高层建筑深基坑工程支护施工技术

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:近年来,我国建筑行业得到长足发展,房屋建筑工程规模持续扩大,其在有效缓解城市用地矛盾的同时,对建筑基础结构质量、基坑施工水平的要求更严格。高层建筑深基坑支护施工技术较为复杂、系统,其施工质量影响整个建筑工程的经济效益,加上高层建筑现场环境复杂,深基坑施工环节面临诸多施工难点,需在施工前进行现场勘察,制定科学的施工方案,保证深基坑的稳定性及安全性。因此,从技术角度着手,重点探讨高层房建深基坑工程支护施工技术要点。

  关键词:高层建筑;深基坑;支护;施工技术;

  钢板桩支护是使用具备钳口或锁口的热轧型钢制作桩体,将若干数量钢板桩依次在深基坑现场指定位置中打入,再按特定顺序对钢板桩体进行连接处理,设置配套的支撑件或拉锚件,从而形成连续性基坑支护结构。其结构造型与U形钢较为相似,但桩体宽度、埋深值较大。在房建工程深基坑施工期间,钢板桩支护结构将分担基坑所承受的水土压力,改善地层结构稳定性。在深基坑施工结束后,将打入的钢板桩按顺序拔除,清理表面浮土,将桩体进行多次使用。

  在应用钢板桩支护技术时,应根据工程情况与工期要求,选择搭建临时性支护结构或是永久性支护结构,合理选择悬臂板桩、多锚板桩、单锚板桩等结构形式;要求桩体平面结构保持平齐状态,尽量减小不规则转角数量;在深基坑施工期间,禁止施工技术人员在支撑结构上开展切割、电焊等操作;在打桩前后,检查钢板桩规格尺寸、桩身外观质量、桩身垂直度与打桩位置。

  1.2 土钉墙支护

  土钉墙支护是在天然土体结构上打入若干数量的土钉、铺设钢筋网,在表面均匀喷射混凝土,形成适当厚度的混凝土面板。在混凝土凝结硬化后,土钉、钢筋网与混凝土面板将组成类似重力挡墙的土钉墙体支护结构,持续对墙后侧土压力进行抵抗,确保深基坑开挖面结构稳定。这项技术被用于加固基坑斜坡面,适用于黏性土地基或是含水丰富的粉细砂地基。在后续深基坑施工中,土钉墙中各处土钉体将会共同对土层产生作用,有效提高土体强度,形成土层稳定性主动制约机制。同时,土钉墙在承受较大荷载时,并不会出现突发性塌滑等工程事故,可延迟边坡塑形变形速度、抑制变形程度。土钉墙支护如图1所示。

  1.3 深层搅拌支护

  深层搅拌支护是将混凝土、水泥等材料作为固化剂,施工人员操纵搅拌机对地基进行强制加固,加入固化剂、喷浆,重复开展喷浆提升与搅拌下沉作业。土体颗粒与固化剂接触后将产生一系列物化反应,最终凝结固化为具有较高强度的整体性结构。这项技术主要适用于处理饱和性土地基问题,如黏土地基、淤泥质土地基等。但是,由于最终所固结地基的抗拉强度提升幅度较小,并不适用于加固开挖深度超过7m的基坑。该技术优点如下。

  1)支护结构简单,无需设置支撑结构,深基坑施工条件良好;直接向原土中加入固化剂强制搅拌即可,能最大程度利用原土。

  2)基坑支护期间不会产生明显的振动、噪声,适用于城市区域的高层建筑工程。但是,需根据工程情况科学制定技术方案。例如,在采取深层水泥搅拌桩技术、处理地基承载性能较差的黏性土地基或粉性土地基时,需将水泥掺入量控制在16%~17%,提前开展水泥土配比试验,准确计算外掺剂与水泥掺入量的最佳值。

  1.4 柱列式灌注桩排桩支护

  在深基坑施工现场中挖设若干数量与规格的桩孔,在孔内浇筑混凝土浆体,凝结硬化成混凝土灌注桩。同时,根据现场情况合理设定灌注桩布置形式,保持相邻桩体等同的间隔距离,形成柱列式密排结构。随后,在桩体顶部浇筑适当截面积的钢筋混凝土帽梁,对帽梁进行连接处理,对桩间、桩背区域开展高压注浆作业,或设置旋喷桩、构筑防水帷幕。可将单独的混凝土灌注桩体形成整体性排桩支护结构,且支护结构具有良好的挡水性能。常见的排桩支护形式如图2所示。

  1.5 土层锚杆支护

  施工人员直接在未开挖的基坑土壁中钻设孔洞,在洞内依次放入钢筋、钢丝束、钢绞线等材料,再灌注适量浆体。在浆体凝结硬化后,将形成具有良好抗拔性能与抗拉性能的锚杆体。将锚杆端部在基坑土层中进行锚固处理,锚杆体另一端与周边建筑物、构筑物进行连接,对锚杆施加预应力。在深基坑施工过程中,构筑物将通过锚杆体与基坑结构共同承受水土压力、风荷载。在应用这项技术时,需严格遵循相关施工规范,明确设定各项施工参数。例如,需将锚杆上下排间距控制在3m及以上,将倾斜锚杆倾角大小控制在10°~45°,将锚杆上覆土厚度控制在4m以上,将锚固长度控制在5m以上。土层锚杆构造如图3所示。

