建筑施工中深基坑支护的施工技术与管理探究张伟

建筑施工中深基坑支护的施工技术与管理探究张伟

苏州建设(集团)有限责任公司江苏省苏州215006

摘要:随着建筑行业的不断发展,人们越来越关注工程的整体质量。在建筑工程施工当中,深基坑支护施工是最重要的施工内容之一,其施工质量直接影响整体建筑质量,因此需要科学应用建筑深基坑支护施工技术,做好建筑深基坑支护施工工作。

关键词:建筑工程;深基坑支护施工技术;管理

引言

随着建筑行业和轨道交通建设的不断发展,越来越重视开发地下空间,深基坑支护出现施工质量问题会造成严重的后果。因此,必须要加强对深基坑支护施工技术的管理。

1建筑深基坑支护工程施工浅析

基坑支护工程,指的是为确保基坑周围环境安全、地下施工安全,而对基坑周围环境以及侧壁采取的保护、加固、支挡等措施的工程。在建筑深基坑支护工程施工的形式上,主要有水泥搅拌桩、坑内支撑、开挖放坡、拱墙、土钉墙、地下连续墙、桩支护、SMW工法、降水等。这些施工技术的实施,保证了地下结构施工的安全,同时也加大了基坑的施工规模,延长了施工工期,加大了施工难度。所以,在建筑深基坑施工时,必须做好扎实的技术保障。

2深基坑支护施工技术

2.1护坡桩施工技术

建筑工程护坡桩施工过程中,土方开挖严格按照设计工况要求分层开挖,依据方案设计深度利用螺旋钻井机打孔,插入钢筋、钢管等,从孔底依次向上注入水泥浆液,针对这一部分进行作业时要注意精确地下水以及无塌孔,确保水泥浆液能够到达深基坑支护作业方案的标记部位,再将钻杆取出,利用钢筋笼以及骨料进行填充,最后实施高压补浆,保证以上工作的分层、分阶段进行。开挖完成的土层表面需喷射混凝土面层,厚度一般为60mm,钢筋网片由?6.5@250×250mm钢筋、?12mm横向加强筋(1根通长)焊接而连成整体,钢筋网顶部水平覆盖宽度不应小于1000mm。喷射作业应分段依次进行,同一分段内应自下而上均匀喷射,一次喷射厚度宜为30mm;喷射砼终凝2h后,应喷水养护,养护时间宜为3~7d。

2.2深层搅拌桩支护技术

深层水泥搅拌桩是软基处理的一种有效形式,是一种将水泥作为固化剂的主剂,利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌,使水泥与土发生一系列物理化学反应,经过固化后形成桩体,使得强度、水稳性、整体性等性能指标达到一定标准,使软土硬结而提高地基强度的施工技术。水泥搅拌桩按主要使用的施工做法分为单轴、双轴和三轴搅拌桩。当基坑为二、三级基坑并且深度不超过7m,坑边至红线距离重组时,可以优先考虑深层搅拌桩支护技术,因为水泥是不透水的,不仅能挡水而且可以挡土,并且机械设备比较简单,操作起来也会比较容易,最重要的是其主要材料是水泥,造价相对来说比较低。对深层搅拌桩来说,其适宜于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土地基。

2.3混凝土钻孔灌注桩

工艺:平整钻孔场地—测量放线方地—埋设护筒—挖排水沟—准备泥浆池—钻孔机械就位、钻孔—一次清孔—安装钢筋笼—二次清孔--灌注水下混凝土。在开始钻孔前,检查轴线的定位点和水准点是否正确,定位是否偏位等。桩机就位后,在桩位置处埋设护筒,准备完成后,开始钻孔。钻井过程中,根据钻井速度和泥浆循环出来的情况确定地质变化,及时调整泥浆的比重,当孔的深度达到要求时,清理碎石。本工序重点:控制钻进过程中钻机的水平稳定性、钻杆的垂直度、钻头的直径;不同地层应采用不同的钻进参数;根据地层条件调整泥浆性能,保证孔壁稳定;每次接、拆钻杆时应仔细检查钻杆接头情况。清孔的关键在第一次清孔,通过泥浆循环,第一次清孔应将孔内绝大部分沉渣清除,泥浆性能优劣影响清孔的效率和效果。清除孔作业完成并通过试验后,进行钢筋笼施工和水下灌注混凝土施工;浇筑混凝土前,要计算充盈系数和首灌入量,确保导管始终插入在混凝土中,保证混泥土的供应连续施工,勤测砼面标高,控制导管埋入深度,防止将导管提离砼面或埋管;控制好超灌砼高度,保证桩顶砼质量。

2.4地下连续墙

地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械,沿着深开挖工程的周边轴线,在泥浆护壁条件下,开挖出一条狭长的深槽,清槽后,在槽内吊放钢筋笼,然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段,如此逐段进行,在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁,作为截水、防渗、承重、挡水结构。

