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工程建设中深基坑的支护与岩土勘察技术探讨

2023-01-02马丽

中国设备工程 2022年16期
关键词:岩土深基坑基坑

马丽

(荆州市城市规划设计研究院,湖北 荆州 434000)

当今社会城市发展表现出来一个非常显著的特征是,人口开始大批量由就近农村郊区涌向城市,而伴随城市经济的发展,政府以及相关部门又陆续出台了各种政策及优惠,不断吸引使人口大规模的流动,为了达到人们的要求,建筑工程随着房地产行业的崛起发展趋势颇佳。为使建筑工程建设实现其经济效益的最大化,我们特别提出要在受限的空间中尽可能地容纳更多人口,而这样的目标实现只有通过增加建筑物的高度来实现。然而,深基坑支护与岩土勘察就是保证建筑物稳定的根本条件。

1 岩土工程常见的深基坑支护施工技术

1.1 深层搅拌桩支护技术

这种技术是基于固化水泥和石灰等一些原材料的基础上,充分利用机械完成深层搅拌土的搅拌工作,目的是为了使原材料土层得以固化,从而有效提高土层的稳定性,继而形成较高强度的桩柱。一般来说,深层搅拌桩多用于深度低于6m的基坑,综合利用水泥的不透水性能,能有效提升土体防水及防渗功能。与此同时,这种技术也可以运用重力来抵御侧向力,且其内部不需要有任何支撑,这样就能为施工提供便利,同时又有助于工程建设经济效益的提升。

1.2 地下连续墙支护技术

这种技术应用过程中的刚度与强度比较高,且其防水效果也不错,多用于比地下水位低的软土或砂土等地层及部分较为复杂的施工环境当中,对于深基坑分布有软土或墙体埋深较大的情况尤其适用。地下连续墙既是深基坑支护施工围护结构,同时又是主结构侧墙,可以有效地控制软土层变形问题。

1.3 排桩支护技术

排桩支护技术主要应用于钢筋混凝土挖土及钻孔桩处于柱列式间隔布置支撑形式下,且它可以进一步提高柱状维护结构的刚度,且多作用于不同桩或钢筋混凝土帽梁在桩顶浇筑大断面的情况,可连接断面避免引起地下水结构遭受侵蚀的问题。这种技术应用过程的灵活性较高,并且也可以结合岩土工程施工强度调整桩间的疏密程度来全面提升整体性支护效果。

2 岩土勘察技术要点

2.1 地质测绘

在建筑工程地质勘察工作中,地质测绘属于一种非常常用的勘察方法,且这种方法应用的本质是借助地质工程的相关理论,全面观察并描述地面地质现象,同时分析其性质与规律,并对地下地质状况做出推断,继而能为勘探测试工作提供一定的依据。如果遇到地形地貌或地质条件相对复杂的场地,一定要开展工程地质测绘,但如果遇到地形平坦且地质条件较为简单的狭窄场地,通常都会以调查的方式来代替工程地质测绘。在众多测绘方法中,工程地质测绘属于认识场地工程地质条件最经济有效的方法,有时仅凭一架摄像机就能完成相应的动作,同时对于高质量的测绘工作而言往往更能够准确地判断出地下地质情况,继而发挥出指导其他勘察方法的作用。

2.2 勘探工程

在建筑工程施工过程中,勘探工程同样属于岩土工程勘察的必须组成部分,为深入了解施工场地地质状况,一般可以采取勘探技术进行取样,以便于完成原位测试。一定要结合勘察目的和岩土特性来选取有效的勘探方法,通常来说,较为常见的勘探方法包括物探、坑探、钻探等方法。物探属于一种间接性勘探手段,优势在于简便经济且迅速,可以快速解决掉建筑工程地质测绘工作中比较难推断但又迫于了解的地下地质情况,因此大多数时候都会配合与测绘工作一起用。而物探则先行于钻探及坑探,且可以作为辅助手段应用,但终究物探得到的结果具备多解性,并且在使用的过程中也容易受到地形等一些无形条件的约束和影响,因此它的实践要采用勘探工程进行验证。

