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        對工程建設(shè)中深基坑的支護與巖土勘察技術(shù)的探討

        2020-12-28 06:59:42程軍
        中國房地產(chǎn)業(yè)·上旬 2020年11期
        關(guān)鍵詞:工程建設(shè)

        【摘要】從本世紀開始,隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的飛速發(fā)展,地鐵站、地下停車庫、民防工程以及地下商場等一系列地下工程涌現(xiàn)出來,為人們的生活提供了許多便利,但是也產(chǎn)生了很多深基坑的設(shè)計與施工問題。本論文從分析深基坑支護過程中巖土勘察設(shè)計必要性開始,介紹了巖土勘察設(shè)計的技術(shù)以及常見深基坑支護的方案,最后結(jié)合實際工程案例,探討工程建設(shè)中深基坑的支護和巖土勘察技術(shù),具有一定的理論意義和實踐價值。

        【關(guān)鍵詞】工程建設(shè);深基坑;支護;巖土勘察

        1、深基坑支護過程中勘察工作必要性分析

        在巖土工程設(shè)計中,開挖是深基坑施工第一個環(huán)節(jié),不同于淺基礎(chǔ)的施工,深基坑開挖的本質(zhì)是破壞固結(jié)穩(wěn)定了幾十年甚至更久的巖土結(jié)構(gòu),因此在開完前必須對基坑所在地的地址條件進行全面的了解。

        深基坑工程是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程,深基坑的施工與工程所在地的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、支護結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工工序、地基穩(wěn)定性、現(xiàn)場施工管理等多方面緊密聯(lián)系。實踐表明,基坑工程的實踐常常超過理論的發(fā)展,是一項典型的實踐引導(dǎo)理論的工程,深基坑的理論研究離不開勘察工作獲取的參數(shù),因此巖土工程勘察工作對于基坑設(shè)計理論的發(fā)展具有深刻的意義和價值。上述顯現(xiàn)表明,在深基坑設(shè)計和施工過程中,做好巖土勘察工作,為深基坑的支護設(shè)計提供可靠的參數(shù)資料具有巨大的必要性。

        2、巖土勘察技術(shù)

        巖土勘察是深基坑工程中重要的工作,為了給基坑支護方法提供有效的參考,巖土勘察范圍必須滿足基坑邊坡穩(wěn)定性評價與計算等條件,一般來說,基坑周邊勘探孔的深度不宜小于基坑深度的兩倍。巖土勘察的主要內(nèi)容一般包括是三個方面的內(nèi)容:第一,巖土層基本性質(zhì)。巖土層的基本性質(zhì)主要包含其分布特征、力學(xué)性能、巖層剖面特征、地下水位以及腐蝕狀況等,這些性質(zhì)是支護方案設(shè)計與計算不可缺少的參數(shù)。第二,巖性與穩(wěn)定性分析。巖性資料主要包括風(fēng)化狀況、地質(zhì)構(gòu)造條件、節(jié)理描述以及巖石軟化度等。分析巖性資料可以全面了解工程所在地的地質(zhì)狀況,確定工程施工的不利因素,從而采取針對性的防護措施。第三,根據(jù)巖土性質(zhì)和地下水埋深情況,給出不同條件下的抗剪強度指標。如:三軸固結(jié)不排水抗剪強度指標、直剪固結(jié)快剪抗剪強度指標或者有效應(yīng)力抗剪強度指標等。當基坑需要降水時,還應(yīng)給出各含水層的滲透系數(shù)。

        3、基于巖土勘察工作的深基坑常用支護措施

        3.1 地下連續(xù)墻

        地下連續(xù)墻支護是指通過挖槽設(shè)備在地面上沿著基坑周邊,在泥漿護壁狀態(tài)下開挖深槽,然后澆筑鋼筋混凝土槽段,連接槽段之后形成整體擋墻結(jié)構(gòu),起到擋土、截水和防滲的作用。地下連續(xù)墻支護方式具有整體性好,剛度較大等優(yōu)點,但是其缺點在于造價高,施工工藝復(fù)雜。一般適用于黏土、軟土、砂礫土,且地下水位比較高的深基坑工程,也可作為地下商場、車庫等地下結(jié)構(gòu)的一部分以降低工程造價。

