高层建筑深基坑支护技术探讨

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  摘要:深基坑的技术和施工安全直接关系着高层建筑的安全性和长久性,加之基坑支护的功能很多,因此,在实际应用中,要根据实际情况进行分析,来选择经济适用的支护结构,从而使得工程能够顺利按期完成得到了保证。本文就奉化银泰城工程深基坑成功的案例,分析了深基坑工程特点及现状,探讨了深基坑支护设计技术、施工技术和监测技术要点。
  关键词:深基坑特点现状技术要点
  中图分类号:TV551.4文献标识码: A 文章编号:
  奉化银泰城是浙江省奉化市中心的工程项目,集商业、娱乐、住宅一体的大型综合工程。地上25万平方米,9幢30层高层住宅建筑和6层的商业裙房组成;地下为二层10万平方米的地下室,基坑开挖平均深度12米,坑中坑为15米。本工程东邻阳光水岸小区,北紧靠奉化大酒店,西、南面均为城核心中心交通道路。
  工程实施过程中,各参建方思想上高度重视,从勘察、设计、施工、监理等各环节高度负责,该工程如期、安全、顺利的完工,现达到竣工验收条件。本基坑的成功,取得了良好的经济、社会效益。本人工作中形成了如下体会,探讨如下:
  高层建筑工程深基坑支护工程是一项复杂的系统工程,其施工质量的好坏直接关系到基坑开挖、降水等。虽然其作用重大,但是深基坑支护工程作为一项临时性建筑,被业主、施工单位所轻视。为节省投资、降低成本及加快进度, 业主、施工单位往往只强调基坑支护施工的临时性, 而忽略了基坑支护施工的重要性、复杂性及风险性, 认为只要深基坑在完成主体±0.00m 时未垮掉便解决问题, 有的施工单位甚至认为挖一个大坑、简单地处理一下坑壁即可, 致使深基坑施工时安全质量事故时有发生, 不仅延误了工期,还造成了巨大的经济损失。因此,为了保障基坑工程、地下管线、道路等的安全,必须对高层建筑工程深基坑支护有足够的重视,对深基坑支护技术进行了研究和探讨。
  一、深基坑工程特点及现状
  1、基坑越挖越深。或为了使用方便,或因为地皮昂贵,或为了符合城管规定及人防需要,建筑投资者不得不向地下发展.过去建1~2 层地下室,即使在大城市也不普遍,中等城市更为少见.现在在大城市、沿海地区尤其是特区,地下3~4 层已很寻常,5~6 层也有。因此基坑深度多在10~16m 间,在20m 左右的也为数不少。
  2、工程地质条件越来越差。这一点在某些沿海经济开发区较为突出。
  3、基坑周围环境复杂。重要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。而此处原有建筑结构陈旧,地上与地下管线密布。因此,基坑开挖不僅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。
  4、基坑支护方法众多。诸如人工挖孔桩,预制桩,深层搅拌桩,钢板桩,地下连续墙,内支撑,各种桩、板、墙、管、撑同锚杆联合支护,此外还有锚钉墙等。
  5、基坑工程的成功率较低。一旦基坑支护失效,常造成邻近房屋、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。
  二、深基坑支护技术要点分析
  1、深基坑支护设计技术要点分析
  (1)支护方案的设计
  设计方案是否合理性是直接影响深基坑支护工程成败的关键因素,一个成功的深基坑支护设计方案应当经济合理、安全可靠、施工技术可行。在我国,深基坑的出现较晚,深基坑支护设计日趋成熟,但设计参数众多,地质不明因素的影响,使设计工作的难度加大。据资料统计,在基坑工程施工质量事故中,由于设计原因造成的事故占总数的43%。设计原因主要表现在:无证挂靠设计、盲目设计、参数取值错误、地下水处理方法失误、支护方案选择不当等。
  要改变这种状况,首先,设计人员应具有较强力学知识(理论、材料、结构、流体、土力学)和地基与基础等多学科的知识,又要有丰富边坡支护设计经验,熟悉当地的水文地质状况和特点,在结合建筑及周围环境特点的基础上,设计出经济合理的深基坑支护方案。其次,工程人员在施工前应对方案进行认真审核,理解设计意图,及时与设计人员沟通以掌握方案,在施工组织时,使各个组成部分、各道工序协调有序。再次,业主方应了解深基坑支护的重要性,选择有经验的设计单位设计支护方案。
  (2)施工专项方案审定
