测试的方法是不一样的。并且,试样都是从建设施工区域的局部取出来的,不同的单位会选取不一样的区域。这就导致对施工现场的岩石和土壤的测试所得到的指标是不一样的,这为接下来工程建设所提供的资料和信息也是不一样的,从而使得在施工的时候,采取不一样的施工方式,所产生的土压力也就必然是不一样的了。
三是施工现场的深基坑支护产生的土压力的计算方法的影响。土压力的计算方法有很多,除了Rankine和Coulomb土压力理论外,目前具有代表性的一些研究成果有:考虑施工过程的土压力增量分析计算方法;考虑开挖深度变化的土压力计算公式;根据桩身弯矩反分析土压力的数值分析方法;考虑时间因素和挡墙位移变化的土压力计算方法等等。不同的计算方法极有可能得到不一样的土压力值,可见,对计算方法的选取也是一件相当重要的事情。
四是基坑的施工现场支护体与土体之间的摩擦力也会对土压力的分布和大小产生影响。不同的支护体与土体之间的接触方式是不一样的,抵抗土压力作用的位置和强度也就是不一样的,支护的刚度、形状、和坑体作用力都会使两者之间的摩擦力产生变化,从而导致土压力的大小和分布情况产生变化。
五是各种其他因素之间的相互作用的影响,包括周围建筑物,施工的时间长度,施工人员的经验,能力和素质以及各种天气等等因素都时时刻刻的对基坑的施工现场产生影响,是土压力的大小和分布发生变化。
对软土地基的基坑建设中的土压力的一些看法和相关解决措施
一是切实加强对土压力相关问题的理论研究。理论永远是实践最好的指明灯,当然也不是空泛的探讨理论,要结合基坑建设的具体实践,配合长期的观察,资料统计来进行研究,争取在计算方法上能有新的更好的突破,对水土本身特征的了解,对压力相关知识的研究等等也必须是相伴的,只有在这些小的细节,各个单元部分上有所掌握和思考,才有可能在整体上找到突破。
二是建立区域性岩土信息管理系统。借助地理信息技术和数据库技术,建立全国范围内,尤其是大中城市区域性的岩土信息管理系统。该信息系统主要包括地层、水系的赋存特征,岩土的结构、组成、力学指标、流场的变化等。信息来源可通过大量已建在建工程的勘探、施工、监测结果,外加适当的补勘成果。拟建工程,可查询相关区域工程特性信息并做必要的补勘修正即可,不仅工程类比性好,且可减小岩土区域性和个性的影响。
三是尽量采用扰动较少的原位测试法获取设计参数,并选择有代表性的区域进行实际土压力的监测,利用这些实测的土压力反分析设计参数,并和原位测试获得的设计参数对比,建立其试验参数的修正关系。
四是加强基坑建设过程中的监测力度和水平,要实时的动态的监测现场施工的流程和情况变化,对每个阶段完成后的土压力及与其相关的因素都做细致的研究,一段发生变化,及时反映情况,做出应对举措,并把参数变化的结果记录在案,为以后的土压力研究提供实际的有效的参考资料和数据,为下一次的工程建设提供参考意见和指导。
五是采用动态支护技术的变形控制理念。基坑工程是一个典型的不确定性系统工程,受不确定因素影响显著” 。完全考虑到所有可能的影响因素并准确度量各因素可能的影响大小是非常困难的。设计中只能做到向真实土压力的无限接近,工程中只能借助于足够安全可靠的支护措施。但不确定因素引起的土压力变化既可能增大,也可能减小,不能一味采用安全系数很大的支护方法,浪费成本和延长工期。实践中可考虑采用能随土压力增减变化而相应动态调节支护能力的支护工艺。
五.结语
