時間:2022-07-18 03:26:28
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摘要:本文主要在探討軟土基坑工程特性和土釘墻支護特點的基礎(chǔ)上,論述了在軟土條件下土釘墻基抗支護技術(shù)的注意事項。
關(guān)鍵詞:軟土基坑工程;土釘墻支護;特性;注意事項
在城市化建設(shè)進程中,土地成本不斷攀升,建筑物越建越高,建筑物向著地下或復(fù)合空間發(fā)展,勢必導(dǎo)致基坑開挖的深度越來越大,環(huán)境越來越復(fù)雜多變,為了保證高層建筑物的穩(wěn)定性和安全性,必須做好深基坑的支護,支護不僅要安全適用,還得經(jīng)濟合理,才能保證施工順利和安全地進行下去。土釘墻擋土結(jié)構(gòu),其具有結(jié)構(gòu)輕、成本低、施工簡單、安全可靠的技術(shù)特點,因此被廣泛運用于邊坡穩(wěn)定和土地的開挖,但是在許多軟土地區(qū)對土釘墻支護的基坑開挖深度有嚴格的限制,甚至許多規(guī)程均注明土釘墻支護不適用于軟黏土地基中基坑支護??偨Y(jié)和回顧工程實例不難發(fā)現(xiàn),在沿海地區(qū)等地的軟土地基中成功應(yīng)用土釘墻支護的工程實例數(shù)不勝數(shù)。究竟在軟土條件下,土釘墻基抗支護技術(shù)需要注意哪些呢?
一、軟土基坑工程的特點
軟土具有強度低、壓縮性大、透水性小、受荷載后變形大,加之蠕變和應(yīng)力松弛等特性,以及容易出現(xiàn)坑底隆起等現(xiàn)象。這些使軟土基坑工程具有自身獨特的特點:
1.巖土性質(zhì)千變?nèi)f化,地質(zhì)埋藏條件和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性、不均勻性,往往造成勘察所得的數(shù)據(jù)離散性很大,難以代表土層的總體情況,并且精確度較低,給基坑工程的設(shè)計和施工增加了難度。
2.相鄰場地的基坑施工,如打樁、降水、挖土等各項施工環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生相互影響和制約,增加事故誘發(fā)因素。
3.因為軟土的抗剪強度很低,基坑邊坡的自立能力也很低,使支護體系承受的荷載較大,需要強大的支護結(jié)構(gòu)。
4.由于軟土的變形很大,使得軟土基坑的開挖變形也很大,工程實踐中一些軟土基坑的圍護墻側(cè)向位移達到十幾甚至幾十厘米。這也使開挖引起的環(huán)境破壞后果更嚴重,重大的工程環(huán)境事故一般都發(fā)生在軟土地區(qū)。
二、軟土地區(qū)基坑支護結(jié)構(gòu)選擇
因此,深基坑開挖中,周圍土體變形是不容忽視的問題,在設(shè)計與施工中須充分考慮軟土的特性。確定軟土地基支護結(jié)構(gòu)類型的基本原則如下:
從總體上考慮,必須從基坑各部位的具體情況出發(fā),根據(jù)基坑周邊場地條件和地質(zhì)條件接近或不同的情況,采用同一或多種支護結(jié)構(gòu)類型。從場地條件考慮,如基坑周圍場地較為開闊,則上段可采用放坡開挖,下段采用深層攪拌水泥樁墻或高壓旋噴樁墻等;如基坑周圍施工寬度狹小并且鄰近建筑物需要保護時,則必須按照被保護建筑物的重要性與安全等級標準,采用能夠相應(yīng)控制地面位移與沉降的擋土支護結(jié)構(gòu)類型。從基坑開挖的深度和范圍考慮,開挖深度較小時,可采用懸臂式擋土支護結(jié)構(gòu);開挖深度較大時,可視情況采用單支點或多支點擋土支護結(jié)構(gòu);開挖范圍較小時,可采用內(nèi)撐形支點;開挖范圍較大時,可采用單層或多層錨桿。從土層地質(zhì)條件考慮,土質(zhì)較好的情況可采用土層錨桿或排樁等類型;土質(zhì)較差的情況,則可采用深層攪拌水泥樁墻。
