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淺析深坑支護(hù)技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

2023-01-18 16:56
甘肅科技 2022年1期
關(guān)鍵詞:深坑土釘錨桿

馬 龍

(甘建投西南建設(shè)有限公司,甘肅 蘭州 730000)

深基坑支護(hù)技術(shù)作為建筑施工中的重點(diǎn),在不同的建筑施工項(xiàng)目中發(fā)揮著巨大的作用,其主要內(nèi)容包括前期的巖土工程勘測(cè)與項(xiàng)目工程的基礎(chǔ)調(diào)查,然后,根據(jù)實(shí)際情況,選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)并展開相應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),展開基坑開挖與支護(hù)的施工,并估測(cè)地層位移,進(jìn)行周邊工程的保護(hù)與加固。其中的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是對(duì)擋土圍墻結(jié)構(gòu),包括連續(xù)墻、灌注樁擋墻等一系列施工技術(shù)的選擇,這種選擇是舉足輕重的一次抉擇。除此以外,更是對(duì)施工進(jìn)行整體評(píng)估后必須進(jìn)行的一項(xiàng)保護(hù)措施??傊?,聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,深基坑支護(hù)作用不僅能夠保障工程的安全性,更能增加施工設(shè)施、施工場(chǎng)地的較大應(yīng)用價(jià)值,以保證更具效益的工程造價(jià),為項(xiàng)目工程的后續(xù)建設(shè)添磚加瓦。

1 深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇要點(diǎn)

在建筑工程中,應(yīng)用深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要目的是保障建筑施工的地下結(jié)構(gòu)以及深坑四周土地的環(huán)境安全,其應(yīng)用方式是在深坑側(cè)壁以及四周進(jìn)行支擋和加固,并最終起到保護(hù)的作用。因此,對(duì)于建筑施工時(shí)采用何種支護(hù)結(jié)構(gòu)就是非常關(guān)鍵的選擇。筆者結(jié)合實(shí)際案例分析,綜合考慮現(xiàn)實(shí)因素,總結(jié)了幾點(diǎn)深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇要點(diǎn)。第一點(diǎn),就是根據(jù)基坑的深度進(jìn)行選擇;第二點(diǎn),考慮施工地點(diǎn)的土地性狀以及地下水的條件;第三點(diǎn),測(cè)試基坑周邊環(huán)境應(yīng)對(duì)基坑變形時(shí)能夠承受的最大壓力,以及考量支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,特別是需要預(yù)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)可能失效的情況,列出有關(guān)后果[1];第四點(diǎn),結(jié)合建筑施工主體的地下結(jié)構(gòu)以及建筑基礎(chǔ)形式來(lái)綜合考慮,要注意規(guī)范基坑平面尺寸和形狀,并進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)量;第五點(diǎn),在實(shí)際建筑施工中,事先對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)做出可行性分析,以避免后續(xù)工程出現(xiàn)問(wèn)題;第六點(diǎn),充分考量現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際條件和施工開展的季節(jié)影響,并做出技術(shù)難點(diǎn)分析;第七點(diǎn),對(duì)建筑施工進(jìn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)保性能以及施工工期的評(píng)判,做出合理的規(guī)劃。最終,對(duì)建筑施工中深坑結(jié)構(gòu)的選擇,以及施工技術(shù)的評(píng)估,都需要經(jīng)過(guò)現(xiàn)實(shí)的考量以及合理的預(yù)測(cè)后,才能開展工程建設(shè)。

2 深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載有3 種,即土壓力、水壓力以及附加荷載。其主要的支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型包含支擋式結(jié)構(gòu)、土釘墻結(jié)構(gòu)以及重力式水泥土墻,其中的支擋式結(jié)構(gòu)適用的安全等級(jí)為一、二、三級(jí),土釘墻結(jié)構(gòu)和重力式水泥土墻適用的等級(jí)則為二、三級(jí)。支擋式結(jié)構(gòu)又分為排樁、地下連續(xù)墻、錨桿、內(nèi)支撐;土釘墻結(jié)構(gòu)又分為單一土釘墻與復(fù)合土釘墻。

