深基坑边坡支护设计与控制
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作者: 关峰
摘 要:经济的发展,用地的紧张,高层建筑作为城市建筑工程项目越来越多、越来越高,深基坑支护工程是随着高层建筑的发展而出现的一门新的实践工程学,本文浅析合理设计深基坑支护的重要性,对深基坑支护类型、工艺及适用条件进行了归纳。
关键词:深基坑 支护 工艺
中图分类号:TU19 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0080-01
1合理设计支护的意义
经济的腾飞,城市的发展,高层建筑越来越多。在具体的工程中我们发现,深基坑开挖和开挖后地下室的施工还存在着坑边坡土方易失稳的现象,通过大量的工程实践分析其成因,大概有这么几个:(1)对有丰富的地表水,同时地下水水位较高的土层实施基坑开挖,没有进行有效的降、排水措施,导致受到地表水以及地下水的影响出现土体湿化,内聚力降低的现象;(2)开挖基坑过深,但是放坡偏少,开挖不同土层时,没有注意到土的特性的不同,应该对应地放成不同的坡度;(3)虽然实施了边坡支护,不过选择措施不合适,不能满足现场和设计的要求,支护没有起到相应的作用;(4)如果基坑坡顶存在太大的堆载,附近有动荷载,容易导致坡体内剪切应力增大而出现土方失稳。
不过不管什么原因一旦导致深基坑边坡土失稳,将造成局部或大面积塌陷、滑塌,使地基土层受到扰动,承载力降低,施工困难,甚至影响到周边建筑物和设施的安全。但由于考虑到基坑支护是临时性结构,因此,必须对基坑边坡进行具体分析,采取经济且合理的支护措施。
2深基坑工程的内容
2.1 现场勘察
勘察对具体的施工方法的选择和施工顺序起到指导作用,是工程质量和安全的重要保障,通过勘察来确定施工场地的岩土参数与地下水参数,对其随地层位移的限值作出分析;同时也要调查场地附近和周边的建筑设施、地下埋设物和城市道路设施等等外部施工环境。
2.2 支护结构设计
这个方面的内容包括挡土墙围护结构、支承体系以及土体加固等几个部分的设计。同时也要注意与基坑工程的施工方案紧密结合起来搞好支护结构设计,设计必须以勘察和调查结果为主要依据,其中囊括了当地的经验,场地的土体及地下水状况,场地四周环境,安全所允许的地层变形限值等等,还要结合考虑工期和成本因素。
2.3 截水、降水
对于埋置有潜水型、承压型等类型地下水的建筑厂地,其深基坑工程尚可以通过止水帷幕和坑内降水措施,为顺利基抗开挖做好准备,同时也可以保护基坑四周的环境。
2.4 支护的施工与基坑开挖
这是具体的内容,工程降水、土方工程和工程的施工组织设计与实施都属于这个内容。
2.5 预测地层位移与保护周边工程
土体和支护结构的性能与地下水的变化是地层产生位移的原因,不过施工工序和施工过程也有可能产生地层位移。需要及时的检测,一旦发现预测的变形超过了工程允许值,必须对支护结构设计与施工方案进行再商讨和修改,如果地层位移比较大,对周边的重要工程设施应该采取专门的保护或和必要的加固措施。
2.6 现场监测
不能等工程结束后,出现土方明显失稳时再进行补救,应该在工程的实施过程中,及时地进行检测,根据监测的信息和数据,有序地指导整个过程的施工。
3支护系统功能分类
按照功能可以将支护系统分为以下三类。
3.1 截水系统
该系统的功能是阻挡坑外渗水,常见的处理措施有:深层水泥搅拌桩、地下连续墙、压密注浆、旋喷桩,以及锁口钢板桩形成截水帷幕等等。
3.2 挡土系统
该系统的功能是形成支护挡土墙或者是形成支护排桩来阻挡坑外土的压力,常见的处理措施有:深层水泥搅拌桩、钢板桩、钻孔灌注桩、钢筋混凝土板桩,以及地下连续墙等等。
3.3 支撑系统
该系统的功能是限制围护结构位移同时支承围护结构侧力,常见的处理措施有:钢筋混凝土内支撑、钢管与型钢内支撑和钢与钢筋混凝土组合支撑等等。
4深基坑支护方法及适用性分析
4.1 钢板桩支护
该工艺的主要材料是由带锁口或钳口的热轧型钢制成的钢板桩,其截面形式常见的有U形、Z形和直腹板型三种,在实施中把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙,其施工简单,所以被广泛应用于挡土和截水。
其施工的缺点是施工时容易引起相邻地基的变形和产生噪声振动,严重影响了周围环境影响,不宜在人口密集、建筑密度很大的地区使用;另外,其柔性较大,对支撑或锚拉系统设置要求很高,一旦设置上有一定的偏离,会导致较大的变形,不宜用于深度大于7m的基坑支护。
4.2 深层搅拌支护
该工艺是利用水泥作为固化剂,机械进行搅拌,把固化剂和软土剂拌和到一块,固化剂和软土之间发生多个物理化学反应后逐步硬化,成型后是具有水稳定性、整体性和一定强度的水泥土桩墙。适用于除了机质土、泥炭质土以外的多种土层的直接使用,对有机质土、泥炭质土,通过试验后再确定。
其缺点是基坑开挖深度不宜大于6m。
4.3 排桩支护
该工艺是柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。在实施过程中,柱列式间隔布置又有桩与桩之间疏排布置和密排布置两种形式。
灌注桩施工简便,不需要大型机械,实施中可以采用用机械钻孔或者人工挖孔,没有打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害,成本较地下连续墙低。当基坑深在8m到14m之间,对周围环境要求不十分严格时,多考虑采用排桩支护。
4.4 地下连续墙
该工艺具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果,适用于地下水位以下的软粘土与砂土等多种地层条件和复杂的施工环境,尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深时,因此在国内外的地下工程中得到广泛的应用,并取得较好的社会效益和经济效益。
其缺点就是地下连续墙在坚硬土体中开挖成槽会有较大困难,尤其是遇到岩层需要特殊的成槽机具,施工费用较高。
4.5 土钉墙支护
该工艺是一种新的技术,用于土体开挖和边坡稳定,由于经济、可靠且施工快速简便,土钉墙支护施工速度快、用料省、造价低,与其他桩墙支护相比,工期可缩短50%以上,节约造价60%左右。已在我国得到迅速推广和应用。
不过土体具有临时自稳能力是土钉支护使用的前提要求,所以,土钉墙在应用上受到一定的地质条件限制。其适用于非软土场地和二、三级基坑,不宜使用于基坑深度大于12m的情形。
5结语
“十坡九塌因为水”,截水、降水在基坑边坡支护施工中尤其要引起注意。另外,施工中要与周围建筑的业主沟通好,尽量不要对周围环境产生太大的影响,合理选择好支护施工工艺,确保工程的质量安全的前提下,尽量节约成本。
参考文献
[1] 余志成,施文华.深荃坑支护设计与施工[M].中国建筑工业出版社,1997.
[2] 丁士昭.工程项目管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
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