浅析深基坑工程技术

蒋建仁

中国化学工程第四建设有限公司 湖南岳阳 414000

浅析深基坑工程技术

蒋建仁

中国化学工程第四建设有限公司 湖南岳阳 414000

通过分析深基坑技术的特点及施工技术控制要点,对深基坑工程技术的发展进行了探讨,旨在推动深基坑工程技术的发展。

深基坑工程技术发展

1 深基坑施工技术的特点

1.1 深度具有可变性

深基坑,顾名思义,它的深度就是它的主要内容。由于我国对土地资源利用率的要求不断提高,在现代建筑工程中深基坑技术已成为了不可或缺的关键技术,深基坑技术能够达到的深度也在不断加深。

当前,应社会发展的需要,不断涌现出了很多大型的地下停车场或地下商场,为了确保这些地下建筑的安全使用,基坑要有足够的深度。在现代房屋建筑中,深基坑技术的深度一般来说已经是传统房屋建筑地下室深度的两到三倍,达到5～10m；在一些特殊建筑中,深基坑甚至会超过10m的深度。因此,按照建筑物的实际使用情况,深基坑的深度具有很大的可变性。

1.2 施工条件差

一般来说,由于深基坑技术都是在地下进行的,因此相对来说,它的施工条件会比较差,并且随着深基坑深度的增加,其施工条件会越来越差。因此在深基坑工程中有许多需要注意的间题。

1.3 施工难度大

在进行深基坑技术的施工过程中,将会受到很多条件的影响,其中两个条件对深基坑工程是否能够胜利开展影响非常重大。一个条件就是工地所处的地质情况。地质条件不同对深基坑技术的影响也不同。有些地质条件会严重影响着深基坑的施工。例如,在地质比较松软的场地开展深基坑工程时,会很容易出现下沉或塌陷的情况。另一个条件就是气候变化。建筑工程的工期一般较长,会历经多个季节,所以天气的变化也是影响深基坑施工技术的一大因素。特别是在南方,雨季较多,这样将会极大地增加建筑工程的施工难度。

2 工程实例

2.1 工程概况

广东生物能源有限公司木薯燃料乙醇项目拟建场地所在地区地貌类型以北海组侵蚀堆积平原为主,次为湛江组合地,局部见冲洪积谷地,原始地形呈缓波状起伏,以坡地为主,低洼处为农田、水塘；现经人工推填、地形较平坦,南侧较低洼,各孔口表面标高为12.41～22.01m。

薯干预处理车间中的设备基坑,因设备进货及设计等原因,是在厂房建好的基础上再进行室内设备基础施工。而厂房基础(1-8)l轴为天然地基,厂房高度10.8m、(9-13)轴为桩基础,厂房高度38.08m、柱下为独立基础基底标高都为-2.5m。但设备基础基坑在室内(6-10)轴/(G-J)轴上：其中(9-10)轴/(G-J)轴南侧标高为-7.65m(长*宽=13.75m*4.8m)、北侧标高为-6.65m (长*宽=9.55m*3.95m),中间部分基坑北侧标高-6.65m、南侧标高-3.65m(长*宽=17.15m*7.3m)呈阶梯型。基坑最深开挖深度为7.65m,采用三级放坡开挖,上下按1∶0.75坡率可保证坡体稳定、放坡平台宽度留置1m。由于池壁施工需要搭设脚手架,土方开挖时除考虑结构尺寸外,还应考虑施工工作面,施工工作面按池底板外边缘每边增加1.5m。在施工工作面外侧还需人工开挖一条300mm宽x300mm深的排水沟,以便基槽在

雨季施工时,保持施工场地干燥无积水。

2.2 施工方法

在施工前,该深基坑专项施工方案通过本公司OA平台流程,由本公司专家先进行论证后,再请湛江市专家进行论证,论证合格后再组织进行施工。

本设备基坑开挖的施工工艺方法采用放坡开挖(无支护开挖)和局部支护开挖(有支护开挖)。根据本基坑的实际情况(有管桩基础),而且基坑以外无邻近建(构)筑物基础和地下管线等,如此空旷的周围环境能保证边坡稳定、再加上放坡开挖既简单又经济,我方采用放坡开挖(采用三级放坡：一级机械开挖至标高-2.80m/二级机械开挖至标高-5.4m/三级机械开挖至标高-7.65m。

在开挖过程中,根据开挖的实际情况,若出现异常情况下,可能在局部采用钢丝网C15砼护坡。因它具有挡土和挡水的双重功能,而且便于机械化快速施工,更有利于工期。该设备基础地坑平面布置图、基坑开挖剖面图见图1、图2。

图1 设备基础地坑平面布置图(6-10)轴/(G-J)轴

图2 设备基础开挖剖面图

基坑开挖采用斗容量为1m3履带式挖掘机2台,自卸汽车3辆,运至业主指定位置堆放。为防上基坑土方塌方,深基坑分三次放坡,放坡系数1∶1.25,开挖时采用三级台阶面分层、分段依次开挖并形成一定的坡度,上层开挖下口尺寸比下层开挖上口尺寸每边大1.0m。深基坑处属于桩基基础,因管桩布置密集,挖掘机无法在基坑内自由转动,施工时需分四次截桩。由于池壁施工需要搭设脚手架,土方开挖时除考虑结构尺寸外,还应考虑施工工作面,施工工作面按池底板外边缘每边增加1.5m。在施工工作面外侧还需人工开挖一条300mm宽x300mm深的排水沟,以便基槽施工时,保持施工场地干燥,无积水。