三、土釘墻支護的適用條件及特點
在深基坑工程中采用土釘墻支護體系適用于有一定粘結(jié)性的雜填土、粘性土、粉土與弱膠結(jié)砂土的基坑邊坡,即基坑邊坡在開挖過程中有一定的保持自身穩(wěn)定的能力。在《基坑土釘支護技術(shù)規(guī)程》中對土釘墻支護結(jié)構(gòu)的適用條件有明確規(guī)定:“土釘支護宜在排除地下水的條件下進行施工,應(yīng)采取恰當?shù)呐潘胧?,包括地表排水,支護內(nèi)部排水,以及基坑排水,以避免土體處于飽和狀態(tài)并減輕作用于面層上的靜水壓力”。同時《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》YB9258-92中第8.2.2條強調(diào)了土釘支護不宜用于淤泥質(zhì)土、飽和軟土及未經(jīng)降水處理地下水位的土層。土釘墻支護同其它基坑支護結(jié)構(gòu)相比具有以下特點:
(1) 工程造價低,經(jīng)濟效益好;
(2) 施工速度快,施工機具簡單,對場地土層的適應(yīng)性強;
(3) 工程環(huán)境效益高,對周邊臨近建筑物影響。
五、在軟土條件下采用土釘墻基抗支護技術(shù)的注意事項
采用土釘墻支護的基坑和邊坡,往往具有較好的經(jīng)濟技術(shù)效果。土釘墻支護后土體強度提高或者土釘墻支護邊坡的自穩(wěn)性增加,其作用機理在于土釘與土之間的相互摩擦聯(lián)結(jié)之中,使土釘對復(fù)合土體發(fā)揮骨架約束作用、分擔作用、應(yīng)力的傳遞與擴散作用以及對坡面變形的約束作用。在許多軟土地區(qū)對土釘墻支護的基坑開挖深度有嚴格的限制,甚至許多規(guī)程均注明土釘墻支護不適用于軟黏土地基中基坑支護,但在沿海地區(qū)的軟土地基中成功應(yīng)用土釘墻支護的工程實例已經(jīng)有很多。然而,在軟土地基采用土釘墻支護的基坑中發(fā)生事故、產(chǎn)生整體失穩(wěn)的工程也占有相當大的比例。
為了安全、經(jīng)濟地進行基坑土釘墻支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計,為設(shè)計人員提供必要的設(shè)計依據(jù),土釘墻支護的極限高度問題日益引起人們的重視。軟土地基中基坑開挖深度超過土釘墻支護的極限高度往往引起基坑隆起,導(dǎo)致深層整體失穩(wěn)破壞,而且軟土地基中土釘墻支護破壞大多數(shù)屬于這種情況。這既是一個設(shè)計理論的問題,也是一個實際工程問題。要準確解決土釘支護極限高度的問題,目前尚有困難。確定極限高度,就能夠大大拓展土釘墻支護的應(yīng)用范圍,還能夠充分發(fā)揮土釘墻支護的圍護作用,大大提高經(jīng)濟效益。土釘墻支護的極限高度與基坑底部土層的承載力有密切關(guān)系,通過分析基坑底部土層的承載力可以得到土釘墻支護的極限高度。對于土釘錨固力不足引起的土釘墻破壞則可通過加長、加密土釘?shù)却胧﹣砀纳?。關(guān)于土釘墻的利用地基極限承載力的研究,目前已經(jīng)日趨成熟,計算土釘墻支護極限高度的經(jīng)驗公式也不勝枚舉,設(shè)計人員應(yīng)該采取多種方法,更好的測算極限高度,具體施工過程中尤其注意以下幾點:
(1) 在一定范圍增加土釘長度可以提高土釘墻支護的極限高度;但土釘長度增加到一定程度后,其支護極限高度幾乎不再變化,說明單純依靠增加土釘長度來提高土釘墻支護的極限高度有一定的限度。
