畢紅偉
(中鐵六局集團石家莊鐵路建設有限公司,河北 石家莊050000)
多層建筑是指建筑高度大于10 米,小于24 米(10 米<多層建筑高度<24 米),且建筑層數大于3 層,小于7 層(3 層<層數<7 層)的建筑。 但人們通常將2 層以上的建筑都籠統地概括為多層建筑。 多層建筑得以發展在于如下優勢:
(1)它比低層住宅在占地上要節省,同時又比高層住宅建設時期短,一般開工一年即可竣工;
(2)無須象高層住宅那樣增加電梯、高壓水泵、公共走道等方面的投資;
(3)結構設計成熟,通常采用磚混結構,建材可就地生產,可大量工業化標準化生產,工程造價較低,易被購房者接受。
多層建筑深基坑的施工時, 對周邊環境或多或少存在一定的影響。 主要原因是深基坑土方開挖過程是土體卸載過程,會造成周邊建筑、管線或地下結構產生一定量的沉降和偏移,因此,在深基坑施工過程中,對周邊環境影響的控制是至關重要的。 特別是緊鄰“生命線”工程的多層建筑的施工, 深基坑的施工過程中的變形控制的良好與否,事關“生命線”工程和超高層施工過程中的安全,需要特別關注。
實踐證明,采用現代控制理論對深基坑施工過程進行控制,可以有效地解決這個難題。 目前工程控制方法與系統主要有三大類:開環控制、閉環控制和自適應控制。其中開環控制屬經典工程控制方法,非常成熟,但由于不存在反饋系統,開環控制不能根據施工過程情況調整控制措施,控制精度比較低。閉環控制屬現代工程控制方法,由于包含反饋系統,能夠根據結構狀態監測結果不斷調整控制措施,適合結構復雜的工程,控制精度比較高。自適應控制屬最新的工程控制方法,理論研究和工程實踐都取得一定成果,但總體上還處于探索階段。 在目前,閉環控制方法是深基坑施工過程控制中比較有效的方法。
基于上述分析和研究,特殊環境下深基坑施工的總體思路和方法是以現代工程控制理論為指導,以結構與巖土共同作用分析方法為手段,通過施工方案的優化達到施工過程環境受控的目的。
基坑工程施工過程中應進行監測,并應有應急措施。 在施工過程中一旦出現險情,需要及時搶救。
其工程地質條件越來越差,這一點在某些沿海區域較為突出。 同時軟粘土地基、黃土地基等工程地質和水文地質條件不同的地基中基坑工程差異性很大。 同一城市不同區域也有差異。 基坑工程的支護體系設計與施工和土方開挖都要因地制宜,根據本地情況進行,外地的經驗可以借鑒,但不能簡單搬用。
基坑的深度和平面形狀對基坑支護體系的穩定性和變形有較大影響。 土體,特別是軟粘土,具有較強的蠕變性,作用在支護結構上的土壓力隨時間變化。蠕變將使土體強度降低,土坡穩定性變小。所以對基坑工程的時間效應也必須給予充分的重視。
基坑工程主要包括支護體系設計和土方開挖兩部分。土方開挖的施工組織是否合理將對支護體系是否成功具有重要作用。不合理的土方開挖、步驟和速度可能導致主體結構樁基變位、支護結構過大的變形,甚至引起支護體系失穩而導致破壞。同時在施工過程中,應加強監測,力求實行信息化施工。
基坑開挖勢必引起周圍地基地下水位的變化和應力場的改變,導致周圍地基土體的變形,對周圍建(構)筑物和地下管線產生影響,嚴重的將危及其正常使用或安全。由于重要高層和超高層建筑常集中在人口稠密、建筑物密集的地方,并緊靠重要市政公路,地上與地下管線密布。因此,基坑開挖不僅要保證基坑本身的穩定,也要保證周圍的建筑物和構筑物不受破壞。
深基坑支護的施工流程一般包括:施工前準備、支護樁的施工、聯系梁等的施工、錨桿的施工、土方開挖。 支護樁一般采用人工挖孔樁,然后用鋼筋混凝土做護壁。 聯系梁施工時,先開挖基槽,經驗收合格后,進行抗滲墻混凝土的澆筑,最后再對聯系梁施工。基坑挖至錨桿標準高度后,開始進行鉆孔、制作錨頭、穿錨索、注漿,安裝連系梁,穿外錨具,然后錨固,最后進行錨桿試驗。 土方開挖要采用分層開挖,對挖出的土方要隨時挖出隨時運走,把土清理干凈。在施工整個流程中中,需要對工程進行實時監測,隨時掌握工程情況,確保安全并對后來工作提供決策指導。