  施工专项方案是具体指导施工的重要文件。但在目前,有些单位往往是照搬他人的方案; 有的虽说是按具体工程的实际情况编制的,但控制要点不具体,措施针对性不强,基本上无指导意义。因此,监理工程师应认真审核施工单位提交的专项方案, 对不能满足施工要求的,坚决要求其修改完善后按程序申报,特别复杂的方案可组织专家汇审,待总监审批后方能实施。审核内容主要有:施工平面图、基坑的支护方式、基坑开挖方式、降水措施、施工工期、监测布置的合理性等。
  (3)施工单位的选择
  由于深基坑支护的专业特殊性,其施工应由具有施工资质与能力的专业施工队伍进行。施工单位的技术力量、整体素质是影响工程质量的重要因素之一,因此,应选择社会信誉好、技术力量强、施工经验丰富的施工单位,最好有类似工程的施工经历,同时应防止层层转包、“层层剥皮”,以致影响工程质量的现象发生。
  2、深基坑支护施工过程中的技术要点分析
  施工阶段是项目实施的关键阶段,应根据地质勘探资料和当地水文气候条件,结合当地深基坑工程施工的经验和条件,确定工程的关键项目,要制定专项施工方案报监理机构审核,并要制定突发事件的应急预案。
  (1)深基坑工程的施工
  深基坑工程包括挖土、挡土、围护、防水等环节,是一项复杂的系统工程,任何一个环节的失误都有可能导致施工失败,甚至造成事故。施工单位要严格按照施工规程、经批准的施工组织设计及相关的技术规范组织施工,对各施工要点要制定具体措施,并加强过程控制。例如,确定土方开挖方案时,应对周围建筑物、构筑物进行拍照和录像,对地质勘测报告、周围建筑物及地下设施情况等信息进行分析,对特殊土质需精心组织施工,膨胀土地区不宜在雨季开挖,软土地区分层开挖的深度不宜太大。若挖土高差太大或挖土进度过快,极易改变土体原来的平衡状态,降低土体的抗剪强度,可导致土体快速滑移,这样不利工程监控,易造成坍塌事故。
  (2)深基坑周围土体止水效果的控制
  在地下水位较高的地区,地下水对深基坑工程施工带来的危险程度是相当高的。根据地质勘察部门提供的地质资料,深入分析地下水的成因,了解深基坑周围环境,对周边有建筑基坑,宜采用以堵为主,抽水为辅,否则会导致基坑周围土体与水体的流失,使建筑物不均匀沉陷,甚至发生坑底流沙、管涌等现象,增大了处理难度,拖延了工期,反之,以降水为主。
  止水帷幕是高水位地区深基坑支护工程中常用的止水措施,其施工方法主要有高压喷射注浆法、浆喷深层搅拌法、粉喷深层搅拌法和压力注浆法等。采用浆喷深层搅拌法进行止水帷幕止水施工时,如果止水帷幕的搅拌桩成桩质量不好,深基坑开挖后会出现渗水较多的现象。若此时再采用灌浆的方法进行处理,则延误工期、增加造价。因此,在该类止水帷幕施工时要注意以下几点:
  第一、保证桩体质量。确定合理的水泥浆掺加量,保证桩体搅拌均匀、桩长达到设计深度,避免桩头出现搅而无浆的情况,特别是在土层情况变异较大的地区,因搅拌桩的桩径不易控制,容易导致止水失效。
  第二、保证桩的搭接长度和密实度,杜绝空洞、蜂窝及桩头开叉的现象。
  第三、不得随意在基坑支护结构上开口, 否则会影响支护结构的安全,也破坏了止水帷幕,导致地下水的渗入。
  3、深基坑支护的监测技术要点分析
  深基坑施工的质量问题实质上是基坑的整体刚度和稳定性,即基坑支护结构是否会发生变形、是否会产生沉降及水平方向的位移或倾斜、支护结构是否有裂缝以及基坑底是否产生隆起和变形,若发生这些问题将导致基坑支护结构的失败。
  基坑支护结构监测的主要手段,是安排专业施工监测人员对基坑现场及周围建筑物进行监测,根据基坑开挖期间监测到的基坑支护结构或岩土变位等情况,比照勘察、设计的预期性状,动态分析监测资料,全面掌握位移变化的大小、方向、变化频率,对照报警标准,预测下一阶段工作的动态,及时对施工中可能出现的险情进行预报,超过位移设定的预警值时,应及时采取有效的应对措施,确保工程安全。
  深基坑支护结构工程监测的主要内容有: 支护结构顶部水平位移;支护结构沉降和裂缝;临近建筑物、道路的沉降、倾斜和裂缝;基坑底隆起的观测等。以上监测除每天进行目测之外,一般每8~10m 设一个监测点,关键部位适当加密,开挖后每天监测3 次,位移大时应适当加密。
  观测结果要真实反映所测目标的动态趋势, 并绘出变化曲线图,以传递险情前兆信息,找出险情发生的必要条件,如地质特性、支护结构、临近建筑物、地下设施等,结合相关的诱发条件,如气象条件、开挖施工、地下水变化等,根据基坑支护结构的稳定性计算结果进行科学决策,以排除险情。开挖较深的基坑时,还应测试支撑的内应力,当应力值达到设计值的90%(或支撑变形达10mm)时,要及时采取防范措施。另外,因现场施工情况复杂,监测点极易被破坏,要注意对监测点的保护。
  参考文献:
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