淺析深基坑工程技術(shù)

蔣建仁

中國化學(xué)工程第四建設(shè)有限公司 湖南岳陽 414000

淺析深基坑工程技術(shù)

蔣建仁

中國化學(xué)工程第四建設(shè)有限公司 湖南岳陽 414000

通過分析深基坑技術(shù)的特點及施工技術(shù)控制要點,對深基坑工程技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了探討,旨在推動深基坑工程技術(shù)的發(fā)展。

深基坑工程技術(shù)發(fā)展

1 深基坑施工技術(shù)的特點

1.1 深度具有可變性

深基坑,顧名思義,它的深度就是它的主要內(nèi)容。由于我國對土地資源利用率的要求不斷提高,在現(xiàn)代建筑工程中深基坑技術(shù)已成為了不可或缺的關(guān)鍵技術(shù),深基坑技術(shù)能夠達(dá)到的深度也在不斷加深。

當(dāng)前,應(yīng)社會發(fā)展的需要,不斷涌現(xiàn)出了很多大型的地下停車場或地下商場,為了確保這些地下建筑的安全使用,基坑要有足夠的深度。在現(xiàn)代房屋建筑中,深基坑技術(shù)的深度一般來說已經(jīng)是傳統(tǒng)房屋建筑地下室深度的兩到三倍,達(dá)到5～10m；在一些特殊建筑中,深基坑甚至?xí)^10m的深度。因此,按照建筑物的實際使用情況,深基坑的深度具有很大的可變性。

1.2 施工條件差

一般來說,由于深基坑技術(shù)都是在地下進(jìn)行的,因此相對來說,它的施工條件會比較差,并且隨著深基坑深度的增加,其施工條件會越來越差。因此在深基坑工程中有許多需要注意的間題。

1.3 施工難度大

在進(jìn)行深基坑技術(shù)的施工過程中,將會受到很多條件的影響,其中兩個條件對深基坑工程是否能夠勝利開展影響非常重大。一個條件就是工地所處的地質(zhì)情況。地質(zhì)條件不同對深基坑技術(shù)的影響也不同。有些地質(zhì)條件會嚴(yán)重影響著深基坑的施工。例如,在地質(zhì)比較松軟的場地開展深基坑工程時,會很容易出現(xiàn)下沉或塌陷的情況。另一個條件就是氣候變化。建筑工程的工期一般較長,會歷經(jīng)多個季節(jié),所以天氣的變化也是影響深基坑施工技術(shù)的一大因素。特別是在南方,雨季較多,這樣將會極大地增加建筑工程的施工難度。

2 工程實例

2.1 工程概況

廣東生物能源有限公司木薯燃料乙醇項目擬建場地所在地區(qū)地貌類型以北海組侵蝕堆積平原為主,次為湛江組合地,局部見沖洪積谷地,原始地形呈緩波狀起伏,以坡地為主,低洼處為農(nóng)田、水塘；現(xiàn)經(jīng)人工推填、地形較平坦,南側(cè)較低洼,各孔口表面標(biāo)高為12.41～22.01m。

薯干預(yù)處理車間中的設(shè)備基坑,因設(shè)備進(jìn)貨及設(shè)計等原因,是在廠房建好的基礎(chǔ)上再進(jìn)行室內(nèi)設(shè)備基礎(chǔ)施工。而廠房基礎(chǔ)(1-8)l軸為天然地基,廠房高度10.8m、(9-13)軸為樁基礎(chǔ),廠房高度38.08m、柱下為獨立基礎(chǔ)基底標(biāo)高都為-2.5m。但設(shè)備基礎(chǔ)基坑在室內(nèi)(6-10)軸/(G-J)軸上：其中(9-10)軸/(G-J)軸南側(cè)標(biāo)高為-7.65m(長*寬=13.75m*4.8m)、北側(cè)標(biāo)高為-6.65m (長*寬=9.55m*3.95m),中間部分基坑北側(cè)標(biāo)高-6.65m、南側(cè)標(biāo)高-3.65m(長*寬=17.15m*7.3m)呈階梯型。基坑最深開挖深度為7.65m,采用三級放坡開挖,上下按1∶0.75坡率可保證坡體穩(wěn)定、放坡平臺寬度留置1m。由于池壁施工需要搭設(shè)腳手架,土方開挖時除考慮結(jié)構(gòu)尺寸外,還應(yīng)考慮施工工作面,施工工作面按池底板外邊緣每邊增加1.5m。在施工工作面外側(cè)還需人工開挖一條300mm寬x300mm深的排水溝,以便基槽在