4.2.1 人工開挖
人工方式也就是施工人員借助鐵锨,鐵鎬等工具在基坑基礎上進行挖掘工作。該方法靈活性較強,適用范圍廣,可以適用于各種形狀各種地質的深基坑。 但是危險系數高,工期長,造價較高,而且對挖掘人員有一定的施工經驗限制,綜合這些特點,使得人工方法并不適用于大型的深基坑挖掘工作,僅在較淺較小的小面積深基坑中應用較廣。
4.2.2 機械開挖
機械方式適用于大型深基坑的挖掘, 施工時應根據深基坑的面積,深度,基坑土壤條件,基坑設定的邊坡坡度,當地自然地質狀況,工程設定工期,基坑設定的工期長短,工程預算額等各大條件選擇恰當的挖掘機械。在使用機械法進行施工時不容忽略的一點——確定合適的邊坡坡度。邊坡坡度的確定要依靠土壤狀況,降雨量大小,機械的載重量,基坑的大小以及周遭的環境等因素,不可盲目地隨意設定。
在多層建筑工程中應用到深基坑支護施工技術應該從支護結構施工入手,一般來說,該技術常用到的結構類型有下列幾種:(1)鋼板樁支護;(2)地下連續墻支護;(3)土釘支護;(4)拱圈支護;(5)深層攪拌支護;(6)排樁支護;(7)錨桿或噴錨支護;(8)重力土水泥撐拌樁;(9)砼灌注樁。 本文主要分析土釘支護的施工技術。
4.3.1 鉆機定位成孔
成孔設備采用回轉式鉆孔機, 為了滿足土釘施工傾角的需要,進行了鉆機的改造配套工作。 基坑可以采用分層開挖的方式,挖完第一層后設備立即進場進行土釘施工,避免土坡暴露時間過長。
4.3.2 土釘錨釘的安裝與孔內注漿
大部分土釘為1Φ22 鋼筋,長度L=7000~9000mm。 孔內注漿采用水泥漿灌注,膠結材料選用普通硅酸鹽水泥,控制合適的水灰比,用氣壓式注漿方式,將注漿導管底端插入孔底后才開始注漿,待空口溢出水泥時再將導管以勻速緩慢撤出,以保證孔中氣體能全部逸出,直至全孔灌注漿注滿漿液為止。
4.3.3 噴射混凝土板墻
噴射前,先在邊壁面上垂直打入短鋼筋段作為標志,以保證施工時得噴射混凝土厚度達到規定值。 100mm 厚的板墻分兩次噴射,每次厚道控制在50~60mm;120mm 厚的板墻分3 次噴射,每次厚度控制在40~50mm。 在繼續下步噴射混凝土工作時,要求工人仔細清除預留施工縫結合面上的浮漿層和松散碎屑, 并噴水使之潮 濕,待混凝土終凝后2 小時,立即開始連續噴水養護5~7 天。
為了能夠更好的指揮現場施工,必須通過檢測對支護體系的受力狀況進行及時地了解。基坑支護的監測不僅要對基坑支護的整個體系進行檢測,而且還要對周圍環境進行監測。 這樣有利于對基坑周圍支護的穩定狀態及周邊土體的變化進行更好的掌握,而且對于施工對周圍地位的房屋建筑、地下管線、道路等的影響狀況能夠更好的了解,從而實現信息化施工,使得基坑施工和環境安全得以確保。 基坑支護檢測是需要專業人員來進行的,定時對基坑施工進行監測,并及時將監測資料反饋給有關單位,便于他們進行及時地分析。 在監測數據出現異常、位移(速率)較大或挖土等關鍵工況時應加密監測頻率,并對監測數據進行分析。
總之,考慮多層建筑經濟性的同時,我們也應多注意它的質量安全指標問題,樓層越高,帶來的問題也就越來,安全隱患也越多,所以在設計和施工時,應多考慮其中存在的潛在問題。 作為一名工程技術人員,堅持技術創新,確保工程質量。
[1]邵福平.關于高層建筑施工技術探析[J].科技創新與應用,2012(04).
[2]鄒鐘輝.淺談深基坑支護方案選擇及注意問題[J].中小企業管理與科技(上旬刊),2010.