第一,在排樁的設(shè)計(jì)中,必須根據(jù)樁所穿過(guò)的土層的性質(zhì)、地下水的條件以及深基坑四周的環(huán)境影響來(lái)進(jìn)一步確定方案的可行性。并且在支護(hù)樁的施工范圍中,不能存在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較差的建筑物或者易于變形的建筑結(jié)構(gòu),特別是要考慮地下管線的情況,慎重地考量可能會(huì)出現(xiàn)的擠土效應(yīng)后,再開展施工。

第二,在地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)中,一般根據(jù)實(shí)際情況,選擇600 mm、800 mm、1 000 mm 以及1 200 mm的墻體厚度。如果成槽施工中可能造成不利影響時(shí),應(yīng)該采取較小的槽段長(zhǎng)度,甚至在必要的情況下,可以采用攪拌樁對(duì)槽壁進(jìn)行再次加固。

第三,對(duì)于錨桿的應(yīng)用設(shè)計(jì),最好采用鋼絞線錨桿,除非施工時(shí)能夠應(yīng)用錨桿承載力較低的支護(hù)加固,也可以考慮鋼筋錨桿。此外,錨桿的注漿應(yīng)當(dāng)采用二次壓力注漿工藝,在遇到特別復(fù)雜的地質(zhì)情況時(shí),一定要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行充分的試驗(yàn),以準(zhǔn)確地測(cè)量錨桿的實(shí)用性。

第四,內(nèi)支撐的設(shè)計(jì)構(gòu)造應(yīng)當(dāng)采用受力明確、連接可靠并且施工方便的結(jié)構(gòu)形式,注重整體的對(duì)稱性和平衡性,強(qiáng)調(diào)實(shí)際施工時(shí)的地下結(jié)構(gòu)、施工順序的合理性。此外,內(nèi)支撐的布置可以分為平面和豎向兩種形式,需要根據(jù)實(shí)際情況做出選擇。

第五,土釘墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注重基坑坡面的設(shè)置,當(dāng)面對(duì)基坑較深時(shí),可適當(dāng)調(diào)小坡度比,并且考慮開挖時(shí)的坡面穩(wěn)定性和承受力。除此以外,特別強(qiáng)調(diào)土釘?shù)倪x擇,現(xiàn)階段的深基坑支護(hù)施工宜采用鋼筋土釘,但同時(shí)需要根據(jù)土質(zhì)來(lái)進(jìn)行土釘?shù)倪x擇。

3 深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)以及支護(hù)技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)主要分為重力式結(jié)構(gòu)、加固式結(jié)構(gòu)以及支擋式結(jié)構(gòu)三種類型。其中,重力式深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)主要是水泥土墻,而支擋式結(jié)構(gòu)分為擋土構(gòu)件和撐錨構(gòu)件,其中擋土構(gòu)件又分為單、雙排支護(hù)樁和地下連續(xù)墻,而撐錨構(gòu)件分為坑內(nèi)支撐和外拉錨桿。針對(duì)擋土構(gòu)件中支護(hù)樁和地下連續(xù)墻這兩種類型,主要的支護(hù)形式分為懸臂式結(jié)構(gòu)、錨拉式和支撐式結(jié)構(gòu)、雙排樁以及逆作法[2]。其中,懸臂式結(jié)構(gòu)適用于較淺的基坑,而錨拉式和支撐式結(jié)構(gòu)則可以應(yīng)用于較深的基坑。另外,當(dāng)上述兩種結(jié)構(gòu)都不適合實(shí)際的施工情況時(shí),就可以考慮使用雙排樁來(lái)進(jìn)行加固。最后一種支護(hù)形式逆作法主要適用于基坑周邊環(huán)境十分復(fù)雜的情況。在面對(duì)深坑施工環(huán)境時(shí),就可以考慮使用逆作法來(lái)操作。逆作法加固式結(jié)構(gòu)主要分為單一土釘墻和復(fù)合土釘墻。因此,明確大致的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分類,接下來(lái)就是逐一地進(jìn)行施工技術(shù)要點(diǎn)分析。

第一,排樁。排樁分為型鋼樁、鋼管樁、鋼板樁、混凝土灌注樁以及型鋼水泥土攪拌樁。主要是沿著基坑側(cè)壁進(jìn)行排列設(shè)置的支護(hù)樁以及冠梁組合而成的支擋式結(jié)構(gòu)部件,亦稱為懸臂式支擋結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)可采用降水或截水帷幕的基坑進(jìn)行加固。

