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高层建筑深基坑支护施工问题分析与研究

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高层建筑深基坑支护施工问题分析与研究

发布日期:2018-09-19 作者: 点击:

对于高层建筑而言,基础工程非常重要,基础工程的强度和承载力是判断高层建筑质量高低的重要指标。


基于这一原因,深基坑施工技术得到了广泛的应用。由于深基坑施工中基坑的深度与正常基 坑相比较深,为了保证基坑四周不发生坍塌事故,需要在深基坑施工中对基坑四周增加支护,保证基 坑内壁的强度。从目前深基坑支护手段来说,主要 有地下连续墙、预应力锚杆、护壁桩等多种方法。为了保证哈尔滨基坑支护技术得到全面应用,并取得积极效果,我们应该对深基坑支护问题进行深入研究。


一、 深基坑支护的主要结构分析


从目前来看,深基坑支护的结构主要可以分成两种,一种是支护挡墙,另外一种是直接的基坑支护支撑。


1. 深基坑支护挡墙的结构分析


(1)钢筋混凝土排桩式挡墙目前在市区当中经常应用到排桩式挡墙,大多数是以人工挖掘桩或者钻孔桩组成。在边坡土质较 好、地下水较低的情况下,能够很好的应用土拱作 用。但是对于不能够形成土拱的软土边坡,支挡桩 需要密排,为了能够很好的达到出水的效果,在挡 墙的背后桩间土处可以加做高压注浆。人工挖孔或 者钻孔桩排式挡墙因为应用的是钢筋混凝土浇桩, 使得挡墙的抗弯能力比较强,刚度较大,现在已经 被广泛应用。


(2)地下连续墙地下连续墙使用机械成槽之后,放入到钢筋笼,之后进行浇水。一般来讲,地下连续墙的刚度较大,对于周围的环境影响非常小,对于地层条件适应能 力较强,墙体的强度能够很好的进行调节,在施工 的过程中当中可以保持较好的精度,可以作为永久性建筑物部分。假如使用地下连续墙单纯的作为深基坑支护结构,那么费用将会很高,如果施工之后成为地下结构的组成部分则会比较理想。


2. 深基坑支护的支撑


深基坑支护的结构一般分为挡墙和支撑两个部分。支撑主要是沿着基坑的纵横两个方向尺寸比较 的,需要设置中间立柱,从而更好的避免支撑杆伸 的过长。支撑杆体基本上是应用于直径比较大的钢 管支撑。为了更好的减少挡墙发生变形,对于支撑 需要加预定力,每一根支撑的松紧策划高难度需要保持一致。


在研究深基坑支护的支撑过程中,我们首先要 对支撑的作用有所了解,要熟悉深基坑支护支撑的 具体构造形式,其次,要对支撑构造过程中的问题 有全面的了解,保证支撑的总体质量达到要求。再次,要对支撑施工中的要点准确掌握,保证支撑施工质量。


在深基坑支护中,支撑所起到的作用和挡墙的 作用是相同的,都是对基坑边壁强度的整体加强和 提升。因此,我们要将深基坑支护支撑作为一种主 要的支护手段来看待,保证支撑起到积极的作用,满足深基坑支护的实际需要。


二、深基坑支护工程中存在的问题


虽然深基坑支护工程的重要性得到了普遍的重 视,深基坑支护工程在实际中也得到了普遍开展,但是受到深基坑支护工程本身的特点以及建筑施工 的实际施工过程的限制,深基坑支护工程还存在一 定的问题,主要表现在以下几个方面:


1. 深基坑的挖掘面积过大。


在目前的深基坑支护工程中,为了保证基坑支护到位,通常都会在基坑开挖面积上对基坑的尺寸 进行扩大,由此导致了基坑的开挖工作量过大,并 且基坑的总体尺寸与图纸规定不符,影响了基坑的 整体质量,给深基坑支护工程带来一定的安全隐患,无法有效保证深基坑支护的质量。所以,在深基坑支护工程的施工过程中,我们要严格按照图纸施工,避免深基坑的挖掘面积过大。


