摘要:近年来,随着经济的发展,社会的进步,我国城市基本建设规模逐渐加大,高层建筑、地下建筑、隧道等工程大幅度增加。为了节约地上空间,节省土地,充分利用地下空间的深基坑工程随之增加,这使得深基坑工程施工问题在技术和经济上对整个建筑施工起着举足轻重的影响。
关键词:深基坑;高层建筑;支护技术
1我国深基坑工程施工有下述特点
1.1 基坑深度不断增加为了使用方便、节约土地,为了符合城市管理规定及人防需要等,建筑不断向地下发展。过去建1～2层地下室,在大城市也不普遍,中等城市则更为少见。现在大城市、沿海地区尤其是特区,地下3～4层已经很平常,5～6层也很多见。因此,基坑开挖深度多在10m～16m之间,深度在20m左右的也很多。
1.2 建筑工程地质条件越来越差,基坑周围环境复杂在某些沿海经济开发区,建筑工程所处的地质条件差的问题较为突出。城市中,高层和超高层建筑集中在人口稠密、建筑物密集的地方,并紧靠重要市政公路。而一般情况下,这些地方的原有建筑结构陈旧,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。
1.3 基坑支护方法多现在,深基坑支护的方法越来越多,如混凝土灌注桩、人工挖孔桩、预制桩、深层搅拌桩、钢板桩、地下连续墙、锚钉墙等,还有各种桩、板、墙、管、撑同锚杆联合支护。
1.4 基坑支护工程的事故隐患较大深基坑支护工程技术较复杂,而且当基坑支护失效时,会造成邻近房屋、地下管线及道路的开裂,引发工程纠纷,甚至出现严重的破坏,造成重大的经济损失及人员的伤亡。因此,在具体的工程实践中,科学设计和处理深基坑支护结构,并采用安全合理的支护技术措施保证深基坑施工至关重要。
2高层建筑深基坑支护技术分析
2.1 钢板桩支护钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成,把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙,广泛应用于挡土和挡水。目前钢板桩常用的截面形式有U形、Z形和直腹板型。钢板桩由于施工工艺简单所以应用较广。钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形,或者产生噪声振动,对周围环境影响很大,因此在人口密集、建筑密度很大的地区,其使用常常会受到限制。而且钢板桩本身柔性较大,如支撑或锚拉系统设置不当,其变形会很大,所以当基坑支护深度大于7m时,不宜采用。同时由于钢板桩在地下室施工结束后需要拔出,因此应考虑拔出时对周围地基土和地表土的影响。
2.2 深层搅拌水泥桩支护深层搅拌水泥桩支护是利用水泥作为固化剂,采用机械搅拌,将固化剂和软土剂强制拌和,使固化剂和软土剂之间产生一系列物理化学反应而逐步硬化,形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩墙,作为支护结构。深层搅拌支护适用于淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土、素填土等土层,基坑开挖深度不宜大于6m。对有机质土、泥炭质土,宜通过试验确定。
2.3 排桩支护排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度,但各桩之间的联系需要依靠桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁。通过桩间或桩背高压注浆,设置深层搅拌桩、旋喷桩,或在桩后专门构筑防水帷幕等措施,来防止地下水夹带土体颗粒从桩间孔隙流入(渗入)坑内。灌注桩施工简便,可用机械钻(冲)孔或人工挖孔,施工中不需要大型机械,且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害,成本较地下连续墙低。
2.4 地下连续墙地下连续墙具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果,适用于地下水位以下的软粘土和砂土等多种地层条件和复杂的施工环境,尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深的情况,因此在国内外的地下工程中得到广泛的应用。在基坑深度大于10m、周围环境保护要求高的工程中,经技术经济比较后多采用此技术。但是地下连续墙在坚硬土体中开挖成槽困难较大,尤其是遇到岩层时需要特殊的成槽机具,施工费用较高。在施工中泥浆污染施工现场,造成场地泥泞不堪。目前采用的逆作法施工使得两墙合一,即施工时用作围护结构,同时又是地下结构的外墙。
2.5 土钉墙(复合土钉墙)支护土钉墙支护是用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术,由于经济、可靠且施工快速简便,已在我国得到迅速推广和应用。土钉是用来加固现场原位土体的细长杆件,通常采用钻孔,放入变形钢筋并沿孔全长注浆的方法做成、它依靠与土体之间的粘结力或摩擦力,在土体发生变形时被动承受拉力作用。它由密集的土钉群、被加固的土体、喷射混凝土面层形成支护体系。随挖随支的工艺能有效地保持土体强度,减少土体的扰动。土钉支护的使用要求土体具有临时自稳能力,以便给出一定时间施工土钉墙,因此对土钉墙适用的地质条件应加以限制。为了适应以淤泥及淤泥质土为主的软土带的地质条件特性,沿海地区发展了复合土钉墙支护技术,即加筋水泥土墙。加筋水泥土墙是在水泥土桩中插入H形钢(拉森板桩、钢管等)组成的。由H形钢承受侧向荷载,而水泥土则具有良好的抗渗性能,因此加筋水泥土墙具有良好的挡土和止水抗渗效应。水泥土桩和H形钢的组成形式一般有2种,而且水泥土桩中插入H形钢,设置支撑也十分方便。
2.6 土层锚杆支护土层锚杆简称土锚杆,它是在地面或深开挖的地下室墙面(挡土墙、桩或地下连续墙)或未开挖的基坑立壁土层钻孔(或掏孔),达到一定设计深度后或再扩大孔的端部,形成柱状或其他形状,在孔内放入钢筋、钢管或钢丝束、钢绞线或其他抗拉材料,灌入水泥浆或化学浆液,使之与土层结合成为抗拉(拔)力强的锚杆。其特点是:能与土体结合在一起,承受很大的拉力,以保持结构的稳定,可用高强钢材,并可施加预应力,可有效地控制建筑物的变形量;施工所需钻孔孔径小,不用大型机械;代替钢横撑作侧壁支护,可大量节省钢材;为地下工程施工提供开阔的工作面。经济效益显著,可节省大量劳力,加快工程进度。
3结语
综上所述,为了减少深基坑支护施工事故,需要科学设计、精心施工、强化监理,保护坑边建筑与环境,不断提高深基坑支护技术和管理水平。
参考文献:
[1]刘军,邱霞.建筑工程质量控制与验收[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]赵花丽,傅少君.深基坑工程的现状与发展[J].孝感学院学报,2005,(5).