基坑开挖与支护技术的发展水平,在一定程度上标志着一个国家工业建设和建筑水平的高度,它从一个侧面反映了这个国家城市建设人员的能力和素质水平。从整个全球的发展和趋势看,我国工程建设技术,尤其在基坑支护水平上,还是有所欠缺的,为了适应经济的告诉发展水平,还必须继续深入研究和开发这方面的技术。软土地基不仅在空间上发生了变化,而且随着时间的变化其性质也在发生变化。众多不确定因素的影响,造成了理论分析结果与实际的差异。因此,在处理软土地基时,应认真进行调查,重视施工过程中的动态观测,随时进行调整。软土地基的处理一定要遵照“因地制宜、综合考虑”的原则进行。在基坑开挖与支护领域中,人们已应用各种手段和技术措施,集中解决了一个又一个工程问题和难题。相信今后在不断完善、认识和提高深化的过程中,必定会将这一工程领域的技术水平推向更新的高度,为岩土工程总体增添更加丰富的内容。通过本文,对软土地基深基坑支护中的土压力做了相应系统而又全面的介绍,对其产生原因和解决措施探讨的比较深入。然而,土压力相关的问题不仅仅只有这些,各方面的看法和理解也是各不相同的,鉴于土压力问题在基坑建设中的重要地位,对其的研究是不能停止的,各个研究者的相互交流探讨也是相当重要的。希望土压力的研究在未来的几年时间内能有长足的进步,为基坑建设提供更好的参考依据。
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一、前言
现今国内的高层建筑中土钉支护技术应用的很广泛,也是高层建筑的施工重点。很多的建筑工程由于土钉支护技术的失误,结果造成了巨大的经济损失,同时也是建筑工程的工期延误。所以,在建筑工程中,我们应当确保深基坑的安全性和质量,这就需要我们采用土钉支护技术进行深基坑的施工。土钉支护技术的造价较低,施工方法简便,同时工期较短。本文主要通过对土钉支护技术在深基坑中的设计、施工以及检测和在雨季中的处理对策等内容进行分析,从而保证建筑工程的质量和安全。
二、工程概况
笔者所在公司负责某市的一座综合楼,该楼的建筑面积是9.5万平方米。全部采用钢筋混凝土框架结构,该楼有22层,并且有地下室,基坑开挖的深度为9米。通过地质勘查报告可以知道,影响场地基坑支护影响的岩层包括填土层、粉土、黏土、粉砂等。粘土没有钻穿,现场测验有两层地下水,第一层地下水的深度是2到12米,第二层地下水的深度为14米。深基坑东临城市主干道,西侧是住宅区,北侧是一宾馆。
三、基坑支护设计方案
通过现场的地质勘查情况,同时还考虑到工程的安全、经济以及周边情况等因素,对于该工程,我们可以采用土钉支护技术和护壁桩两种施工方案。同时通过地质勘查报告,可知,该场地地下水位较高,因此实际开挖地下3米左右就可以见到地下水。。
1.基坑降水
为了使地下室能够干燥作业,我们使用12口径的管井进行抽水,将降水井安置在距离开挖线1米处,考虑到可能将地下水降到基底一下1米处,因此要在基坑周围布置82口管井,每口管井的距离为八米,在基坑内部布置渗井。降水井的深度为13米左右,将管底封死,同时在管外填上滤料。
2.土钉支护
由于地下结构施工对空间的要求,因此基坑侧壁和地下结构外墙之间的水槽为0.8米,同时土钉墙的高度应该为12米,土钉墙的坡度大约为1:0.2,同时还布置8排土钉。使用20HRB335型号的钢筋,保持水平间距在1.5米。土钉的长度为5米到九米,孔径是110毫米,排拒是1.5米。同时在第二排要采用预应力锚杆,长度为15米。
四、土钉支护施工技术
1.土钉支护工艺原理
土钉支护技术就是在依次开挖基坑土方而形成的坑壁中,通过采用机械进行钻孔,从而将土钉放到孔内,然后向孔内注入混凝土,然后在挂上钢筋网,最后喷射混凝土面层结构,这样就使其形成共同支撑的结构体系,经过这样的施工,一直到挡墙支护完全。