雨季施工時,保持施工場地干燥無積水。

2.2 施工方法

在施工前,該深基坑專項施工方案通過本公司OA平臺流程,由本公司專家先進(jìn)行論證后,再請湛江市專家進(jìn)行論證,論證合格后再組織進(jìn)行施工。

本設(shè)備基坑開挖的施工工藝方法采用放坡開挖(無支護(hù)開挖)和局部支護(hù)開挖(有支護(hù)開挖)。根據(jù)本基坑的實際情況(有管樁基礎(chǔ)),而且基坑以外無鄰近建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)和地下管線等,如此空曠的周圍環(huán)境能保證邊坡穩(wěn)定、再加上放坡開挖既簡單又經(jīng)濟(jì),我方采用放坡開挖(采用三級放坡：一級機(jī)械開挖至標(biāo)高-2.80m/二級機(jī)械開挖至標(biāo)高-5.4m/三級機(jī)械開挖至標(biāo)高-7.65m。

在開挖過程中,根據(jù)開挖的實際情況,若出現(xiàn)異常情況下,可能在局部采用鋼絲網(wǎng)C15砼護(hù)坡。因它具有擋土和擋水的雙重功能,而且便于機(jī)械化快速施工,更有利于工期。該設(shè)備基礎(chǔ)地坑平面布置圖、基坑開挖剖面圖見圖1、圖2。

圖1 設(shè)備基礎(chǔ)地坑平面布置圖(6-10)軸/(G-J)軸

圖2 設(shè)備基礎(chǔ)開挖剖面圖

基坑開挖采用斗容量為1m3履帶式挖掘機(jī)2臺,自卸汽車3輛,運至業(yè)主指定位置堆放。為防上基坑土方塌方,深基坑分三次放坡,放坡系數(shù)1∶1.25,開挖時采用三級臺階面分層、分段依次開挖并形成一定的坡度,上層開挖下口尺寸比下層開挖上口尺寸每邊大1.0m。深基坑處屬于樁基基礎(chǔ),因管樁布置密集,挖掘機(jī)無法在基坑內(nèi)自由轉(zhuǎn)動,施工時需分四次截樁。由于池壁施工需要搭設(shè)腳手架,土方開挖時除考慮結(jié)構(gòu)尺寸外,還應(yīng)考慮施工工作面,施工工作面按池底板外邊緣每邊增加1.5m。在施工工作面外側(cè)還需人工開挖一條300mm寬x300mm深的排水溝,以便基槽施工時,保持施工場地干燥,無積水。

3 深基坑施工技術(shù)的控制要點

3.1 重視深基坑施工的技術(shù)控制

在施工過程中必須嚴(yán)格控制每一個細(xì)節(jié),避免對其他環(huán)節(jié)造成影響或產(chǎn)生不良事故。應(yīng)依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工,并嚴(yán)格根據(jù)施工組織設(shè)計或技術(shù)規(guī)程進(jìn)行施工組織和管理,制定施工技術(shù)控制措施監(jiān)督和管理施工技術(shù)。例如,在深基坑的施工過程中進(jìn)行挖土方、防水、擋土及實施相應(yīng)圍護(hù)措施等主要環(huán)節(jié)時,特別是進(jìn)行一些比較復(fù)雜的細(xì)部結(jié)構(gòu)施工時,我們更加需要重視深基坑施工的技術(shù)控制。

3.2 做好深基坑周圍的防水與止水處理工作

由于水量對深基坑工程的施工具有十分嚴(yán)重的影響及危害,所以深基坑的施工通常會在水量較少的季節(jié)或枯水季節(jié)進(jìn)行,特別是在地下水位較高的地區(qū),一定要切實做好防水處理工作。在工程施工前期要做好各項調(diào)查報告工作,為實際施工提供很好的參考價值。相對來說,地下水流的來源是十分復(fù)雜的,所以在深基坑的施工過程中,我們要切實做好的排水及防水劑止水工作,深入貼切地分析細(xì)部的地貌結(jié)構(gòu)和設(shè)施對地下水的影響,并制定和實施可行的處理措施。對于工地周圍已有建筑深基坑的情況,則一般會采取以堵為主、以抽為輔兩者相結(jié)合的措施,避免深基坑周圍的土體流失及滑落。

3.3 加強(qiáng)深基坑施工中對突發(fā)事件的施工處理

建筑工程的施工是一個投資大、周期長的過程,特別是在深基坑的施工過程中也會經(jīng)常發(fā)生許多令人無法預(yù)料的情況,結(jié)合多年的實踐經(jīng)驗,主要需要應(yīng)對的特發(fā)事件有：深基坑內(nèi)出現(xiàn)流沙或管涌等現(xiàn)象；深基坑支護(hù)出現(xiàn)明顯局部裂縫或不均勻的大面積沉降；相鄰施工工序之間有嚴(yán)重影響,如打樁、降水以及土方開挖等工序；地下障礙物嚴(yán)重影響了深基坑結(jié)構(gòu)或止水帷幕等項目的施工。所以,對于深基坑的施工過程,我們需要做好應(yīng)對突發(fā)事件的各項專業(yè)技術(shù)準(zhǔn)備工作。

