关于土木工程中的坑基施工技术研究

关于土木工程中的坑基施工技术研究

关键词:土木工程;深基坑;支护结构;施工技术

前言

随着我国进入社会主义市场经济,建筑工程被广泛的应用到人们的生产和生活之中。作为建筑工程重要组成部分的土木基础地基发挥着不可替代的作用,更是直接影响工程的质量和水平。土木工程的施工技术受到诸多因素的影响,如何避开那些不利因素进而达到国家制定的工程质量标准和要求才是施工单位当前亟待解决的问题。

1复合土钉墙支护技术

土钉支护是一种原位土加筋和强化的技术。土钉体与周围的土体紧密结合,并依靠接触界面上的摩擦力,与周围的土体形成复合土体,达到支护的目的。土钉支护作为一种经济可靠、快速简便的挡土技术,已在我国高层建筑和地下人防工程的深基坑开挖施工中得到越来越多的应用。

复合土钉墙是20世纪90年代在普通土钉墙的基础上研究成功的一项深基坑支护新技术。它是由普通土钉墙与一种或若干种单项轻型支护技术,如预应力锚杆、竖向钢管、微型桩或深层搅拌桩、旋喷桩等有机组合成的支护截水体系,分为加强型土钉墙、截水型土钉墙、截水加强型土钉墙三大类。

复合土钉墙技术弥补了一般土钉墙的许多缺陷和使用限制,在保证支护体系安全稳定的同时满足某些特殊的工程需要,如限制基坑上部变形,阻止边坡土体内水的渗流,解决开挖面的自立性以及阻止基坑底部隆起。由于可在不降水条件下采用,复合土钉墙解决了城市建设中不宜人工降水的难题,可以用于回填土、淤泥质土、黏性土、砂土、粉土等常见土层;在没有环境限制时,可以垂直开挖与支护,比较易于在场地狭小的条件下施工。工程规模上,深度20米以内的深基坑可以使用。整项技术安全可靠、造价低、工期短、使用范围广,因此具有更广泛的应用领域和适用范围。

经过十几年的发展,复合土钉墙技术在工程中得到了广泛的应用。工程应用表明,在地质条件较复杂的地方,复合土钉墙具有传统土钉墙无法比拟的优点。复合土钉墙支护技术具有广阔的应用领域和应用前景复合土钉墙技术将土钉支护推广到承压水地区,突破了软土地区不宜使用土钉支护的禁区。

2、型钢水泥复合搅拌桩支护结构技术

型钢+水泥土复合搅拌桩支护结构技术也称劲性水泥土搅拌桩地下连续墙施工技术(也称SMW工法)是基于深层搅拌桩施工方法发展起来的、具有较大经济潜力的一种新颖的围护形式。

型钢+水泥土复合搅拌桩支护结构具有抵抗侧向土水压力和阻止地下水渗漏的功能,主要用于深基坑支护。其主要技术内容是:通过特制的多轴深层搅拌机自上而下将施工场地原位土体切碎,同时从搅拌头处将水泥浆等固化剂注入土体并与土体搅拌均匀,通过连续的重叠搭接施工,形成水泥土地下连续墙;在水泥土硬凝之前,将型钢插入墙中,形成型钢与水泥土的复合墙体。主要有两种结构形式:一种是在水泥土墙中插人断面较大H型钢,主要利用型钢承受水土侧压力,水泥土墙仅作为止水帷幕,基本不考虑水泥土的承载作用和与型钢的共同工作,型钢一般需要涂抹隔离剂,待基坑工程结束之后将H型钢拔除,以节省钢材。另一种是在水泥土墙内外两侧应力较大的区域插入断面较小的工字钢等型钢,利用水泥土与型钢的共同工作,共同承受水土压力并具有止水帷幕的功能。该技术的特点是:施工时对邻近土体扰动较少,故不至于对周围建筑物、市政设施造成危害,可以做到墙体全长无接缝施工、墙体水泥土渗透系数k值可达10-7厘米每秒,具有可靠的止水性。成墙厚度可低至550毫米,围护结构占地和施工占地大大减少。废土外运量少,施工时无振动、无噪声、无泥浆污染。工程造价较常用的钻孔灌注排桩方法可节省20%30%。