2.工艺流程
首先是基坑降水施工,接着是土方开挖至土钉标高下50cm,然后是土钉成孔,接着是杆体支放,接着注浆,接着坡面修正,接着铺设钢筋网,然后喷射混凝土,然后重复工序至基坑底,最后基底排水沟。
3.基底施工
对于土钉墙的施工,必须要根据开挖来进行,对于基坑的边坡一般应该按照分层分段开挖的原则进行开挖,采用中心岛的开挖方法,也就是说,首先将基坑沿线挖出10米左右宽度的护坡作业平面。将土方开挖到土钉标高一下0.5米处,同时采用机械成空方式,孔径大约为110ram,同时还要控制好空的深度、孔径以及倾角。在成孔以后,要迅速的向孔内插放钢筋,同时进行注浆。土钉杆体的水灰比为0.5,用普通硅酸盐水泥浆进行注浆。在第一次注浆完成后两个小时内,进行第二次注浆,同时要将孔口进行封堵。对于喷射砼施工,我们分段进行在统一分段内,喷射的顺序为自下而上。
五、施工监测
1.地下水位监测
从6月21日项目开工到7月17日,对降水井施工完毕并进行连续的抽水后,必须要保持水位在十米左右,可以达到施工的标准。
2.基坑位移监测
在进行土方开挖之前,要对基坑坡顶的水平位移以及沉降位移进行测定,得到原始值。水平位移很沉降位移的监测点沿着基坑坡顶的变现布置,距离为三十米。在进行土方开挖时,要每天检测一次。将沉降监测点布置在深基坑开挖可能影响范围内的市政道路上。对于水平位移,我们采用视准线法,就是说在需要进行位移监测的基坑槽壁上布置一条视准线,并且在改线两端深基坑可能影响的范围内设置两点A、B,将他们作为监测的主站点和后视点。接着就沿着改线在槽壁上设置几个观测点,就可以直接在读数尺上读出位移。
六、雨季中出现的危机情况和处理措施分析
7到8月间,该地区就进入了雨季,雨季给深基坑施工带来了很多的不便和影响,同时伴随着暴雨的来临,边坡支护的安全就面临很大的挑战。
1.危机情况的出现
在基坑的边坡锚钉和面层喷射混凝土施工完以后,在坑壁的局部就出现了一些出水点,同时在基坑西侧的边坡坑壁上,出水点有不断加大并进而形成涌水或者是涌砂的现象。同时在西侧的土体局部的变形变大,有些观测点点的水平位移达到75ram,沉降位移达到90mm。在基坑的北侧和东侧的情况要好一些。通过我们的观测数据分析可知,土方开挖到预先设计的深度,基坑边坡的水平位移相对比较稳定。
2.处理措施
对于坑壁局部渗水,在基槽四壁增加灌水孔,孔深0.6m,高度距槽底0.8m,间距2m。在护壁中插入周边带孔眼的包网塑科排水管,把局部渗水通过暗埋在土钉坡内的塑料排水管引入基坑周围排水沟及集水坑中。利用水泵及时抽排,加快边坡粉土层排水固结。
基坑东(3—1)轴到(3—7)轴采取分级支护.首先把高2.5m.宽4.0m的土卸除。在-7.0m位置增加一排预应力锚杆,高度16m。
按上述措施进行施工和危机加固处理后,对整个基坑及邻近建筑物的位移进行了跟踪监测。各观测点均处于稳定状态。同时对基坑开挖后,地面裂缝的开展情况进行了跟踪监测,各观测点的裂缝均处于稳定状态。
3.情况分析
通过现场的勘查,基坑西、北两侧场地条件较好,全部进行了硬化处理.通过对承平位移监测数据分析,开挖到设计深度,基坑坡顶水平位移在10mm以内,变形稳定。说明水源远近是影响基坑稳定的主要因素,地表水渗入土体造成坡体土层的力学性能指标严重下降和坡体水压力增加。
七.结束语
土钉支护技术在深基坑施工中的应用十分广泛,对于深基坑施工具有重要的意义。