3 深基坑施工技术的控制要点

3.1 重视深基坑施工的技术控制

在施工过程中必须严格控制每一个细节,避免对其他环节造成影响或产生不良事故。应依据相关技术规范进行施工,并严格根据施工组织设计或技术规程进行施工组织和管理,制定施工技术控制措施监督和管理施工技术。例如,在深基坑的施工过程中进行挖土方、防水、挡土及实施相应围护措施等主要环节时,特别是进行一些比较复杂的细部结构施工时,我们更加需要重视深基坑施工的技术控制。

3.2 做好深基坑周围的防水与止水处理工作

由于水量对深基坑工程的施工具有十分严重的影响及危害,所以深基坑的施工通常会在水量较少的季节或枯水季节进行,特别是在地下水位较高的地区,一定要切实做好防水处理工作。在工程施工前期要做好各项调查报告工作,为实际施工提供很好的参考价值。相对来说,地下水流的来源是十分复杂的,所以在深基坑的施工过程中,我们要切实做好的排水及防水剂止水工作,深入贴切地分析细部的地貌结构和设施对地下水的影响,并制定和实施可行的处理措施。对于工地周围已有建筑深基坑的情况,则一般会采取以堵为主、以抽为辅两者相结合的措施,避免深基坑周围的土体流失及滑落。

3.3 加强深基坑施工中对突发事件的施工处理

建筑工程的施工是一个投资大、周期长的过程,特别是在深基坑的施工过程中也会经常发生许多令人无法预料的情况,结合多年的实践经验,主要需要应对的特发事件有：深基坑内出现流沙或管涌等现象；深基坑支护出现明显局部裂缝或不均匀的大面积沉降；相邻施工工序之间有严重影响,如打桩、降水以及土方开挖等工序；地下障碍物严重影响了深基坑结构或止水帷幕等项目的施工。所以,对于深基坑的施工过程,我们需要做好应对突发事件的各项专业技术准备工作。

3.4 加强深基坑施工的安全管理工作

由于深基坑的施工环境通常比较差,所以需要加强深基坑施工的安全管理工作。首先就是解决施工人员关于呼吸方面的间题。在施工过程中,由于深基坑技术的施工环境,施工人员一定要随时密切关注空气中的含氧量是否足够,避免发生事故。其次,确保防水保暖。在实施深基坑技术过程中,尤其是在一些较深的深基坑中,有可能会出现渗水的现象,所以施工人员的衣物要具备防水保暖功能。最后也是最重要的是确保施工人员的人身安全。在实施深基坑技术过程中,需要采取措施避免出现基坑塌陷的情况,否则施工人员的人身安全将会受到严重威胁。

4 深基坑工程技术的展望

目前,深基坑工程的设计和施工虽已取得很大的进步,在一些方面已达到较高的水平,但仍有一些间题需进一步研究和提高,以适应大规模经济建设的需要。

(1)排桩、地下连续墙的内力和变形的精确计算是比较复杂的,其计算模型理应是考虑围护墙、支撑体系和土三者共同作用的空间分析。但是,目前只是简化为平面间题计算,难以反映空间效应,今后宜发展适用的三维计算程序,使之更能符合深基

坑空间形体的计算。

(2)在软土地区,由于淤泥、淤泥质土等具有蠕变特性,围护墙会随着无支撑时间的延长而逐渐增大变形,这就是所谓的“时间效应”。但是,目前尚无法在理论上精确计算时间效应。围护墙变形的时间效应与软土的非线性流变特性有关,对该特性进行系统深入的研究,将有助于揭开时间效应的秘密,能够对其进行理论计算,这对软土地区深基坑支护结构的设计很有意义。

(3)实践证明,当深基坑平面尺寸较大、采用形式较复杂的内支撑体系时,在气温变化较大的季节(如夏季高温季节),支撑体系的温度应力和收缩应力(混凝土支撑)会使支撑杆件的内力增幅较大。但是,目前在计算支撑体系时,通常不会进行这方面的理论计算或只是加以概略估算,今后应在此方面加大研究改进力度。

(4)在建筑物密集地区设计深基坑的支护结构时,多采取变形控制措施为主,即十分重视对周围环境的保护。尽管《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB 50202-2002)已给出基坑施工时各类基坑的地面最大沉降的监控值,但是由于计算方面尚难以提供精确值,所以在设计时如何控制周围地面沉降尚有一定难度。因此在这方面有待进一步研究改进。

(5)在采用弹性支点法计算排桩、地下连续墙的变形和内力时,需要对地基土水平抗力系数m进行取值；而对其采用竖向弹性地基梁方法计算时,被动区的弹性抗力则与土的基床系数有关。但在实际应用中,由于土壤种类多,同时其性质变化大,对被动区的土壤有时需要采用注浆或水泥土桩加固。所以,准确确定土的基床系数和m值将有助于提高计算精度,这也是今后需要研究提高的一方面。

(6)地下连续墙两墙合一的逆作法是今后深基坑技术的发展方向之一。但在软土地区进行逆作法施工时,如何协调沉降和提高单桩承载力,减少中柱桩(中间支承柱)的数量是关键,目前这方面虽已积累了一定的经验,但还需进一步研究提高。

近年来,关于深基坑工程,我们有大量成功的案例,深基坑工程是经验性、实用性非常强的学科,随着工程的实践,我国的深基坑工程的技术水平有了很大的提高。目前,我国对基坑的深度要求越来越深,对环保的要求更加严格,工程技术人员就需要以更加严谨的科学的工作态度,在工程实践中不断总结经验、吸取教训,不断改革创新,提高技术水平,确保施工本质安全,为我国深基坑工程技术的发展做出应有的贡献。

TU276

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1672-9323(2016)05-0077-03

2016-01-25)