2. 深基坑带来的下沉现象无法消除。


在某些土质较软的地层中,深基坑的施工常常伴随着地基的整体下沉,这不但不利于支护工程的开展,也对整体建筑物的安全和治理产生了不良的 影响。因此,我们要对深基坑施工带来的地基下沉 现象有全面正确的认识,要保证在深基坑支护工程 施工中,使支护工程起到固定基坑边壁,提高深基 坑的整体强度和承载力的目的,有效消除深基坑带来的下沉现象。


3. 深基坑支护工程施工时间较长,影响了整体工期。


由于在深基坑支护工程施工过程中,除了要进行基坑开挖以外,还要进行深基坑的支护,而支护工程主要采用了支护挡墙和直接的支撑这两种方法。不管使用哪种方法,都是两项工程的叠加,由 此带来的工期会有所延长,并且如果使用支护挡墙 的深基坑支护方法,考虑到水泥养生和混凝土凝固 等周期,总体工期会更长。所以,深基坑支护工程 的施工周期我们必须要进行合理优化和缩减。


4. 深基坑支护施工容易造成环境污染。


从目前的深基坑支护施工过程来看,整个施工对周边环境产生了一定的污染,其污染主要表现在 深基坑支护工程施工中,基坑开挖和混凝土注入以 及整个土建施工过程,对周边的生态环境都造成了一定的影响,建筑废弃物和施工垃圾堆周边环境造成了一定的污染,使深基坑支护工程在整体效益上 大打折扣。所以,我们要对深基坑支护施工中造成 的污染引起足够的重视,要着力解决污染问题。


三、解决深基坑支护工程中问题的具体措施


从上述分析可知,在深基坑支护工程施工过程中,存在四方面问题,这些问题如果不得到妥善解决,将会严重制约深基坑支护工程的质量,影响建筑物基础工程质量的提高,使深基坑支护工程难以取得积极效果。所以,针对深基坑支护工程存在的问题,我们应采取以下几种措施。


1. 深基坑在开挖过程中,要严格按照图纸尺寸施工。


为了保证深基坑的尺寸能够满足支护施工要求,并且降低深基坑支护工程风险,我们在深基坑 开挖过程中,要严格按照图纸施工,要保证深基坑 的尺寸按照图纸尺寸进行,严谨随意扩大和缩小,有效降低深基坑尺寸偏差带来的危害,使深基坑开挖的整体质量满足要求,从而保证后续的基坑支护达到相关要求。


2. 在深基坑支护工程中,要考虑地下水对地基下沉的影响。


经过对目前深基坑支护工程的了解发现,许多出现地基下沉的深基坑工程,主要原因在于没有对地下水进行正确处理。由于在深基坑支护工程中,基坑开挖的时候必然会遇到地下水层,针对地下水层,我们必须采用排水加固等措施保证基坑支护的 整体质量。只有基坑支护的质量保证了,地基下沉的问题就会得到有效缓解。


3. 优化深基坑支护工程工序,采用统筹方法有效缩短整体工期。


对于深基坑土方的开挖工作,需要依照相应规定进行,挖土的速度假如过于快或局部深挖都很可能使深基,坑支护结构发生较大位移从而造成危险。所以,一定要编制好施工的顺序,并且严格按照科 学合理的顺序施工。在发生渗水情况时,需要采取 相应措施给予堵塞,并且应该做好地面水的导流工作,有效减少基坑的暴露时间,防止基坑渗水。


4. 采取分层开挖环保措施,保证深基坑支护工程对周边环境影响最小。


为了保证深基坑支护工程能够满足环保要求,我们在施工过程中,应采取分层开挖的方法,对深 基坑的开挖作出明确规定。此外,我们还要落实和贯彻施工环保措施,有效减少建筑垃圾的产生,并对产生的建筑垃圾及时回收,同时对施工现场周边环境进行整理,实现深基坑支护工程的环保目标。