操作流程:导墙—泥浆护壁—成槽施工—水下灌注混凝土—墙段接头处理。

在槽段开挖前,沿连续墙纵向轴线位置构筑导墙,采用现浇混凝土或钢筋混凝土浇筑。用泥浆护壁,按设计的墙宽与深分段挖槽,成槽的专用机械有:旋转切削多头钻、导板抓斗、冲击钻等,成槽后需静置4小时,并使槽内泥浆比重小于1.3。放置钢筋骨架,用导管灌注混凝土置换出护壁泥浆,形成一段钢筋混凝土墙。地下连续墙是由许多墙段拼组而成,为保持墙段之间连续施工,接头采用锁口管工艺,逐段连续施工成为连续墙。

2.5TRD工法

TRD工法,是将满足设计深度的附有切割链条以及刀头的切割箱插入地下,在进行纵向切割横向推进成槽的同时,向地基内部注入水泥浆已达到与原状地基的充分混合搅拌在地下形成等厚度连续墙的一种施工工艺。工艺操作:①测量放样,开挖导向槽,如遇表层杂填土含有石块需进行换填。②吊放预埋箱。③桩机就位,切割箱与主机连接。将切割箱吊放入预埋穴,TRD主机移动至预埋穴位置连接切割箱,再返回预定施工位置,进行切割箱的自行打入挖掘工序。根据设计深度,将一节一节相连接的切削箱体垂直向下压入地中。④切割箱被自行打入到设计深度后,安装测斜仪。通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪,可进行墙体的垂直精度管理,通常可确保1/250以内的精度。⑤TRD工法成墙。测斜仪安装完毕后,主机与切割箱连接,注入固化液,使其与挖掘液混合泥浆强制混合搅拌,形成等厚的TRD水泥土搅拌墙。挖掘液注浆压力宜控制在1~1.5MPa,固化液注浆压力2MPa。⑥置换土处理。将TRD水泥土搅拌墙施工过程中产生的废弃泥浆统一堆放,集中处理。

2.6SMW工法

SMW工法是以多轴钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘,在各施工单元之间则采取重叠搭接施工,然后在水泥土混合体未硬化前插入型钢作为应力补强材料至水泥固化,形成集挡土与止水功能于一体的围护结构。SMW工法已广泛应用于地铁基坑工程、市政工程、建筑基坑工程及海岸防渗工程等,因其具有(型钢可回收)经济效益好、工期短、高止水性、对周围环境影响小等优点,是基坑围护结构的良好选择。SMW工法施工工艺原理是采用专制的深层搅拌桩机在地面向下钻进一定的深度,同时在钻头处喷出高掺量的水泥浆液与土体反复混合搅拌,形成水泥土桩体,连续搅拌成桩形成密排深层土搅拌桩止水围护,设计采用兼挡土与止水功能为一体的SMW劲性水泥土连续墙,即在原深搅桩桩中插入型钢。主体结构施作完毕,达到一定强度且主体结构与支护结构土方回填完成后,并且有顶板换撑浇筑好顶板换撑达到设计强度后开始拔除H型钢,H型钢拔出后及时对桩体内部空隙压入水灰比为0.6的的水泥浆进行填充,以控制变形量。

2.7降水工程

土方开挖前降排水也是基坑施工的重要部分,采用何种降水方式、间距应根据地下水情况经过计算降水量后选择,降水点的布设应结合土建的基础图纸避开主要结构,基坑降水应在土方开挖前前10至14天进行降水,降水面应至少低于基坑底0.5米上,降水时间应持续至土方回填前。

土方开挖前,应先做降水试验,进行帷幕验证,验证止水帷幕的止水效果,为确保围护结构内外两侧水土压力缓慢、稳定的变化,保证围护结构安全和确保周围的环境安全,在进行降水时,根据设计要求及以往同类工程施工的经验,在基坑内外及地下管线上设一定数量且有代表性的监控点,用来观测降水时对周围的环境和基坑的影响,并指导基坑开挖施工。基坑分段分层开挖时,要保证基坑内降水井中的水位处于基坑开挖底面标高0.5米以下。降水时要控制降水速度,避免由于降水过快导致周围地面沉降。在抽水过程中,要求对流量、水位测量及时监测,以便及时反馈数据,进行动态管理。土方开挖时要认真做好降水管井的保护。

3深基坑支护工程施工技术管理的策略

3.1加强前期的勘察工作,制定安全可靠的设计方案和专项施工方案

前期的勘察工作是制定施工方案的重要基础性工作,其重点内容包括土地的土层情况、承载力、地下水水位、周围建筑物的基础和结构形式及地上、地下管线情况等等,基于深基坑施工的特殊性以及深基坑支护技术在整个施工过程中的重要地位,应在施工前一定充分做好勘察工作,相关地下管线如无资料应进行补勘调查,相关设计人员应深入一线工地,现场考察环境,做出针对性的设计方案。

3.2加强设计方案和施工方案的论证、交底工作

应组织岩土、结构等专业的设计和施工专家组,分期对设计方案和专项施工方案进行论证,主要是针对支护结构、内支撑、降排水、土方开挖、风险源的管控和应急预案等等方面进行论证,进一步修改完善,尽可能排查隐患,杜绝事故发生的可能。