        3.2 錨桿支護

        錨桿支護施工時首先在巖土層中傾斜成孔,插入錨桿之后,向空中注漿,通過錨桿與巖土之間的摩擦力和握裹力來承受巖土對支護結(jié)構(gòu)的土壓力。錨桿支護一般用于土體本身的抗剪以及抗拉強度較低的土體,通過錨桿與土體形成一個整體來提高土體的抗剪和抗拉強度,從而提高土體的穩(wěn)定性。

        3.3 土釘墻支護

        土釘墻支護是指將土釘埋入邊坡中,通過土釘與土體中間的粘結(jié)和摩擦,來達到穩(wěn)定土體的目的。土釘支護與錨桿支護的區(qū)別在于一方面錨桿一端是自由段,另一端是受力段,而土釘全長受力;另一方面錨桿通過預(yù)應(yīng)力主動受拉而土釘只在土地發(fā)生位移時才會被動受拉。土釘支護一般適用于地質(zhì)條件比較好,周圍建筑物比較少的基坑支護。

        3.4 排樁支護

        對于開挖深度在6~10米之間的深基坑,當受現(xiàn)場條件限制無法采用攪拌樁或放坡支護時,一般采用排樁支護。排樁支護一般在開挖之前在基坑周圍設(shè)置樁排,通過澆筑冠梁形成聯(lián)系。排樁支護的剛度較大,適用性較廣,其造價比連續(xù)墻較低,但是比土釘墻較高。

        3.5 放坡支護

        放坡支護是在在基坑開挖設(shè)計中,通過設(shè)置合理的基坑邊坡坡度,來保證土體在沒有加固和外界支撐的作用下,依靠自身強度以及在新的受力平衡過程中保持穩(wěn)定。放坡支護適用于地質(zhì)條件好,基坑深度較低,現(xiàn)場場地足夠大以及地下水位較低的情況。但是放坡支護需要注意防水,雨天通過覆蓋土工膜或彩條布來防止邊坡被雨水沖塌,從而影響邊坡的穩(wěn)定。

        3.6 鋼板樁擋墻

        鋼板樁擋墻一般適用于5~10m的深基坑,是一種常見的支擋式結(jié)構(gòu)。根據(jù)其截面形狀可以分為Z型和U型。鋼板樁之間相互連接,能夠起到止水和擋土的作用,一般用于坑壁支護和圍堰支護,具有承載能力強、施工簡單以及可重復(fù)使用等特點,有良好的經(jīng)濟價值。

        4、工程案例

        4.1 工程概況及巖土勘察

        4.1.1項目簡述

        本項目是安徽某跨河大橋橋墩施工的圍堰設(shè)計,該河流通航等級為V級,凈空不小于5m,航道斷面尺寸兼顧500t級船舶通航要求,橋梁15號墩基坑深度為11.45m。

        4.1.2環(huán)境及巖土性質(zhì)

        該橋所在位置屬于平原區(qū),地勢平坦開闊,附近環(huán)境較好,交通方便,地面標高26.1~26.5m,橋梁跨越河間防洪堤,周圍多分布旱地,多為雜草。通過地質(zhì)勘察,橋址地基地層自地表向下依次是:人工填土、新近沉積粉土、粉質(zhì)黏土、中密至密實粉土、粉砂、可硬塑黏土,地層分布穩(wěn)定、均勻。

        4.1.3水文條件

        橋址區(qū)為平緩的平原工程地質(zhì)區(qū),地表水主要為所跨河流、河邊水塘等,分布于橋梁中部。其水位受上游水位的影響,水深一般0~7.0m,場地內(nèi)汴河歷史最高洪水位為27.1m,十年最高洪水位為27.4m。根據(jù)鉆孔觀測,地下水位埋深約2.2~2.3m。地下水較發(fā)育,主要為第四系孔隙水,富水層主要為3-4粉細砂層。地下水位受季節(jié)影響變化較大,補給主要為大氣降雨及地表水徑流,排泄為蒸發(fā)及地下徑流。

