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深基坑支护技术在建筑施工中的应用

      摘 要:本文主要阐述了目前在深基坑工程中常用的支护技术的主要的类型、工作原理、并描述了深基坑支护技术的施工工艺。并提出工程施工中开始重视反演分析与施工信息化,深基坑工程也不例外。需要发展测试技术实现监测准确、及时、快捷、系统,改进分析模型,以实现施工信息化。

  关键词:深基坑支护技术;施工;建筑

  中图分类号:TU74 文献标识码:A我国地域辽阔,不同地区之间工程地质状况、场地土的性质可能相差甚远,但是土体工程力学性质是影响工程设计施工的重要因素。因为地质作用,在江河的中下游沿岸地区、内陆盆地地区几江河出海口及沿海地带,往往形成沉积软土,对于作为工程场地土来说是不利的。

  但是,这些地带通常是经济较发达、城市分布较多而人口较密集的地带。随着济济的发展、国家城市化的进程的推进,城市用地的经济价值在在不断提高,投资者充分利用城市用地而设计施工水平都能达到要求的情况下促使着城市建筑向着高空方向发展。

  一方面是为利用地下空间。另一方面,从设计角度讲,通常利用补偿性深基础,以挖去的土体的重量已对地基土压缩固结作用来代替高层建筑的大量级重量对土体的压缩固结作用,从而达到有效利用地基土减少建筑物的沉降的目的。其结果是产生施工过程中大量的深基坑。而出现深基坑的地方往往是因道路、地下管线、临近建筑等等个方面因素的制约不能采用较经济的放坡开挖,土壁的稳定与变形等方面的要求下有支护垂直开挖普遍存在于各基坑工程中,各式各样的基坑支护技术应需而生。

  1 现有的深基坑支护技术及其工作原理

  深基坑支护从支护体系的受力特点与明显的支护结构形式分为内撑式支护与非内撑式支护。内撑式支护主要是多层内撑外围式支护,非内撑式有拉锚式支护、土钉墙支护、组合式支护式中的加型钢水泥土墙支护、排桩拱形水泥土墙支护等等。

  内撑式支护支护体系由支护墙体与维护支护墙体稳定的支撑体系组成,以支护墙体挡土挡水,由支撑及墙下坑底被动土压区被动土压力抵抗墙后土体主动土压力及面部超载等作用,达到稳定土体的目的。从受力上看,支护墙体在挡土(挡水)的同时承受弯矩,剪力的作用,并把外荷载作用传给支撑体系及墙下被动区土体,以支撑体系及墙下被动区土体的变形作功来克服外力。支撑体系通过变形维持支护墙体的平衡与稳定,其强度、刚度与稳定性直接关系只好墙体的变形大小及对周围环境的影响程度。内参撑式支护不全都具备挡水防渗功能,在高水位地区应用通常配有辅助隔水或降水措施。

  2 深基坑支护技术

  2.1 护坡桩施工

  根据工程场地特点和施工要求无污染、无噪音、施工速度快等诸多特点,施工护坡桩时采用“钻孔压浆桩”技术,其为水泥浆护壁,直接投放碎石并多次布浆成桩的无砂混凝土桩,施工时应严格按照行业标准《钻孔压浆桩工程的施工及验收规程》、施工方案、国家有关规范及设计要求、施工现场所提供的结构轴线、位置控制点施放桩位点,并必须经监理工程师复核鉴认后方可进行施工。其施工工艺简介如下:用螺旋钻杆钻到预定深度后,通过钻杆的芯管自孔底由下向上向孔内压入已制备好的以水泥浆为主的浆液,使浆液升至地下水或无塌孔危险的位置以上,提出全部钻杆后,向孔内投放钢筋笼和骨料,最后在自孔底向上多次高压补浆而成。由于该工艺是连续一次成孔,多次自下而上高压注浆成桩,能在流砂、卵石、地下水易塌孔等复杂的地质条件下顺利成孔成桩,它具有以下优点:

  2.1.1 在多种复杂地质条件下能顺利成孔成桩,长臂螺旋钻钻至设计深度后,及时高压注浆,高压浆的作用可把孔壁周围的地下水排至孔外,加上水泥浆的重力作用,从而保证孔壁不坍塌而顺利成孔。

  2.1.2 施工速度快,在一般粘性土和砂质土层中,直径q~800,长10~20m的桩,一台钻机一天成桩15~20根。

  2.2 土层锚杆施工

  土层锚杆施工方法为用锚杆钻机钻至预定深度,开始注水泥浆护壁,然后穿钢绞线,多次补浆即完成。待达到要求强度后张拉锁定。

  具体施工流程如下:

  2.2.1 锚杆施工由现场施工测量人员按设计要求放出锚杆位置;锚杆机就位后,检查锚水平位置、标高、钻杆倾角,经检查无误后方可钻进。

  2.2.2 钻孔过程中若遇障碍物或异常情况应及时停钻,待情况查明并采取措施后再继续钻进。钻至设计深度后空钻出土,拔出钻杆;下锚索前检查锚索并做隐蔽工程检查记录。

  2.2.3 注浆材料及配比根据设计要求确定,注浆浆液搅拌要均匀,随搅随用,浆液应在初凝前用完,并严防石块、杂物等混入浆液,水泥浆搅拌必须严格按配比进,注浆由孔底开始,直至水泥浆溢出孔口后停止注浆。

  2.2.4 锚杆水平方向孔距误差不应大于50mm,垂直方向孔距误差不应大于l00mm。钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆长度的3%。

  2.2.5 土层锚杆均为预应力锚杆,锚杆施加预应力前,应先做锚杆抗拔试验2~3根,以验证锚杆设计的可靠性,并绘制Q-s曲线,试验系数为1.2。

  2.2.6 锚杆张拉前,应对张拉设备进行标定。锚固体与台座混凝土强度均应大于15.0MPa时,方可进行张拉。锚杆张拉应按一定程序进行,锚杆张拉顺序,应考虑临近锚杆的相互影响。锚杆正式张拉之前,应取0.1~0.2设计轴向拉力值Nl,对锚杆预张拉1~2次,使其各部位的接触紧密,杆体完全平直。

  2.2.7 预应力为锚杆抗拔力值的70%,张拉后锁定。

  2.2.8 锚杆质量控制标准同土钉墙中相关内容。

  2.3 土钉墙施工

  2.3.1 土钉制作

  为使土钉顺利送入土中,在土钉上每隔2m处焊接对中支架,形成锥形滑撬。同时保证土钉在孔居中位置,防止出现偏心,以提高抗拔力。

  2.3.2 土钉成孔

  土钉施工成孔采用洛阳铲成孔,孔径保证大于100mm,成孔过程中注意控制倾角及孔径。成孔后对孔深、孔径、倾角进行检查验收,做好施工记录及隐蔽工程检查记录。成孔孔位可根据实际情况进行局部调整,成孔角度,在遇到障碍物时,可适当调整。

  2.3.3 土钉送入

  土钉施工应按设计要求安装对中支架,土钉插入孔深不得低于设计长度的95%,以保证钢筋保护层厚度。

  对复检合格的钢筋按设计要求制作杆体,钢筋焊接满足双面焊5d,单面焊l0d,并按要求加焊定位支架。土钉送入孔中后,随即进行压力注浆,注浆压力达到0.5MPa时,注浆管插到距孔底250~500mm,持续m5in,为保证注浆饱满,在孔口设止浆塞,使水泥浆能够有效渗入土体孔隙中。

  2.3.4 坑边修坡

  在挖土过程中及时进行侧壁的修补,保证坡度满足施工要求,同时此项工艺直接关系到面层喷射混凝土的质量和材料耗用量,因此要严格按要求施工。

  2.3.5 钢筋网片施工

  在修好的坡面上及时进行绑扎网片固定在坡面的短钢筋上,上下左右根对根绑扎搭接,并不少于两点焊接,钢筋网片借助L字型锚头及压筋压焊在土钉端部形成一体。钢筋网与下层钢筋搭接长度为25d,钢筋网与土钉锚固装置要连接牢固,喷射混凝土时钢筋不得晃动,钢筋网片按设计要求制作,网片搭接长度满足300mm,网片距坡面40~50mm,网片外侧按设计要求加焊加强筋。

  2.3.6 喷射混凝土施工

  喷射施工过程中严格计量配比;喷射作业应分段进行,同一分段内喷射顺序应自上而下,每次喷射厚度50mm;喷射时喷头与受喷面应保持垂直,且保持0.6~1.0m距离;喷射混凝土终凝2h后要洒水养护3~7d。

  结论

  如今,工程施工中开始重视反演分析与施工信息化,深基坑工程也不例外。需要发展测试技术实现监测准确、及时、快捷、系统,改进分析模型,以实现施工信息化。

  深基坑工程,可以说已经成为工程建设中的一个热点,在深基坑工程中的科研会进一步深入,也需要勘察、设计、施工与科研部门的密切合作,以全面提高设计与施工队伍的素质与管理水平,更好为工程建设服务。

  参考文献

  [1]李钟.深基坑支护技术现状及发展趋势[J].岩土工程界,2001年01期.

  [2]宋福渊,耿冬青,刘晓辉.深基坑支护设计与施工管理的探讨[J].工程勘察,2005年04期. 

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