由于工程地质条件较差,使基坑支护工程施工难度增大,为保证深基坑边坡安全,本文通过工程实例介绍了该类场地上的支护施工方案,通过采用钻孔灌注桩+钢支撑作为本基坑工程的主体围护形式,以钻孔灌注桩挡土,外侧采用水泥搅拌桩止水结构,灌注桩顶用钢筋混凝土圈梁连成一体。实践说明以上支护方案在居民区复杂基坑工程中是切实可行的,可为位于居民区复杂场地的基坑支护工程提供借鉴。


1 施工技术概况及难点

本工程开挖面积较大,且为不规则多边形。天然地基浅基础,距离围护结构外边线最近处仅2.6m。同时,某些建筑长边方向平行于基坑,对基坑开挖产生的变形及沉降非常敏感,极易产生裂缝等不利状况。


本工程地下结构施工临近居民区和保护建筑,最近处不到3m,场地较为狭窄,可利用的空间较为有限。


工期紧,要求4个月完成±0.00以下的施工。


清障难度高,有未拆除的老房地基、废弃的人防地下室及其它不明的地下障碍物。

哈尔滨基坑支护

2 施工围护方案及要求

根据本工程基坑的周边环境特点,经专家论证,采用钻孔灌注桩+钢支撑作为本基坑工程的主体围护形式,以钻孔灌注桩挡土,外侧采用水泥搅拌桩止水结构,灌注桩顶用钢筋混凝土圈梁连成一体。


2.1 挡土体系。

基坑围护体系采用750@1000mm钻孔灌注桩+1道钢管支撑,桩端人土深度为13.0~17.0m;其余地段的围护体系采用700@900mm钻孔灌注桩+1道钢管支撑,断面为1200mm×700mm,支撑轴线相对标高为-0.650m。同时,外围水泥土搅拌桩止水帷幕,人土深度为10.7m。东侧搅拌桩与灌注桩的布置形式为2排700@1000mm水泥土搅拌桩内套打750@1000mm钻孔灌注桩,其余部位灌注桩外围采用采用1排700@900mm水泥土搅拌桩作为隔水帷幕,人土深度为10.7m。


2.2 内支撑系统。

基坑内部分设置1道内支撑。根据基坑实际形状,支撑采用对撑+角撑的形式。


2.3 支撑立柱。

钢立柱截面尺寸为400mm×400mm,采用4L125mm×10mm钢格构柱,立柱桩采用700mm灌注桩,桩端人土深度坑底以下16.0m。同时,因本工程采用灌注桩施工,且支撑立柱桩布置刚好与工程重合,故支撑立柱灌注桩可以利用工程桩而不用重新打设。


2.4 其它。

坑内局部落深处(电梯井和集水井),应根据其落低的深度、范围及位置作加固处理,以搅拌桩加固为主。


3 钻孔灌注桩施工

根据施工条件及施工经验,本工程的钻孔灌注桩施工采用正循环回转钻进成孔,人工造浆与孔内原土自然造浆相结合护壁,正循环二次清孔除渣,导管回顶法灌注水下混凝土成桩的施工工艺。


其具体施工顺序为:测量放线一护筒埋设一钻机安装就位一成孔钻进一一次清孔一钢筋笼的制作与安放一下导管一二次清孔一水下混凝土灌注。


4 混凝土圈梁施工

4.1 定位放灰线

以轴线坐标为控制点,用经纬仪准确测出圈梁位置并打好白灰线,经验收后,再通知挖土。标高控制应以高程为控制点,用水准仪测出圈梁顶标高,然后向下开挖1000mm,高底差不超过15mm;梁槽挖好后测出模板边线,确保圈梁截面尺寸,模板支好后,再用水准仪测出模板顶标高,高差不应超过5mm。


4.2 挖土施工

因自然地面到圈梁顶高存在一定的高差,所以,基坑外侧以1:0.8放坡至圈梁顶标高后,垂直挖土至梁底标高,再用人工按经纬仪测定的圈外梁边线,槽底按水准仪测定的标高修整,以保证底标高一致。留出用以绑钢筋、支模板、材料水平运输和预留钢筋的空间。挖出的土方暂时堆放在场地内,待圈梁施工好后部分用做回填。