该技术可在黏性土、粉土、砂砾土使用,目前在国内主要在软土地区都有成功应用。这种技术目前多应用在开挖深度15米下的深基坑围护工程。上海静安寺下沉式广场、上海国际会议中心、苏州南环路隧道明挖工程采用的是型钢水泥土复合搅拌桩支护结构。

3、冻结排桩支护特大深基坑施工技术

在施工深、大基坑时,采用排桩作为结构支撑体系工艺成熟,冻结帷幕具有良好的封水性能,两种技术的结合不仅解决了地基围护结构的嵌岩问题,而且解决了封水问题,施工可操作性强。基础冻结排桩法的基本思路是:以含水地层冻结形成的帷幕墙为基坑的封水结构,以排桩及内支撑系统为抵抗水土压力的受力结构,充分发挥各自的优势特点。两种技术的结合既是优势互补,又是一种大胆的技术创新。为了保护冻结墙体、增加封水深度、减少基底涌水量和压力,通过冻结孔外侧设置的多个注浆孔在一定标高范围内形成注浆帷幕。同时考虑到冻结过程中冻土体积膨胀会产生一定的冻胀力,为降低冻胀力对排桩结构的影响,在冻结孔外侧距其中心一定位置处插花布设多个卸压孔。需要注意的是,由于岩土力学基本理论的不成熟,这种技术方法计算所采用的数学力学模型与实际情况常存在着较大的差距,必须加强工程监测,通过信息化施工及时发现问题,保证工程安全。

冻结止水适用于各种不良地质,并且基坑越深,经济上、工期上的优势也就越大,特别是对地下水丰富的软土地层就更加具有优越性,适用于25-50米的大型和特大型基坑,矩形、圆形和其他几何形状的施工。由中国路桥集团第二公路工程局开发的润杨长江公路大桥南汊悬索桥南锚碇基础等项目的施工就是采用了冻结排桩支护特大深基坑施工技术,它的成功经验,为今后特大型深基坑基础工程开创了新的技术手段。

4、钻孔灌注桩+锚索支护结构

建筑深基坑钻孔灌注桩+锚索支护结构是将受拉杆件的一端固定在开挖基坑的稳定地层中,另一端与围护桩相联的基坑支护体系,一方面通过它是在岩石锚杆理论研究比较成熟的基础上发展起来的一种挡土结构钻孔灌注桩来承受支护结构的荷载,另一方面通过锚索将拉力传递到稳定的土体。锚索在土层中斜向成孔,依靠锚固体与土体之间的摩擦力、拉杆和锚固体的握裹力以及锚强度共同作用来承受部分作用于支护结构上的荷载。锚索改变了坑基的受力状态、减小了基坑坑壁位移,围护了结构物的稳定。另外,在基坑内部施工时,开挖土方与桩锚支护体系互不干扰,能有效的缩短工期,本工艺技术适用于深坑基支护工程,特备适用于对工期要求严格或者复杂施工场地如临近有建筑物或地下管线而不允许有较大变形的坑基支护工程,其安全经济的特点更使它得到广泛应用。

4.1逆作法

逆作法是建筑基坑支护的一种施工技术。它通过合理利用建筑物地下结构自身的抗力,达到支护基坑的目的。根据基坑支撑方式,逆作法可分为全逆作法、半逆作法和部分逆作法三种。与其他施工技术相比,逆作法具有的技术特点为:适用性广,可在各种地质条件和周围环境下作业;基坑变形小,对周围环境和建筑物影响小;施工效率高,一般工程施工总工期短;结构设计合理;施工工序简化,经济效益明显。我国在逆作法施工方面积累了丰富的经验,也有很多的发展和创造。

逆作法可以用于建筑群密集、相邻建筑物较近、地下水位较高、地下室埋深大和施工场地狭小的高层建筑的地上、地下建筑工程,如地铁站、地下车库、地下厂房、地下贮库、地下变电站等。

5、结语

除了以上的五个主要的坑基施工技术,我们平时还经常会用到地下连续墙支护和内支撑支护等技术。坑基的施工技术是需要综合考虑基础土体、周围环境、坑底深度等等因素,无论是哪种技术,我们都是力求最经济最安全。

参考文献:

[1]刘鹏,寇佳伟,张建.土钉墙支护在基坑工程应用初步探讨[J].中国水运(理论版).2008(01)

[2]仲杰雄.探究土木工程中深基坑土方开挖施工技术[J].黑龙江科技信息.2013(12).

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