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1、引水工程基坑支护的特点
引水工程在基坑支护方面的工作与其他建筑方面的基坑支护的工作还存在着一定的差别,引水工程基坑支护的过程中有着自身的独特特点,是一般基坑支护工程所不存在的。这主要是因为引水工程所采用的是一些输水管道,并且一般引水工程所输送的水量都比较大,因此引水工程所采用的输水管道的管径一般都很大,因此在引水工程基坑支护过程中要根据具情况进行支护工作。一般的引水工程基坑支护有以下几个普遍的特点:①从基坑的设计规模来说,引水工程基坑的设计规模与城市的一些中高层建筑所挖掘的基坑的规模相比还是比较小的;②从基坑施工的持续时间来说,引水工程基坑支护的施工远远的比中高层建筑基坑支护施工持续的时间短,一般引水工程基坑施工过程持续的时间大概为14―21 d;③从基坑的受力情况来看,引水工程基坑的施工过程中所采用的起重机等设备与中高层建筑施工中所采用的起重机等设备有所不同,引水工程基坑在施工过程所采用的起重机的类型是大型履带式的,因此引水工程基坑周边的载荷在计算时要根据实际的基坑情况来进行计算。
2、引水工程基坑支护的主要形式
基坑支护所采用的形式多种多样,根据基坑规模的大小以及设计要求来确定采用相对应的支护形式。下面对其常用的基坑支护形式进行简单介绍。基坑支护所采用的形式大概分为8种:①基坑边坡在进行支护的过程中如果采用拉森Ⅳ钢板桩l型需要满足的条件是基坑的深度
3、深基坑支护设计中的注意事项
3.1彻底转变传统的设计理念
近十几年来,我国在深基坑支护技术上已经积累很多实践经验,收集了施工过程中的一
些技术数据,已初步摸索出岩土变化支护结构实际受力的规律,为建立深基坑支护结构设计
的新理论和新方法打下了良好的基础。但是,对于深基坑支护结构的设计,国内外至今尚没有一种精确的计算方法,多数是处于摸索和探讨阶段。我国也没有统一的支护结构设计规范。土压力分布还按库伦或朗肯理论确定,支护桩仍用“等值梁法”进行计算。其计算结果与深基坑支护结构的实际受力悬殊较大,既不安全也不经济。由此可见,深基坑支护结构的设计不应再采用传统的“结构荷载法”,而应彻底改变传统的设计观念,逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系。这是设计人员需要加强科研攻关的方向。
3.2建立变形控制的新的工程设计方法
目前,设计人员用的极限平衡原理是一种简便实用的常用设计方法,其计算结果具重要
的参考价值。但是,将这种设计方法用于深基坑支护结构,只能单纯满足支护结构的强度要求,而不能保证支护结构的刚度。众多工程事故就是因为支护结构产生过大的变形而造成的,由此可见,评价一个支护结构的设计方案优劣,不仅要看其是否满足强度的要求,而且还要看其是否产生环境问题,关键在于其变形大小。鉴于上述实际,在建立新的变形控制设计法时,应着重研究支护结构变形控制的标准、空问效应转化为平面应变和地面超载的确定及其对支护结构的影响等问题。
3.3大力开展支护结构的试验研究
正确的理论必须建立在大量试验研究的基础上。但是,在深基坑支护结构方面,我国至今尚未进行科学系统的试验研究。一些支护结构工程成功了,也讲不出具体功之处;一些支护结构工程失败了,也说不清失败的真实原因。在支护工程施工的过程中积累的技术资料很丰富。但缺少科学的测试数据,无法进行科学分析,不能上升到理论的高度,这是―个很大的缺陷。开展支护结构的试验研究(包括实验室模拟试验和工程现场试验),虽然要耗费部分资金,但由于深基坑支护工程投资巨大,如经过科学试验再进行设计时,肯定会节省可观的经费。因此,工程现场试验是非常必要的。通过工程实践积累大量的测试数据,可对同类工程的成功打好基础,为理论研究和建立新的计算方法提供可靠的第一手资料。