(2) 當復(fù)合土體彈性模量提高到一定值的時候,再提高復(fù)合土體的彈性模量對土釘墻支護的極限高度幾乎沒有影響,說明單純依靠提高土釘密度和增加注漿量來提高土釘墻支護的極限高度也是有一定限度的。
(3) 隨著土體黏聚力、土體內(nèi)摩擦角、土體彈性模量、復(fù)合土體彈性模量的提高,土釘墻支護極限高度逐步提高;隨著坡體放坡角度增加,土釘墻支護極限高度逐步減小。
摘 要:本文結(jié)合工作經(jīng)驗對建筑工程深基坑支護的安全問題進行了分析討論,從深基坑支護的設(shè)計、施工的技術(shù)、施工質(zhì)量、質(zhì)安管理、監(jiān)測等方面安全工作的內(nèi)容作了介紹,指出在深基坑支護工程中的應(yīng)掌握的安全監(jiān)督重點,事故處理措施和預(yù)防對策。
關(guān)鍵詞:深基坑支護,安全施工, 工程管理
1.深基坑支護安全事故的原因分析
1.1 設(shè)計方面原因分析
深基坑支護工程設(shè)計所選擇的基坑支護結(jié)構(gòu)型式是決定基坑是否安全的關(guān)鍵,因某地區(qū)地質(zhì)基礎(chǔ)大多屬軟土地基,本區(qū)域內(nèi)對于開挖深度超過4M的基坑極少采用大放坡開挖、土釘墻(復(fù)合土釘墻)的支護結(jié)構(gòu)型式,但有些設(shè)計單位迫于建設(shè)方、施工方的壓力選用了上述支護結(jié)構(gòu)型式而發(fā)生支護結(jié)構(gòu)破壞,或選用了正確的支護結(jié)構(gòu)型式但設(shè)計強度不夠或基坑圍護設(shè)計參數(shù)選用不合理而導(dǎo)致事故的發(fā)生。
1.2 建設(shè)單位方面原因
建設(shè)單位出于工期和造價方面考慮或現(xiàn)場綜合條件考慮不充分,往往在委托深基坑支護工程設(shè)計時建議設(shè)計采用相對大膽的深基坑支護方案,而施工中存在許多不確定因素,比如某大型小區(qū)工程分了三個標段,地下室為長方形,有三家施工單位,中間一個標段采用復(fù)合土釘墻式支護結(jié)構(gòu)形式,兩側(cè)二個標段采用樁墻式轉(zhuǎn)角增加砼梁內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)形式,由于施工工藝及進度不同步,東側(cè)的一個標段進度較快率先挖土至坑底,和中間的一個標段交界處產(chǎn)生樁墻嚴重破壞并致使工程樁擠斷的問題,從而使工期滯后,其它兩標段的造價也大幅增加。
1.3 施工單位方面的原因
1.3.1 施工安全技術(shù)方面
施工單位的施工技術(shù)能力、工藝方法、施工經(jīng)驗等是衡量施工單位施工技術(shù)水平的重要指標,施工單位對技術(shù)人才、技術(shù)裝備、技術(shù)規(guī)程等技術(shù)要素,技術(shù)學(xué)習(xí)、技術(shù)運用、技術(shù)開發(fā)等技術(shù)活動的管理,對于穩(wěn)定施工現(xiàn)場生產(chǎn)技術(shù)工作秩序,保證建筑產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。深基坑支護工程的施工是一個動態(tài)變化的過程,在施工前應(yīng)綜合考慮各方面因素,編制有針對性的詳實合理的專項施工方案和應(yīng)急預(yù)案,施工過程中施工方要有良好的保證機制,以杜絕施工中因技術(shù)人才、技術(shù)裝備配備不足或與施工不匹配,技術(shù)運用、技術(shù)開發(fā)能力不強,致使工程質(zhì)量不合格或工程因技術(shù)問題未得到很好解決而發(fā)生事故。
1.3.2 施工質(zhì)量方面