3.4 加強(qiáng)深基坑施工的安全管理工作

由于深基坑的施工環(huán)境通常比較差,所以需要加強(qiáng)深基坑施工的安全管理工作。首先就是解決施工人員關(guān)于呼吸方面的間題。在施工過程中,由于深基坑技術(shù)的施工環(huán)境,施工人員一定要隨時密切關(guān)注空氣中的含氧量是否足夠,避免發(fā)生事故。其次,確保防水保暖。在實施深基坑技術(shù)過程中,尤其是在一些較深的深基坑中,有可能會出現(xiàn)滲水的現(xiàn)象,所以施工人員的衣物要具備防水保暖功能。最后也是最重要的是確保施工人員的人身安全。在實施深基坑技術(shù)過程中,需要采取措施避免出現(xiàn)基坑塌陷的情況,否則施工人員的人身安全將會受到嚴(yán)重威脅。

4 深基坑工程技術(shù)的展望

目前,深基坑工程的設(shè)計和施工雖已取得很大的進(jìn)步,在一些方面已達(dá)到較高的水平,但仍有一些間題需進(jìn)一步研究和提高,以適應(yīng)大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。

(1)排樁、地下連續(xù)墻的內(nèi)力和變形的精確計算是比較復(fù)雜的,其計算模型理應(yīng)是考慮圍護(hù)墻、支撐體系和土三者共同作用的空間分析。但是,目前只是簡化為平面間題計算,難以反映空間效應(yīng),今后宜發(fā)展適用的三維計算程序,使之更能符合深基

坑空間形體的計算。

(2)在軟土地區(qū),由于淤泥、淤泥質(zhì)土等具有蠕變特性,圍護(hù)墻會隨著無支撐時間的延長而逐漸增大變形,這就是所謂的“時間效應(yīng)”。但是,目前尚無法在理論上精確計算時間效應(yīng)。圍護(hù)墻變形的時間效應(yīng)與軟土的非線性流變特性有關(guān),對該特性進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究,將有助于揭開時間效應(yīng)的秘密,能夠?qū)ζ溥M(jìn)行理論計算,這對軟土地區(qū)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計很有意義。

(3)實踐證明,當(dāng)深基坑平面尺寸較大、采用形式較復(fù)雜的內(nèi)支撐體系時,在氣溫變化較大的季節(jié)(如夏季高溫季節(jié)),支撐體系的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力(混凝土支撐)會使支撐桿件的內(nèi)力增幅較大。但是,目前在計算支撐體系時,通常不會進(jìn)行這方面的理論計算或只是加以概略估算,今后應(yīng)在此方面加大研究改進(jìn)力度。

(4)在建筑物密集地區(qū)設(shè)計深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)時,多采取變形控制措施為主,即十分重視對周圍環(huán)境的保護(hù)。盡管《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50202-2002)已給出基坑施工時各類基坑的地面最大沉降的監(jiān)控值,但是由于計算方面尚難以提供精確值,所以在設(shè)計時如何控制周圍地面沉降尚有一定難度。因此在這方面有待進(jìn)一步研究改進(jìn)。

(5)在采用彈性支點法計算排樁、地下連續(xù)墻的變形和內(nèi)力時,需要對地基土水平抗力系數(shù)m進(jìn)行取值；而對其采用豎向彈性地基梁方法計算時,被動區(qū)的彈性抗力則與土的基床系數(shù)有關(guān)。但在實際應(yīng)用中,由于土壤種類多,同時其性質(zhì)變化大,對被動區(qū)的土壤有時需要采用注漿或水泥土樁加固。所以,準(zhǔn)確確定土的基床系數(shù)和m值將有助于提高計算精度,這也是今后需要研究提高的一方面。

(6)地下連續(xù)墻兩墻合一的逆作法是今后深基坑技術(shù)的發(fā)展方向之一。但在軟土地區(qū)進(jìn)行逆作法施工時,如何協(xié)調(diào)沉降和提高單樁承載力,減少中柱樁(中間支承柱)的數(shù)量是關(guān)鍵,目前這方面雖已積累了一定的經(jīng)驗,但還需進(jìn)一步研究提高。

近年來,關(guān)于深基坑工程,我們有大量成功的案例,深基坑工程是經(jīng)驗性、實用性非常強(qiáng)的學(xué)科,隨著工程的實踐,我國的深基坑工程的技術(shù)水平有了很大的提高。目前,我國對基坑的深度要求越來越深,對環(huán)保的要求更加嚴(yán)格,工程技術(shù)人員就需要以更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)的工作態(tài)度,在工程實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗、吸取教訓(xùn),不斷改革創(chuàng)新,提高技術(shù)水平,確保施工本質(zhì)安全,為我國深基坑工程技術(shù)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

TU276

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1672-9323(2016)05-0077-03

2016-01-25)