3.4探索新型支护结构的计算方法
高层建筑的飞速发展绘深基坑支护结构带来一场技术革命。在钢板桩、钢筋混凝土板桩、
钻孔灌注桩挡墙、地下连续墙等支护结构成功应用后,双排桩、土钉、组合拱帷幕、旋喷土锚、预应力钢筋混凝土多孔板等新的支护结构型式也相继问世。但是,这些支护结构型式的计算模型如何建立、计算简图怎样选取、设计方法如何趋于科学,仍是当前新型支护结构设计中急需解决的问题。目前,深基坑支护结构正在向着综合性方向发展,即受力结构与水结构相结合、临时支护结构与永久支护结构相结合、基坑开挖方式与支护结构型式相结合。这几种结合必然使支护结构受力复杂。所以,建立新型支护结构的计算方法,已成为深基坑工程技术的当务之急。
[中图分类号] U45 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-4-259-3
1 工程概况
该基坑工程位于杭州下沙经济技术开发区,分为86-1和86-2二个地块。其中86-1地块为住宅用地,总用地面积为41109m2,设有连通的二层地下室,地下室建筑面积为50338m2。86-2号地块为商业用地,南侧紧邻地铁隧道,总用地面积为28734m2,设有三-四层地下室,地下室建筑面积为125950m2。本工程±0.000相当于绝对标高6.300m,基坑周边自然地坪相对标高为-0.150m(即绝对标高6.150m)。
综合考虑承台、电梯井和地梁的间距和密度,取基坑底标高为-8.850m、-10.050m和-15.800m,设计基坑开挖深度为8.70~15.65m。设计基坑安全等级为一级。
1.1 基坑环境条件
用地红线以南为九沙大道,九沙大道下有杭州地铁下沙中心站的主体结构及隧道。下沙地铁中心站主体结构顶面标高为绝对标高3.500m,板底标高为绝对标高-9.39m~-11.39m,采用钢筋混凝土框架结构,地下连续墙“二墙合一”围护(墙底绝对标高为-24.00m),距基坑边的距离约为27.10m。地铁隧道中心点绝对标高-6.090m,直径6.2m,壁厚350mm,轨顶绝对标高-7.950m,隧道与基坑边的距离约为7.70m。九沙大道市政管线,埋深在0.6m~2.80m之间,距基坑的距离在1.1m~47.8m之间(图1.1)。
1.2 工程地质条件
根据场地岩土工程勘察报告,场地土体可分为七个大层,十八个亚层。基坑开挖影响范围内各土层主要物理力学性质指标见表1.1所示。
2基坑围护结构设计
2.1基坑的围护结构型式选择
86-2地块基坑采用内撑式围护结构,围护墙分别采用地下连续墙和钻孔灌注桩排桩墙;本基坑基坑东侧南段、南侧和西侧南段临近地铁车站及隧道,采用地下连续墙围护结构。对于临近地铁隧道的1A-1A剖面,在地连墙外侧增设一排钢筋混凝土排桩墙。86-1地块采用拉锚式围护结构,围护墙采用钻孔灌注桩。
2.2支撑体系设计
86-2地块周围环境条件比较复杂,临近有地铁轨道及车站需保护,因此考虑采用三层内支撑的围护方案。在支撑的竖向布置上,共设置三道钢筋混凝土内支撑。支撑顶标高分别确定为-1.50m、-7.20m和-12.20m。
3基坑开挖对邻近地铁隧道影响分析
3.1计算模型与参数