第二,地下連續(xù)墻。主要是現(xiàn)澆地下連續(xù)墻,在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)分槽段使用專用機(jī)械成槽、澆筑鋼筋混凝土所形成的連續(xù)地下墻體的達(dá)到加固目的。這樣的支擋式結(jié)構(gòu)相比于上述的排樁,整體性更好,并且還有抗?jié)B止水的特點(diǎn),可以同時(shí)用作主體地下結(jié)構(gòu)外墻,還能夠有效截水。但這種形式也有不足之處,即地下連續(xù)墻的施工中需要引進(jìn)專業(yè)的成墻施工設(shè)備,并且整個(gè)技術(shù)難度較大,同時(shí),工程造價(jià)相比其他結(jié)構(gòu)也高一些。

第三,錨桿。以土錨為例,其主要構(gòu)造有錨頭、錨頭墊座、圍護(hù)墻、鉆孔、防護(hù)套管、拉桿(拉索)、錨固體以及錨底板。其中,最重要的成分是拉桿、錨固體和錨頭,針對(duì)拉桿來(lái)說(shuō)又可以細(xì)化為桿體(鋼絞線、粗鋼筋)、管套、連接器、定位支架等,如果在桿體部分采用鋼絞線時(shí),也可稱為錨索。對(duì)于錨固體而言,其實(shí)就是注漿形成的固結(jié)體,用于穩(wěn)定巖土體內(nèi),起錨固的作用。除此以外,錨頭的組成則有錨具和支座墊塊,需要通過(guò)腰梁(冠梁)作為連接的擋土構(gòu)件。從錨桿的整體進(jìn)行分析,其具有的應(yīng)用特點(diǎn)可表現(xiàn)在既適用于土質(zhì)條件較好的區(qū)域,同時(shí),在場(chǎng)外條件允許時(shí)也可以使用,并且使用錨桿有利于基坑土方開挖過(guò)程施工和地下工程施工,對(duì)尺寸較大的施工工程,即深基坑而言,是比較合適且經(jīng)濟(jì)的一種方式。在使用錨桿時(shí)還需要注意,錨桿對(duì)于軟土層和較高水位的碎石土、砂土層是不合適的方式,并且在基坑周圍存在建筑物地下室、地下構(gòu)筑物等時(shí),就需要測(cè)量錨桿的有效錨固長(zhǎng)度,換言之,如果基坑過(guò)于深,而錨桿長(zhǎng)度不足,就不能采用錨桿固定。此外,當(dāng)錨桿施工會(huì)造成基坑四周的建筑物或者結(jié)構(gòu)遭受損害時(shí),不應(yīng)當(dāng)采用錨桿固定,而且,切記不能違反城市地下空間規(guī)劃進(jìn)行錨桿固定[3]。

第四,內(nèi)支撐。就是設(shè)置在基坑內(nèi)用以支撐擋土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)部件。內(nèi)支撐包括腰梁(冠梁)、支撐以及立柱。從分類來(lái)看,內(nèi)支撐分為鋼支撐和混凝土支撐兩種結(jié)構(gòu)。鋼支撐又分為鋼管支撐和型鋼支撐。根據(jù)實(shí)際情況來(lái)分析,可以發(fā)現(xiàn)鋼支撐具有裝拆快速、方便的特點(diǎn)。使用鋼支撐能夠盡快地發(fā)揮支撐作用,以縮短施工時(shí)間,減弱圍護(hù)墻的變形。此外,鋼支撐還可以重復(fù)使用,因此,多用于專業(yè)化施工,并且其能夠根據(jù)圍護(hù)墻的變形情況人為地施加預(yù)緊力,做到及時(shí)調(diào)整預(yù)緊力值以及限制圍護(hù)墻變形發(fā)展。對(duì)于混凝土支撐而言,其主要是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙所規(guī)定的位置進(jìn)行支撐,由現(xiàn)場(chǎng)支模澆筑而成。相比于其他內(nèi)支撐形式,混凝土支撐具有形狀多樣化的特點(diǎn),即根據(jù)澆筑方式而變化,并且,在質(zhì)地上有整體剛度較大,受氣溫影響較小的特點(diǎn),使得圍護(hù)墻的形變較小、更有利于保護(hù)地下結(jié)構(gòu)及其周邊環(huán)境??傊?,混凝土支撐能夠便捷地變化構(gòu)件的截面和配筋,能夠很好地適應(yīng)其內(nèi)力的變化,是一種安全可靠的方式。