深基坑支護工程中因支護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量差未能達到規(guī)范或設(shè)計要求,而出現(xiàn)事故的情況很多如:樁墻、冠梁、圍楞、內(nèi)撐砼梁等強度達不到設(shè)計要求;鋼支撐的施工質(zhì)量特別是接頭質(zhì)量不合格;錨桿長度、錨桿抗拔力不足; 支護樁樁徑不夠或插入深度不夠或支護樁、攪拌樁強度達不到要求;基坑排水系統(tǒng)施工質(zhì)量不過關(guān);主要原材料不合格等問題影響支護結(jié)構(gòu)質(zhì)量達不到設(shè)計要求而發(fā)生事故。某商務(wù)樓工地2層基坑支護方案采用排樁加鋼構(gòu)支撐型式,挖至基底時發(fā)生西面圍護樁坍塌,部分鋼支撐破壞、斷裂,其鋼管支撐接頭過多、壁厚不足,施工安裝誤差較大,且焊縫不飽滿,致使在土方側(cè)壓力的作用下,接頭薄弱部位應(yīng)力集中導(dǎo)致鋼支撐破壞是此次事故的重要原因。
1.3.3 施工管理方面
施工現(xiàn)場管理也是施工企業(yè)管理工作的基礎(chǔ)。深基坑支護工程中施工現(xiàn)場管理水平的高低,集中反映在基坑支護結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量、成本、安全等經(jīng)濟技術(shù)指標上,是深基坑支護結(jié)構(gòu)是否安全的重要保障。施工前對圖紙的熟悉程度及圖紙會審制度、技術(shù)交底制度、安全教育制度、技術(shù)復(fù)核及檢查驗收制度、材料檢驗試驗等制度的執(zhí)行貫徹,都與深基坑支護結(jié)構(gòu)安全密切相關(guān)。
2.監(jiān)督重點
2.1 審查專項施工方案的針對性、可行性及審批是否符合要求,且根據(jù)要求某地區(qū)屬軟土地基,開挖超過4M的基坑支護方案應(yīng)當組織專家進行論證、審查?,F(xiàn)場施工予專項方案的執(zhí)行落實情況。
2.2 信息化施工及檢測,監(jiān)測方案有無缺陷,測點設(shè)置是否滿足規(guī)范或設(shè)計及方案要求,包括監(jiān)測深層、淺層土體位移,周邊構(gòu)筑物和管線的沉降傾斜、支撐軸力、錨桿拉力等,監(jiān)測數(shù)據(jù)是否及時、真實、有效提供,且超過設(shè)計報警值是否及時預(yù)警。
2.3 基坑排水情況,要注意地下水位、地表滲水的影響;坑內(nèi)積水,坑外排水、止水設(shè)施情況;雨季特別是臺風(fēng)暴雨影響。
3.事故處理措施及預(yù)防與對策
3.1 發(fā)生基坑坍塌事故或者可能出現(xiàn)坍塌事故的處理措施;
3.1.1 有條件的話首先對基坑外附加荷載、堆載進行卸載,以減少坑外主動土壓力;對坑外建筑虎屋、構(gòu)筑物、道路、管道等采取保護或封閉措施。
3.1.2 對土體出現(xiàn)位移和坑底隆起現(xiàn)象應(yīng)立即用堆沙袋的方法在被動區(qū)進行反壓,待土體變形穩(wěn)定后進行相應(yīng)處理再進行土方開挖。
3.1.3 對于支撐結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部失穩(wěn)后采取上述措施外,還可采取在坑內(nèi)增加臨時支撐,在坑外增加錨拉的方法進行補救,錨拉是一定要將錨樁設(shè)在土體失穩(wěn)的范圍外。
3.1.4 對于坑內(nèi)的大型機械設(shè)備,應(yīng)立即采取有效措施,防止出現(xiàn)機械設(shè)備倒塌。
3.1.5 對坑外土體出現(xiàn)的小裂縫,及時用水泥漿封堵,在雨季進行覆蓋,并對坑外排水系統(tǒng)進行檢查和疏通。
3.2 事故預(yù)防和對策