2 高层建筑深基坑支护施工技术应用建议

  2.1 搭建支护结构内支撑

  为保证深基坑支护结构稳定及使用安全,避免支护结构在受到外力碰撞、承受较大荷载时出现倾斜滑塌问题,技术人员可选择搭建配套的内支撑体系,将内支撑体与支护结构进行连接。在搭建支护结构内支撑时,应根据工程情况选择搭建内支撑体系。例如,在采取墙式、桩式围护结构时,必须搭建配套的内支撑体系,尽量搭设超静定内支撑结构体系,确保体系具有较大刚度,同时满足承载力与变形要求。选用内支撑体系应遵循从实际出发、经济适宜、安全性原则。为保证施工安全,需要遵循“先撑后挖”原则,在内支撑体系搭建完毕后,再开展深基坑开挖作业。

  2.2 应用基坑支护监测技术

  在深基坑工程施工阶段,由于现场环境复杂、外部施工环境处于动态变化状态,因此将会持续产生新的变量因素,从而引发支护结构变形、基坑塌滑等工程事故,破坏施工成果,造成严重损失。因此,为保障深基坑施工安全,有效处理各项施工问题,必须应用基坑支护监测技术,持续对深基坑工程施工情况、支护结构使用情况进行监测,具体监测项目包括水平位移监测、土压力与孔隙水压力监测、锚杆拉力监测、裂缝监测、倾斜监测等。监测到异常施工现象,要及时采取处理措施,在必要情况下组织人员和设备退场。

  2.3 应用组合支护技术

  根据深基坑工程实际施工情况,各项基坑支护技术均存在应用局限性,单项支护技术很难满足较为严格的深基坑工程支护要求与施工需求,存在极大的安全隐患。因此,根据工程特征与现场情况,技术人员可选择采取组合支护技术,充分发挥各项支护技术的优势,以此突破技术应用的局限性。例如,在某高层房建工程中,建筑层数为23层,总高度为84.50m,地下结构为2层,将基坑开挖深度设定为10.50m。考虑到地基下方分布着由卵石、粉质黏土等组成的冲洪积层,可选择采取双排深层搅拌支护、护坡桩支护、土钉墙支护等组合技术,构建复合地基结构。其中,采取双排深层搅拌支护技术对建筑结构与相邻建筑体相邻部位开展隔水作业,在基坑上部位置搭建土钉墙支护结构,在基坑下部位置搭建钢筋混凝土灌注悬臂支护桩,将桩体嵌入深度控制在6.80m,桩长设定为3.00m,桩径为0.50m,相邻桩体间隔距离为0.35m。

  2.4 深基坑防水止水处理

  在深基坑工程施工中,基坑结构受到地表水、地下水的渗透影响,导致基坑结构强度下降、土体松胀,增加了基坑滑塌、边坡滑石等工程事故的发生几率,不利于基坑开挖等施工作业的开展。因此,需要做好深基坑防水止水处理工作,最大程度地降低渗透水与坑内积水对深基坑支护效果造成的影响,预防发生边坡滑落等施工问题。例如,施工人员定期使用水泵抽除坑内积水、在施工现场设置盲水沟和截水沟等排水设施。出现坑底突涌水问题时,要快速抽除基坑内积水,对渗水部位进行封堵处理。待基坑恢复干燥状态后,再开展后续施工作业。同时,在施工条件允许前提下,尽可能选择在枯水季节开展深基坑支护作业。

  2.5 合理选择支护技术类型

  不同类型基坑支护技术的适用范围存在差异,技术人员必须结合工程特征与现场情况,合理选择支护技术类型。例如,板桩支护技术适用于开挖深度15m以内、地下水位较高、淤泥质土地基的工程项目中;土钉墙支护技术适用于开挖深度15m以内、现场不具备放坡条件的工程项目;悬臂式组合排桩技术适用于开挖深度在10m以内、不具备放坡条件且桩间土不稳定的工程项目。

3 结语

  深基坑工程是高层建筑工程的基础,对于工程整体质量具有决定性影响。深基坑具有一定的施工风险,为保证施工安全,必须根据工程情况灵活运用深基坑支护技术,科学制定技术方案,避免深基坑周边的土质结构发生偏移,保证高层建筑工程的整体施工质量和安全性。

参考文献

  [1]顾万功.探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术[J].居业,2020(9):81,83.

  [2]龚勇.深基坑支护施工技术管理探讨[J].城市住宅,2021,28(5):229-230.

  [3]肖明,宋家栋.探讨高层建筑工程深基坑支护施工技术[J].工程建设与设计,2020(13):58-59,62.

作者:武平 单位:湖北荆门城建集团有限公司

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