4.3 钻孔灌注桩超高部分凿除

对于钻孔灌注桩超出标高的以上部分(为保证钻孔灌注桩混凝土质量,会有超灌部分),需人工对其进行凿除。


4.4 钢筋制作

钢筋加工及堆放应在现场进行。制作配料时,16~22mm的水平钢筋采用闪光对焊,长度不超过20m。22mm以上水平钢筋的连接,按不同部位,分别采用直螺纹、冷压套筒及手工电弧焊连接。小直径钢筋采用搭接。


钢筋接头位置、搭接长度、锚固长度等应该要符合设计要求和施工规范:圈梁主筋、外侧主筋不可在支座处搭接、内侧主筋不可以在跨中搭接;其它搭接长度应满足规范要求≥30d,圈梁主筋采用焊接接头,符合规范。


钢筋绑扎要求规格正确,所扎钢筋不应受泥土污染,一旦受污染则要及时清理,支撑梁的钢筋要与立柱连在一起。底钢筋要在垫层上分好尺寸就位,以保证支撑梁位置准确,确保保护层厚度满足设计要求。


4.5 支模板工程

围护钻孔灌注桩桩隙间的地模不再铺设底模板,而应铺垫100mm厚砂石垫层,并用20ram1:3的水泥砂浆找平,然后刷1层隔离剂,并铺设1层油毡作为底模,以保证在下次挖土时顺利脱模。底模施工时应注意其标高控制,使每个支撑杆件中心线保持在同一水平线上。


钢筋笼制作、安放好后,按混凝土圈梁的边线,在两边架设木模板,并用钢管、扣件固定。安装结束后,复核垂直度、中心线、标高及各部位的几何尺寸,保证结构部位的几何尺寸和相临位置的正确。验收合格后,方可进行后续的混凝土浇注作业。支模完成后,应将工作面内的垃圾清理干净。混凝土浇注时,应有专人护模,经常检查模板、支撑等是否有移位、松动和变形等不良现象,一旦出现,须及时修复处理,保证混凝土外形美观。


4.6 混凝土浇注和养护

混凝土浇注前,所有机具设备必须齐全,并已全面维修保养,以确保混凝土浇灌过程中所有机具设备运转正常。合理组织好劳动力,向施工人员做好安全技术、质量、操作规范交底,以确保安全生产、工程质量和各项技术经济指标的全面完成。


混凝土采用商品混凝土,根据每次浇捣部位,制定出浇捣流向及泵车布置位置,采用泵车接软管、硬管布料。浇捣前,必须事先与搅拌站取得联系,要求提供混凝土配合比单及有关水泥等材质证明单后,方可浇筑。


振捣时依次均匀振捣,应做到不漏振、不紧靠模板和钢筋,待混凝土表面无气泡出现即拔出进入下一振点,不能松手使棒头入土。应防止蜂窝麻面、露筋等质量缺陷产生。浇筑过程中,设置专人检测坍落度,发现异常情况,应及时与搅拌站取得联系,采取措施。每隔7d,需制作试块以检测围护体系是否达到80%强度。


4.7 拆模

拆模后应把模板清理干净,刷好油堆放好,并把固定的对拉螺栓拔出以便于下段圈梁周转使用。


4.8 回填土

考虑到其它工序的施工,圈梁板拆除后,除预留钢筋的位置外,其它部位均应回填。填土前,将坑内的积水排除,并将垃圾清理干净。填土必须分层进行,采用蛙夯进行夯实。


5 钢支撑施工

支撑结构由609mm钢管支撑、混凝土围檩、型钢立柱等所组成,每道支撑形成一个平面支承系统,以平衡由围檩所传递的水、土侧向压力。本工程的钢支撑体系呈网格状分布,按照“先撑后挖”的原则,先开槽安装好钢支撑后再进行土方开挖。在施工中需特别注意:各个连接件的位置应正确,连接牢固、可靠、稳定。