        4.2 支護設(shè)計

        綜合考慮施工作業(yè)空間、圍檁寬度、模板尺寸等因素,擬定圍堰平面尺寸為19.3×10.3m,采用拉森Ⅳ鋼板樁配合雙拼工字鋼圍檁內(nèi)撐的結(jié)構(gòu)形式進行基坑支護,截面為400x170x15.5mm,材料為Q345B,第一、二層圍檁內(nèi)撐采用HN400x200雙拼工字鋼;第三層圍檁內(nèi)撐采用HW400x400雙拼工字鋼,如圖1所示。

        4.3 鋼板樁圍堰施工

        4.3.1鋼板樁施工

        采用履帶吊配合振動錘插打鋼板樁。插打時,在單樁的鎖口內(nèi)均勻涂抹黃油混合物油膏,以減少插打時的摩阻力并加強防滲性能。插打過程中,嚴格控制垂直度,發(fā)現(xiàn)傾斜,及時調(diào)整,以保證鋼板樁順利合龍。垂直度出現(xiàn)偏差時需將樁向上拔出一段距離后重新插入,以控制垂直度,鋼板樁垂直度允許偏差 1%。鋼板樁的插打從上游開始,往兩個相反方向前進,最后直到下游合龍。合龍段選擇符合同一標準尺度的鋼板樁插打。在鋼板樁施工剩余約5m距離時,開始計劃施工合龍樁位置。精確測量已施工鋼板樁距離首樁的詳細距離,計算是否能順利合龍,若計算距首樁位置距離不能滿足整根樁合龍要求,可采用制作異形樁的方式以滿足合龍要求。

        4.3.2土方開挖

        根據(jù)本工程周圍的環(huán)境條件,本基坑土方開挖采用明挖方式。為確保土方開挖的安全,防止基坑失穩(wěn),土方開挖過程中嚴格遵循“時空效應(yīng)”理論,按照“分段、分層、隨挖隨撐、平衡對稱”的原則進行開挖和支護,做好基坑排水,減少坑底暴露時間。以長臂挖掘機為主,人工為輔挖泥,挖出的淤泥用自卸汽車運輸至指定棄土坑。嚴禁在基坑周圍堆放土體。

        4.3.3支護與封底混凝土施工

        鋼板樁合龍后,施工圍檁內(nèi)撐:在8m處設(shè)置第一層圍檁內(nèi)撐;圍堰內(nèi)抽水挖土至4.5m,在5.0m處安裝第二層圍檁內(nèi)撐;圍堰內(nèi)抽水挖土至1.5m,在2.0m處安裝第三層圍檁內(nèi)撐;圍堰內(nèi)抽水挖土至坑底后,整平基底,并將澆筑混凝土高度內(nèi)的鋼板樁壁粘泥盡可能清除,確保混凝土的效果。最后澆筑混凝土,完成混凝土墊層施工。

        總結(jié):

        總而言之,深基坑是一項重大的巖土工程,由于其復(fù)雜性和重要性,深基坑的支護必須基于細致精密的巖土勘察。深基坑的支護措施多種多樣,需要根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況選擇一種合理有效的措施或者幾種措施的組合。深基坑設(shè)計不僅保證了工程項目的順利進行,同時也促進了基坑設(shè)計理論的發(fā)展,因此本論文具有一定的理論意義和應(yīng)用價值。

        參考文獻:

        [1]邊渭華.基于巖土勘察的地質(zhì)工程基坑支護設(shè)計[J].世界有色金屬,2019(14):224-225.

        [2]王昆鵬.談巖土工程勘察對基坑支護施工的影響[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2018(30):172.

        [3]孫殿英.深基坑工程巖土工程勘察的重點探究[J].世界有色金屬,2017(08):234-235.

        作者簡介:

        程軍(1969.12-)男,漢族,安徽明光人,本科,目前職稱:高級工程師,目前主要從事:巖土工程勘察、地基處理。

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