第五,土釘墻。土釘墻是隨基坑開挖分層設(shè)置的、縱橫向密布的土釘群,也是噴射混凝土面層以及原位土體所組成的支護(hù)結(jié)構(gòu)。其主要應(yīng)用于非軟土基坑,特別是當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí),要及時(shí)采取降水或者截水的措施,以防止施工效果大打折扣。在各類土釘墻中,單一土釘墻可應(yīng)用于深度不大于12 m、無(wú)地下水影響的非軟土地區(qū)。復(fù)合土釘墻又分為錨桿復(fù)合土釘墻、水泥土樁復(fù)合土釘墻以及微型復(fù)合土釘墻3 種類型。其中,錨桿復(fù)合土釘墻應(yīng)用于深度不大于15 m 的無(wú)地下水影響的非軟土地區(qū);水泥土樁復(fù)合土釘墻應(yīng)用于深度不大于12 m 的非軟土基坑,當(dāng)深度不大于6 m 時(shí),還可應(yīng)用于淤泥質(zhì)土基坑,但是,不能用在高水位的碎石土、砂土以及粉土層中;微型復(fù)合土釘墻應(yīng)用于深度不大于12 m的無(wú)地下水影響的非軟土基坑,當(dāng)深度不大于6 m時(shí),還可應(yīng)用于淤泥質(zhì)土基坑。土釘墻適用的安全等級(jí)為二至三級(jí),當(dāng)基坑預(yù)測(cè)的滑動(dòng)面內(nèi)有建筑物以及重要地下管線時(shí),就不宜采用土釘墻的支護(hù)技術(shù)了。

第六,重力式水泥土墻。重力式水泥土墻的應(yīng)用原理主要是依據(jù)基坑的深度,調(diào)整嵌固的深度與寬度。并且,按照一般的情況,針對(duì)淤泥質(zhì)土的支護(hù)工程,在確定嵌固深度時(shí),不宜小于基坑深度的1.2倍,同時(shí),寬度的選擇不宜小于基坑深度的0.7 倍。針對(duì)淤泥支護(hù)工程,應(yīng)當(dāng)注意在構(gòu)造時(shí)確保重力式水泥土墻的嵌固深度大于基坑深度的1.3 倍,同時(shí),寬度需要大于基坑深度的0.8 倍。當(dāng)采用格柵形式時(shí),需要注意格柵的面積置換率,例如,在淤泥質(zhì)土的支護(hù)工程中,就需要保證其格柵的面積置換率大于0.7,而面對(duì)淤泥時(shí),則不宜小于0.8,并且,針對(duì)一般黏性土、砂土而言,格柵的面積置換率不宜小于0.6。要注意區(qū)分淤泥質(zhì)土、淤泥以及一般性土質(zhì)的差別,針對(duì)不同的情況,選擇不同的支護(hù)技術(shù)。對(duì)于上述情況而言,在實(shí)際應(yīng)用中,格柵內(nèi)側(cè)的長(zhǎng)寬比,盡可能地不大于2。此外,水泥土攪拌樁的搭接寬度實(shí)際應(yīng)用重力式水泥土墻支護(hù)工程技術(shù)中,需要注意其搭接寬度應(yīng)大于150 mm。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,深坑支護(hù)技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用是十分廣泛的,并且,根據(jù)地質(zhì)環(huán)境的不同、基坑深度的差異以及各種外力的影響,使得相關(guān)負(fù)責(zé)人在進(jìn)行施工支護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇時(shí),必須要依照現(xiàn)實(shí)情況,慎重決定。因此,在實(shí)際工程建設(shè)時(shí),根據(jù)不同支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn),例如,剛度、支護(hù)深度、施工速度、重復(fù)使用率、變形率以及抗彎等級(jí)等一系列的應(yīng)用特點(diǎn),結(jié)合工程的需求進(jìn)行選擇,不僅能最大程度地確保工程的安全性,同時(shí),也能夠促使建筑施工項(xiàng)目得到更全面的保障。

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