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建筑工程中深基坑支护施工关键技术分析

2020-10-25周晓益何丛飞

工程技术研究 2020年18期
关键词:土钉岩土深基坑

马 驰,周晓益,孙 健,何丛飞

(中建七局第一建筑有限公司,北京 100000)

随着城市化建设速度的不断加快,城市土地资源供求矛盾日益突出,人们开始向空中和地下“索要”资源。这促进了我国建筑物向高层、复杂结构转变,对施工质量提出了更高的要求,尤其是大型地下空间资源的利用,对深基坑支护技术的要求更高。深基坑支护技术是地下空间资源利用的基础,也是“万丈高楼”的基础,因此加强深基坑支护技术的研究工作有助于提高建筑物整体施工质量的提高。基于此,文章以某深基坑支护施工为例,分析常见的深基坑支护技术,为提高建筑的施工质量提供参考。

1 常见的深基坑支护结构类型

(1)钢板桩支护技术。钢板桩支护是常见的深基坑支护技术之一,具有施工成本低、操作简单的优势,被广泛应用于现代化建筑工程中。钢板桩支护技术是以钢板桩为主要材料,利用钢板桩的柔性及锚杆系统的设计,采用多层锚杆及支撑,拔除地下室钢板桩即可实现支护的目的。钢板桩的使用条件较窄,即该技术方法对岩土工程地质条件要求较高,在软土层支护中不宜使用该方法。

(2)地下连续墙支护技术。地下连续墙支护方法在泥浆护壁施工环境中的应用极为广泛,尤其是在地下水水位较高的砂土层或者软弱土层的深基坑支护中,支护过程一般采用分槽段方式进行,将钢筋混凝土连续墙的性能充分发挥出来。随着高层建筑物以及地下商城的建设,地下连续墙支护技术在大型建筑物深基坑支护中的应用越来越广泛。在具体的施工过程中,将地下连续墙插入施工深度80m以上、厚度约在1.4m的深层软土层中,使得地下连续墙形成挡墙维护结构,不仅能够提高地下连续墙结构的整体刚度,而且能够有效提高挡墙的防渗性能。此外,地下连续墙具有较高的刚度和承载力,适用于大型建筑的深基坑支护方法,但是该技术的支护成本较高,限制了该技术的推广使用范围。

(3)土钉墙支护技术。土钉墙支护技术在深基坑支护领域中应用范围广泛,具有效果好、成本低的优势,在深基坑支护方面取得了良好的应用效果。土钉墙支护结构是由土体结构和土钉群组成,在支护过程中以密集的土钉群为主,使得土体结构加固效果良好。此外,土钉墙支护技术能够构建复合型挡土稳定结构,确保深基坑工程安全进行。土钉墙支护施工过程中先将细长的杆插入深基坑内部结构中,并且插入密度较高,完成后在细长杆上方铺设钢筋网,再利用抛锚技术构建相应的保护层,目的在于有效的保护岩土层。土钉墙支护技术主要应用于深度为5~10m的深基坑中,多借助土钉墙与土体之间相互作用达到支护的目的。土钉墙支护技术一般与其他的支护技术配合使用,如排桩支护、钢板桩支护等,能够有效降低支护成本,而显著提高支护效果。土钉墙支护技术对岩土体结构要求较高,一般不适用于饱和软土、淤泥质土等岩土体结构中。

(4)锚杆支护技术。锚杆支护技术在深基坑支护中应用较为广泛,该技术主要通过将锚杆打入岩土体或者岩石中,再借助其他加固方式进行加固边坡。锚杆支护技术具有支护性能好,空间占用率小和成本低的优势。锚杆支护一般包括开孔作业、安装锚杆、稳固作业三个步骤。在使用锚杆支护过程中首先在支护土体结构中开一系列的孔,将锚杆缓慢的打入土体中。为了确保锚杆与土体紧密连接,一般在锚杆安装完成后向孔内添加充料,将锚杆与土体之间的缝隙密封,提高锚杆的稳固效果。锚杆支护包括全长黏结型锚杆、摩擦型锚杆和预应力锚杆等,其中后者最为常见。

(5)混凝土灌注桩。混凝土灌注桩是利用水泥材料对深基坑进行加固处理,并钻孔注入混凝土材料,达到支护基坑的目的。混凝土灌注桩的施工流程简单,操作简便,技术要求较低,在深基坑支护中应用较为广泛。

2 建筑工程深基坑支护关键技术分析

(1)分层支护技术。在深基坑支护工程中,由于深基坑面积大、深度达,因此导致单体的支护范围和效果十分有限,无法形成安全、稳定的支护效果,此时一般采用分层支护的方法。分层支护方法指的是将深基坑按照深度变化分解成若干个层次,在基坑开挖接近下一个层次时完成一次支护施工。分层支护技术有效规避了一次支护容易出现坍塌的弊端,并且在支护过程中形成了不同的分割板块,提高了深基坑的整体支护性能(见图1)。此外,采用分层支护方法有效减缓了不同层次边坡坍塌的概率,具体的分层长度需结合建设区域的岩土工程条件、地层绕动力以及支护结构等因素计算得出。分层支护技术在高层建筑物或者大型地下商城建筑的深基坑支护方面的应用极为广阔,通过分层支护有效提高了深基坑的稳定性能,为建筑物的整体施工质量提升奠定了基础。

图1 分层支护技术示意图

(2)强夯法。强夯法是深基坑支护中最常用的技术之一,常用于钢板桩支护、排桩支护等桩基支护结构中。强夯法是在深基坑周边开挖人工浅层,再利用大型机械设备将钢板桩等放入浅层基坑中,用夯击锤等将钢板桩打入土体内部,进而起到支护的作用(见图2)。强夯法技术施工操作流程简单,施工成本也较低,但是该技术是使用夯击锤等将钢板桩打入土体内部,对土体的扰动较大,并且在施工过程中伴随着巨大的噪声。此外,在施工强夯法时必须充分考虑桩基的强度,若桩基的强度不能够承受夯击锤等的击打力度要求,则容易使得桩基开裂,无法获得相应强度的支护效果。同时,在施工强夯法支护时必须时时查看桩基是否竖直水平,防止桩基打入过程中因受力不平衡等导致桩基倾斜。

图2 强夯法示意图

(3)挤密法。挤密法的施工范围较小,主要应用于临水环境的深基坑支护工程中。挤密法包括土体压密和成桩两个方面,多使用于灌注桩支护施工。挤密法主要用于临水环境,该类深基坑中普遍具有较高的地下水水位,由于受地下水水位影响,岩土体不可避免的呈现出松软现象。因此,不能直接对该类深基坑进行支护,此时需要采用挤密法将临水环境的松软岩土体压密,进一步改善岩土体的强度,再在压密后的岩土体中投入大型钢管,进而形成支护孔。在支护孔中灌入灰土、砂石等填充料,反复压实处理后浇入浆液,最终形成支护桩基(见图3)。但是,挤密法对岩土体的支护深度一般小于15m,因此该技术主要用于逐步支护施工,常作为辅助的支护技术方法与其他支护技术配合使用。

图3 挤密法示意图

3 结束语

综上所述,常见的深基坑支护结构包括钢板桩、地下连续墙、锚杆、土钉墙和混凝土灌注桩等。常见的深基坑支护技术包括分层支护、强夯法和挤密法,其中前者主要应用于大型地下商城深基坑支护领域,后者主要用于临水环境深基坑的支护中,且常与其他支护技术搭配使用。深基坑支护技术在建筑工程中极为重要,其直接影响建筑物的整体质量和安全性能,相关研究人员必须加强深基坑支护技术的研究工作

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