2.3 室内试验

岩土工程勘察室内试验优势比较明显,比如试验条件易于控制,而且又能大量取样等。但同时其也存在一些劣势,例如,试样和尺寸大小无法客观地反映出结构及非均质性可能对岩土性质产生的影响,另外其代表性也比较差;一般试样是不可能维持原状的,并且部分岩石往往难以获取到原状试样;在实际试验的过程中同样具备一些不能科学按照操作规范试验实操的情况。

3 深基坑支护施工中存在的问题

纵观当前深基坑支护结构设计理论发展趋势颇为明显,但其实际施工过程中却依然存在很多问题,具体可以从以下几方面表现出来。

3.1 边坡修理达不到规范要求

在现实中,建筑工程深基坑施工常常出现超挖或者欠挖的情况,且这两种情况均是因为施工管理人员管理工作做得不到位或机械实操人员操作水平影响,导致后续机械开挖之后无法保证边坡表面平整度及顺直度达到标准要求,但如果采用人工修理的方法进行修筑,却往往因为某些条件限制而无法展开深度挖掘,这也是为什么时常会出现挡土支护后依然出现超挖或欠挖的具体原因。前述几点是深基坑支护工程施工当中比较常见的几个问题。

3.2 施工过程与施工设计的差异大

我们经常会在深基坑支护工程施工中遇到深层搅拌桩水泥掺量不足的情况,且这种情况会对搅拌桩的支护强度造成一定的影响,容易产生混凝土裂缝。此外,在实际施工过程中,也会频繁地存在偷工减料的问题,一般深基坑挖土设计过程中会对挖土程序作出必要的要求,目的是为了降低支护变形的概率,后续又对图纸进行交底,但是在施工过程中一般不会顾及到这些条条框框,很多施工单位为了抢进度或因为追求局部效益而频频发生偷工减料的问题。此外,深基坑开挖属于一个空间性问题。对于传统的深基坑支护结构设计而言,一般都是根据平面应变问题来处理的。在没有合理处理空间问题之前一般都需要根据平面应变假设设计,并且还要求适当地需要对支护结构构造进行调整,以便于及时适应开挖空间效应的具体要求。这个问题对比实际施工及设计方面差异较明显,因此必须要特别重视这个问题。

3.3 土层开挖和边坡支护不配套

一般土方开挖对于开挖技术的要求不太高,而且组织管理起来也会容易一些,但是挡土支护技术要求则相对来说就比较高一些,并且施工组织管理都比土方开挖要复杂一些。故而实际施工当中,对于大型工程来说,基本都是交由专业的施工队伍完成的,并且绝大多数均为两个平行的合同。如此,工程施工协调管理起来难度就大了许多,而作为土方施工单位来说,为了抢进度和赶工期,一般开挖的顺序比较混乱,尤其是在遇到雨季施工的时候,部分施工单位甚至会无暇顾及挡土支护施工需要的工作面,预留给支护施工的操作面无法实地操作,并且在时间的分配上面也没有办法完成相应的协调工作,另外针对部分隶属于岩土工程地下施工项目而言,对其工作团队施工资质把控不严,没有过多限制,因此普遍存在基坑支护工程转手承包的现象,或者有少数施工单位根本不具备相应的施工技术条件,为在最短的时间内追求利润,刻意修改工程设计,迫使工程安全度再度降低。另外,施工现场管理比较混乱,最终诱发一些危险情况,未能实现施工过程的信息化施工或者施工动态化管理。此属于深基坑施工中的一个比较常见的问题。

4 岩土工程中深基坑支护实施策略

4.1 转变传统深基坑支护工程设计理念

随着建筑工程行业的不断发展,事实上,我国在深基坑支护技术方面已经积累了不少实践经验,且也初步摸索出了岩土支护结构的实时受力规律,此为后续深基坑支护结构设计新的理论及方法的诞生奠定了良好的基础。然而,目前我国对于岩土深基坑支护结构的实际设计及施工方法的探索却依然还在摸索和探讨中,并且目前我国仍旧没有形成比较规范或统一的支护结构设计规范及标准。根据库伦或朗肯理论来确定土压力的分布情况,计算支护桩时也依然采用“等值梁法”进行。经过这些老旧的计算方法计算得到的结果相较于深基坑支护结构的现实受力情况误差较大,虽然安全性较高,经济性不高。基于此,在设计深基坑支护结构施工工程时需摒弃传统“结构荷载法”的计算方式,革新传统的设计观念,并一步步建立形成围绕施工监测展开的信息反馈动态设计体系。