基坑长度约250m,且与地铁隧道基本呈平行布置,属于比较典型平面应变问题。分析软件采用岩土工程专用有限元软件Plaxis。Plaxis软件分析时,地基土为两相连续介质材料,无须将桩土等简化为弹性地基。本次分析桩体材料采用线弹性模型,土体材料与桩土界面采用Mohr-Coulomb理想弹塑性模型,桩土单元均采用高精度的15节点三角形等参单元,桩土界面采用Goodman单元。
3.2分析模型与参数
基坑开挖、降水施工对隧道影响的分析模型为平面应变分析模型,如下图3.1所示。坑外土体计算范围50m>3h,h为开挖深度;模型两侧水平向约束,底部竖向约束;考虑降水引起的渗流场及其对土体应力场的影响,模量两侧为侧向水源补给,坑外水头分别降至地表下4m与8m,坑内采用深井降至开挖面以下0.5m,粘土层为不透水层;分析方法采用有效应力法,土体材料与桩土界面强度和变形参数均为有效应力指标。地连墙、支撑结构砼强度C30,弹性模量Ec=30GPa。
基坑开挖对地铁隧道影响的分析模型如图3.1所示,分析软件为岩土工程专业有限元软件Plaxis 7.2。地铁隧道外径6.2m、壁厚350mm、6片拼装,拼接处按铰接考虑。地连墙与灌注桩外侧有一道?850@600三轴水泥搅拌桩,水泥土的割线模量E50取260MPa。水平支撑刚度取主支撑与板带截面抗压刚度。
3.3基坑开挖对地铁隧道影响分析
开挖与降水计算工况根据施工步骤共分为7个工况(包括4次开挖和3次换撑),见表3.2。
各个施工工况的位移场、地连墙的侧向变形分析结果(最大值)如图3.2~图3.4所示,隧道变形与隧道管片压力如图3.5~图3.9所示。
由前述分析可见:
(1)受基坑开挖、降水等因素的影响,南侧地连墙最大变形为27.5mm,小于0.18%H(28.2mm),满足环境保护要求为一级的基坑变形控制要求。
(2)在基坑开挖及地下室施工期间,隧道1最大水平位移为7.0mm、最大沉降为3.6mm;隧道2最大水平位移为13.3mm、最大沉降为4.8mm。
(3)地下结构施工完毕停止降水后,隧道1残余水平位移为6.2mm、残余沉降为0.5mm;隧道2残余水平位移为11.5mm、残余沉降为3.0mm。
(4)基坑施工对隧道管片压力的影响很小。
4结论
本文以杭州下沙某深大基坑工程为背景,通过及基坑开挖对地铁环境效应的数值分析,研究得出以下主要结论:
2.采用PLAXIS分析了基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,分析表明基坑开挖对地铁隧道结构的内力影响较小;地铁隧道的变形均小于15mm。
基坑施工工序较多,现场工况与模拟分析时的工况可能存在不一致,导致结合工况来分析基坑围护结构的受力及变形相当困难。本文分析时,适当做了一些简化,很难做到预测分析和实际施工完全吻合。考虑真实工况可以获得与实际更为接近的结果。
数值计算时岩土参数的选取对计算结果的影响很大,然而由于岩土材料和工程地质的复杂性,极难选取精确的、合适的参数来反映现场实际。进一步考虑岩土材料在不同应力路径和不同应变水平下参数取值,可以更为准确地预测基坑开挖对周围环境的影响。
参考文献
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引言
近年来,基坑工程在我国发展很快,但事故较多,深基坑工程是一个古具有划时代特点的综合性的岩土工程课题,因为它既涉及到土力学典型问题和变形问题,又涉及到土体与支护结构的相互作用问题。基坑围护工程的设计与施工,既要保证整个支护结构在施工过程中的安要控制结构和周围土体的变形,以保证周围环境(相邻建筑物和地下公施等)的安全。如何确保基坑围护工程的安全可靠、经济合理、实用是当前现代化城市建设中一个非常重要和迫切的问题。本工程为上海东方体育中心为事例,介绍无支撑体系围护在深基坑施工中的应用。