5.1 钢支撑安装技术要求

钢支撑安装时,应确保支撑端头同围檩均匀接触,并设置防止钢支撑端部移动、脱落的构造措施。支撑的安装应符合钢支撑轴线竖向偏差±30mm、支撑轴线水平向偏差±30ram、支撑两端的标高差不大于20mm和支撑长度的1/600、支撑的挠曲度不大于1/1000的规定。


5.2 支撑立柱桩顶部处理

在挖土过程中,同时将钢格构柱内的混凝土由上自下分段凿除,并在钢管连接位置下焊接托架。在型钢立柱上焊牛腿以支承钢管。钢管采用分段人工开槽安装,焊接在支撑格构柱的托架上。在必要时,可在某些相邻支撑立柱桩之间加槽钢剪刀斜撑,以增加整个支撑体系的纵向稳定性。


5.3 安装支撑

安装支撑前,先将预埋铁凿出,通过水准仪及控制线测出支撑两端与围檩的接触点,并作好标记,以保证支撑与墙面垂直且位置准确。在围檩预埋件上焊接钢牛腿,钢牛腿面标高为该钢支撑底标高。安装钢管支撑,将其接头处法兰螺丝拧紧。对于斜撑和对撑端头需与预埋铁焊接,焊缝要满焊牢固,焊缝高度≥10mm,并应保证端头板面与支撑垂直。由于构件较长,采用了4点吊点,根据预先配置连接好的支撑,整根吊装就位。在检查支撑安装符合要求后,采用液压千斤顶进行单端或两端同时施加预应力。在施加预应力时,要密切注意支撑全长的弯曲和电焊异常情况,所加预应力值应满足设计要求,并及时压紧固定斜口钢锲。


5.4 预应力施工及复加施工

用油压千斤顶在钢管支撑的端部施加顶紧力,最好两端同时进行。加轴力前,约束钢管侧向变形,但不影响轴向变形。加好轴力后,在钢管端部焊上八字撑,并将钢管交叉处的上、下抱箍焊死。为方便施工并保持千斤顶顶伸力一致,2台千斤顶应用专用托架固定成整体,接通油管后,即可开泵施工预应力。预应力施加到设计要求后,在活络头子中用锲型钢板垫块填塞活络头子中间的空隙,应保证紧密接触,防止预应力损失。然后回油松开千斤顶,解开起吊钢丝绳,完成该根支撑安装和预应力施加。


钢支撑应根据挖土进度随挖随撑,挖好一小段土方后,要立即安装好相应位置的钢支撑,并施加预应力。然后加强对支撑预应力的观察,在第一次加预应力后12h内,观测预应力损失及墙体水平位移,并复加预应力至设计值。当昼夜温差过大导致支撑预应力损失时,应立即在当天低温时段复加预应力至设计值。当墙体水平位移速率超过警戒值时,可在支撑轴力和挡墙弯矩设计容许范围内,适当增加支撑轴力以控制变形。


6 降水工程

本工程采用轻型井点,降水深度控制在坑底或局部落深区以下1.0m。应保持在土方开挖后,降低地下水位到基底500mm以下,以防止地下水扰动地基土体。降水井点相对均匀布置于基坑内,设5套。除坑内降水措施外,地面及坑内应设排水措施,及时排除雨水及地面流水。在降水期间,应测报抽水量及坑内外水位。


成孔时如遇地下障碍物,可以跳开一井点,钻下一井点。井点管滤水管部分必须埋人含水层内。井点使用后,中途不得停泵,防止因停止抽水使地下水位上升,造成淹泡基坑的事故,因此,一般应设双路供电,或备用1台发电机。


五、结语


通过本文的分析可知,在目前高层建筑的地基 施工中,深基坑支护方法得到了广泛的应用,并提高了建筑物的地基工程质量,满足了建筑工程对地 基质量的要求。


因此,我们要对深基坑支护方法有 全面的了解,同时努力解决深基坑支护工程中存在 的问题,优化深基坑支护方法,提高整体工程质量。


补充内容:


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相关标签:哈尔滨土方工程,哈尔滨场地平整,哈尔滨基坑支护

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