4.2 重视变形监测,并注意及时补救

对于岩土工程深基坑支护结构变形监测所涉及到的内容有:周边建筑物和地下管线的变形监测、基坑边坡变形监测等。及时对监测数据进行有效分析,基本可以对土方开挖和支护设计的实际应用情况进行了解,同时对其中存在的偏差进行进一步地分析,就能在最短的时间内有效地了解基坑的土体变形情况和土方开挖造成的沉降请况,另外也可以了解地下管线的变形情况等。设计过程中尚存的偏差,需要在施工过程中对其设计参数进行及时校正,且需要在已经开展施工的部位采取相应的补控措施,对此要求针对施工现场变形观测数据的测量一定要准确、及时且可靠,因观测人员必须要严格地根据提前设计好的方案认真监测,必须保证监测质量。若测试时遇到异常,则需要采取即时研究措施,避免情况发生恶化。如遇波动较大的情况,应该及时分析问题出现的原因,并且采取相应的加固措施,提高加固工作的效率,避免发生变形或滑动延续的情况。对于现有的基坑工程对应的行业以及地区规范或工作经验和工程案例,且以专家论证的形式对目前国内较为重大且复杂性高的工程进行深入研究,有利于保证工程施工的安全性同时有效地降低工程造价。

4.3 全程控制基坑支护的施工质量

在岩土深基坑施工中,其重点在于施工过程的控制,只要遇到施工当中潜在控制环节的问题,事后想要补救往往难度都比较大,所以在施工过程中就应该严格控制管理,以保证工程质量。严格设计施工方案并科学组织施工,施工前要求相关工作技术人员必须对施工区域的地质资料及施工图纸、施工场地周边情况等均有所了解,不仅如此,降水系统也必须保证其要处于正常工作状态。另外对于施工单位而言,切忌在施工过程中自行更改锚杆的位置、锚杆型号和数量、长度,加强筋的范围和钢筋网的间距以及放坡系数等。最后设计方案也必须要经专家重新评审之后再进行变更。

要求基坑支护单位必须紧密配合施工单位,必须始终坚持分层分段开挖或者分层分段支护的施工原则展开施工。开挖土方的顺序及实际开挖的方法一定要保持和设计一致,且一定要遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”的原则展开进行,尽可能将开挖过程中土体扰动的范围缩至最小,同时应尽可能缩短基坑开挖卸荷之后无支撑暴露的时间,必须保证要对称开挖,且要均衡开挖,并且对于土体本身于开挖途中控制位移的能力应合理利用。

针对岩土开挖过程中采取的有效措施,避免碰撞支护结构工程桩和扰动基底的原状土。如遇异常情况时,必须即刻停止挖土,立即查明原因,及时采取对应的补救措施。待完成岩土深基坑开挖工程之后,还需要及时督促建设单位快速组织勘察设计和质监、监理、施工等各个部门验槽,确保能尽早开始地下结构工程的施工,切忌将基坑长时间暴露。回填基坑之前,切忌破坏支护结构,尤其是坡脚处。

5 结语

随着近几年因建筑工程施工过程中深基坑设计和施工原因诱发的安全性事故发生概率的上升,甚至有部分建设方以安全系数较低的方案造成支护结构受力达到极限,从而造成基坑失稳的问题,最终影响到周围的建筑物。尽管如此,这也只是单方面原因引起,此外也包括地质条件的多样性所致,它会使历届比较成功的深基坑方案缺乏对新工程的针对性,不能与事实情况匹配最终无据可依。所以,我们就需要进一步更深入地展开对建筑工程深基坑施工技术方法的研究,以保证深基坑施工过程的安全性。

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