各工序施工前,项目部应组织设计交底和施工技术交底,使施工班组和现场管理人员掌握本工序的技术重点、难点,以便重点把控,保证好施工质量。

3.3加强基坑监测

基坑的安全是本工程成败的关键,施工时除严格按照施工方案要求实施外,同时必须制定严密的监测方案,以实现动态施工及管理。在施工过程中应进行必要的施工监测,确保基坑开挖时,支护结构本身、地下管线、道路等安全,须进行全过程监测.监测内容:(1)支护结构有无裂缝出现;(2)墙后土体有无沉陷、裂缝及滑移;(3)基坑有无涌土、流砂、管涌。(4)开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异;(5)基坑周围地面堆载情况,有无超堆荷载。(6)地下管道有无破损、泄露情况;(7)周边道路(地面)有无裂缝、沉陷;监测过程中应始终保证基准点、测点完好,一旦达到报警值,应立即停工,查找原因,或启动应急预案。

3.4深基坑应急预案管理

3.4.1建立应急体系

因上述深基坑施工特点的影响,施工过程中可能出现:高处坠落、物体打击、坍塌、触电、机械伤害、中毒/中暑、火灾/爆炸、交通事故等八类事故。因此要成立应急管理体系,明确应急领导小组的职责分工,现场要准备好各类抢险物资及设备、物资材料,另外要成立抢险专业队伍,平时应进行演练和评审,全面提高处置各类应急事故的能力。

3.4.2围护结构渗漏,导致水土流失及周边建筑物沉降

原因分析:围护灌注桩垂直度偏差导致出现较大空隙。三轴搅拌桩搅拌不均匀或速度过快出现空洞。应急措施:一旦围护结构出现渗漏水现象,立即暂停开挖,以防渗漏情况进一步发展。针对渗漏水的清、浊;水量大、小等不同情况采取相应的堵漏措施。

3.4.3基坑局部坍塌、滑坡

应急措施:

1)险情现场人员疏散,同时对可能造成影响的周边单位或住宅内的人员进行疏散。

2)通知相关管线单位,根据影响程度进行管线监护和处置。

3)会同交警部门对影响到的周边道路进行调整和交通疏解。

4)如果纵向滑坡后基坑没有坍塌:

(1)在具备条件和不危及人员安全的前提下补强支撑,并对坡脚处进行土方回填;

(2)如果不能补强支撑,则立即组织对坡脚处进行回填土方或沙。

5)如果纵向滑坡后基坑发生坍塌:

立即组织对基坑坍方处进行回填土方或沙。

6)进行坡顶卸载。

7)尽量减少动载。

8)杜绝任何流入基坑边坡内的水源。

3.4.4基坑位移过大,影响周边环境

原因分析:未按设计和规范要求超挖,支撑体系施工不及时,使围护结构变形超过规范要求,从而影响周边环境。另外当围护结构发生较大的变形时,三轴搅拌桩容易形成渗漏水的渠道,危害基坑开挖的安全。

应急措施:当在开挖过程中监测出基坑变形量偏大时,根据不同情况分别采取必要措施:

1)发现围护结构位移超过当天的报警值时

将开挖到支撑底部再施工支撑的工序改成支撑抽条施工的形式,提高支撑混凝土标号,减少围护结构继续变形量。

2)连续三天围护结构报警值超过设计要求时

暂时停止继续开挖,在已经开挖的基底加设临时钢支撑,保证围护结构不再有超过设计要求的日变形量,同时加强对周围环境(房屋、管线等)监测,待支撑强度达到设计要求,围护结构不再超过设计允许的日变形要求时候,再继续开挖,但支撑必须采取抽条施工,以减少围护结构的位移。

3.4.5坑底回弹量过大

应急措施:

1)疏散险情现场人员,同时对可能造成影响的周边单位或住宅内的人员进行疏散。

2)通知相关管线单位,根据影响程度进行管线监护和处置。

3)会同公安交警部门对影响到的周边道路进行封闭,并调整事故路段内的交通。

4)一旦发现坑底隆起迹象,应立即停止开挖,并应立即加设基坑外沉降监测点。

5)对小型基坑如出入口等,可及时采用回灌土方、水的方法,对大型基坑则应立即回填土,直至基坑外沉降趋势收敛方可停止回灌和回填。

6)如果采用回灌水的方法,马上与消防部门联系,从附近消防栓中取水回灌,另外由于回灌水用水量较大,如消防栓水量不够,同时与自来水公司联系,从附近供水管道中取水。

3.4.6常用技术措施

结语

在进行建筑的地下工程施工时,往往会利用到深基坑支护施工技术,虽然目前我国在这方面的发展已经取得了明显的成效,但是结合实际发展情况来看还存在很大的发展空间。因此还需要我们在实际操作的过程中不断发掘问题并进行持续的完善,从而发挥出深基坑支护施工技术的最大作用。

参考文献

[1]张永忠.简析深基坑支护施工技术在建筑工程中的应用[J].江西建材,2017(01):83-84.

[2]赵晓刚.建筑工程施工中深基坑支护的施工技术[J].江西建材,2017(01):99.

[3]陈元山.建筑施工中深基坑支护的施工技术与管理探究[J].住宅与房地产,2017(03):159.

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