3.2.1 設(shè)計單位應(yīng)根據(jù)工程當?shù)氐耐临|(zhì)特點采用合理的基坑支護結(jié)構(gòu)型式,合理選用基坑圍護設(shè)計參數(shù)。
3.2.2 施工單位應(yīng)完善質(zhì)量安全保證體系,落實安全生產(chǎn)責(zé)任制,要求進行專家論證的方案組織專家論證,并嚴格按設(shè)計、規(guī)范要求及專項施工方案施工,選用合格的原材料保證基坑支護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量,特別要注意對土方的分層開挖、基坑排水、坑外附加荷載、堆載的控制及土方暴露時間的控制。
3.2.4 監(jiān)測單位按相關(guān)規(guī)范要求嚴格進行監(jiān)測,保證監(jiān)測數(shù)據(jù)及時、真實有效。
4.結(jié)束語
深基坑支護工程是建筑基礎(chǔ)工程施工中的難點和重點,它的成敗不僅對工程的造價、質(zhì)量和工期有著重大的影響,而且更對周圍環(huán)境有著不可忽視的影響。因此,在施工中遵循有關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求,狠抓事故隱患排查,加強安全教育,重視安全檢查等工作,是實現(xiàn)深基坑安全生產(chǎn)工作。
摘要:為避免基坑支護樁在完成使命后閑置浪費,本文敘述基坑支護樁兼作抗浮工程樁的計算原理、支護樁和地下結(jié)構(gòu)底板及外墻的連接措施、當抗震設(shè)防要求較高時的離縫式連接構(gòu)造,并說明其施工工藝流程和操作要點及質(zhì)量安全控制措施,最后綜合分析其經(jīng)濟效益和社會效益。
關(guān)鍵詞:基坑支護樁;抗浮工程樁;應(yīng)用技術(shù)
1.前言
隨著城市基本建設(shè)的快速發(fā)展以及地下空間的開發(fā),基坑支護技術(shù)得到了空前進步,其中深基坑的樁墻支撐式支護和樁墻錨桿式支護也得到了廣泛的應(yīng)用。常見的鉆孔灌注樁和沉管灌注樁及型鋼水泥土攪拌樁與長螺旋鉆孔壓灌樁作為基坑支護排樁均屬于臨時性結(jié)構(gòu),在地下結(jié)構(gòu)施工完成并在土方回填后即完成其使命,導(dǎo)致基坑支護結(jié)構(gòu)在房屋建筑使用期間長期閑置浪費掉。而樁墻支撐式或樁墻錨桿式支護結(jié)構(gòu)中的支護排樁造價一般占總支護結(jié)構(gòu)造價的60%以上,故探索如何永久性地利用基坑支護排樁(例如基坑支護樁兼作抗浮工程樁)課題,已成為建筑業(yè)技術(shù)界所面臨的一大任務(wù)。
2.技術(shù)難點
基坑支護樁(以下簡稱排樁)兼作抗浮工程樁應(yīng)用技術(shù)的主要難點如下:
2.1 排樁除應(yīng)滿足基坑支護的要求(抗傾覆、抗隆起、整體穩(wěn)定及抗彎、抗剪承載力)外,還應(yīng)解決如何滿足抗浮承載力的要求,包括插入坑底的深度和配筋。
2.2 排樁和地下結(jié)構(gòu)的底板、外墻如何連接為整體,以便在地下水浮力作用下,排樁和地下結(jié)構(gòu)及其樁基共同工作,并且不產(chǎn)生相互的位移變形。
2.3 當?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)及其地上建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求較高時,采用何種構(gòu)造將地下結(jié)構(gòu)底板、外墻與排樁分離開,既允許地震力作用下水平方向可以變形位移,又使排樁仍起到抗浮承載作用。
3.應(yīng)用技術(shù)原理
3.1 支護樁兼作抗浮工程樁的承載力計算原理