1工程概况本工程为上海东方体育中心,将作为上海2011年第十四界世界游泳锦标赛主要比赛场馆。项目位于浦东新区杨思地区,场地以北为川杨河、西侧为黄浦江、东侧为济阳路、南侧远处为在建中环线,同时场地南侧与地铁11号线区间、11号线、8号线及6号线等三线交汇主题公园站较近,与11号线区间距离约为50米。本工程占地面积约为48万平方米。
游泳馆场地内有原水管及信息电缆穿越,后原水管进行搬移至施工场地外围,满足施工要求。信息电缆经过开槽排挖,并未发现其位置,将成为施工前需解决问题之一。场地内无其他管线或建筑存在,施工场地情况较好。
本工程游泳馆和室外跳水池均为地下一层(局部夹层)、地上三层的混凝土结构,结构外围有独立柱支撑上部钢结构柱和屋盖体系。
目前基坑开挖深度较大的情况下,比较依赖于使用支撑体系。支撑体系的使用对基坑的安全带来更可靠的保证,但也因为支撑体系的使用,对施工操作和工期控制提出更高的要求。如何在确保基坑安全的前提下,加快施工进度已成为亟待解决问题之一。无支撑体系围护在施工过程中,基坑围护变形量将较大,对周边管线和建筑的保护也将有必然的影响。
本论文以上海东方体育中心为工程背景,对无支撑体系围护在深基坑施工中的应用进行研究。
2 设计方案的优化与施工方案的选择
2.1工程特点
(1)工程量大
游泳馆主体基坑东、西及北侧区域周边场地较大,土方量达50万方。基坑周围周边建筑、管线等影响较少。
(2)工期紧
整个工程工期为18个月,地下室围护结构与地下室结构的施工期仅7个月。由于基坑跨度大,如采用一般含支撑的围护形式,需增加大量混凝土支撑及立柱桩,不仅拆撑、换撑等耗时较长,而且工程进度难以保证、经济效果亦不理想。
(2)工种交叉
本工程抗拔桩与抗压桩数量庞大.,场地内地下障碍物较多。由于桩基施工中还须考虑沉桩速度与挤土效应间的矛盾等,因此围护、桩基和挖土等工程施工需穿行。论文大全。本工程以上主要为钢结构,以下为钢混结构,在地下室施工阶段,土建与钢骨柱吊装须进行交叉施工。这些因素均会影响施工进度。
2.2 围护设置原则
在上海软土地区,对于开挖深度在9m左右的基坑,一般情况下可采用桩列式围护结构,内设水平支撑;如果基坑面积较大,在同样的围护条件下,也可采用中心岛法挖土,设置斜抛撑;另外,如果条件允许,还可以采用放坡形式结合重力坝进行围护。
结合本工程场地条件及基坑规模等具体情况,提出了以下三个基坑围护方案进行比选:
(1)钻孔灌注桩+止水帷幕+内支撑(两道砼平撑);(2)钻孔灌注桩+止水帷幕+两道钢抛撑;(3)一级放坡+深层搅拌桩重力坝体系。考虑本工程面积大、造价控制严、工期紧、工艺搭接要求高的特点,在周边环境较为宽松的条件下,遵循“安全、合理、快速、经济、可行”的指导原则,对三种支护方案. 见下表进行了比选,最后选用一级放坡和深层搅拌桩重力坝体系的围护方案。
表1支护方案比选
围护方案 安全、可行性 工期 对主体结构的影响 优缺点 一级放坡+ 深层搅拌桩 重力坝 可行 能满足要求 可行 无影响 基坑稳定性满足,且满足下部及上部结构流水施工进度,经济性较优,对设计及施工控制要求高 钻孔灌注桩+止水帷幕+两道钢抛撑 可行、安全性较好 超过合同工期2月左右、不可行 有一定的影响 止水效果好,围护变形小,工期无法满足建设要求,经济性一般