由于基坑支護樁的布置屬于密排形成墻式,故基樁抗浮承載力計算時,應(yīng)按群樁呈整體破壞的模式計算,即按排樁墻式計算側(cè)表面的摩阻力,而非按πdL計算側(cè)表面積(d為支護樁直徑,L為底板下的支護樁長度)??垢∮嬎阒?,排樁在地下水位下的自重應(yīng)取浮重度,排樁在底板以上的側(cè)表面摩阻力不宜計入抗浮承載力,可作為安全儲備。支護樁的縱筋應(yīng)配置到底,配筋設(shè)計應(yīng)同時滿足基坑開挖階段抗彎抗剪和地下室工程完工后抗浮工作狀態(tài)的承載力要求。
當支護樁間距小于現(xiàn)行行業(yè)標準《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94(文獻[1])的規(guī)定時,排樁抗拔承載力計算,應(yīng)根據(jù)JGJ94的群樁呈整體性破壞模式計算,由于群樁的抗拔極限承載力難以通過試驗確定,故支護樁的單樁抗拔承載力特征值按下式計算:
Ra'=Ul?Σλiqsiali+Gp
式中 Ra'―支護樁單樁抗拔承載力特征值;
Ul―樁身抗拔周長,取Ul=0.5πd,如圖1所示;
λi―抗拔系數(shù)(抗拔承載力/抗壓承載力),按現(xiàn)行行業(yè)標準JGJ94的表5.4.6-2取值;
qsia―樁側(cè)面第i層土的抗壓側(cè)阻力特征值;
li―地下結(jié)構(gòu)底板以下樁側(cè)面第i層土的厚度;
Gp―單樁自重,地下水位以下取浮重度。
圖1排樁抗拔剪切面示意圖
支護排樁還應(yīng)驗算樁身抗拉的承載力,即樁身的配筋和裂縫控制。
考慮支護樁通常比抗浮工程樁短,合理地增大其抗浮承載安全度,有利于二者的變形協(xié)調(diào)工作,故上述排樁按整體性破壞模式計算單樁的抗拔承載力特征值公式中,未計入樁間土的自重,也未計入底板以上樁周土的阻力。
3.2 支護排樁和地下室結(jié)構(gòu)整體抗浮原理
3.2.1 由于基坑支護樁先行施工,故在地下結(jié)構(gòu)正作施工時,應(yīng)將排樁和地下結(jié)構(gòu)的底板、外墻等結(jié)構(gòu)連接為整體,方能參與抗浮工作。一般的連接構(gòu)造是通過在排樁迎坑側(cè)面植筋(或再通過連接角鋼)和底板及地梁主筋焊接、植筋和外墻對拉螺栓通過連接角鋼焊接,并將底板或地梁及外墻混凝土緊密地貼緊支護樁,且水平連接筋應(yīng)滿足承受浮力作用下產(chǎn)生的剪力,從而將地下室結(jié)構(gòu)和排樁聯(lián)結(jié)為一體共同抗浮工作,如圖2所示,浮力較大時,宜設(shè)置抗剪槽。
圖2地下室底板與支護排樁的連接示意圖
圖3整澆式后作壓梁剖面示意圖圖4 分離式后作壓梁剖面示意圖
(箍筋未畫出) (鋼筋未畫出,圖注尺寸為案例)
3.2.2 當支護排樁與地下結(jié)構(gòu)外墻必須脫開(抗震要求)或需要施工卷材防水層時,即排樁無法通過植筋及連接角鋼與地下結(jié)構(gòu)底板鋼筋及外墻體的對拉螺栓焊接時,應(yīng)采用在排樁頂?shù)膲喉敼诹荷显O(shè)置后作式壓梁,此壓梁與地下結(jié)構(gòu)外墻后作的牛腿板梁澆搗為整體結(jié)構(gòu),使排樁承受抗浮荷載。壓頂冠梁預(yù)留插筋或預(yù)留接駁器以便連接后作式壓梁的鋼筋,地下結(jié)構(gòu)外墻也預(yù)留接駁器以便連接后作的牛腿板梁鋼筋。整澆式后作壓梁如圖3所示。
3.2.3 壓頂冠梁上的后作式壓梁和地下結(jié)構(gòu)外墻的后作式牛腿板梁均需滿足地下結(jié)構(gòu)在浮力作用下的抗彎和抗剪承載力,故其截面及配筋、接駁器的埋置、施工縫處理等均需滿足設(shè)計圖紙和相關(guān)國家標準的要求。