深基坑边坡支护方案比选与施工技术

深基坑边坡支护方案比选与施工技术

广东省外语艺术职业学院广东广州510000

摘要:社会经济的迅速发展推动了城市化的进程,在城市化进程中,建筑行业得到了迅速的发展。而建筑施工技术是建筑行业经济效益提升的根本。本文以某住宅建筑楼为例,从深基坑边坡支护效果、技术难度、经济效益等方面对其进行了比选,确定了最终施工方案,并就该住宅建筑深基坑边坡支护方案中涉及的施工技术进行了简单的分析,以期为同一领域施工技术合理应用提供有效的参考。

关键词:深基坑;边坡支护;方案比选;施工技术

前言

某住宅建筑工程拟建基坑开挖后,深基坑深度为13.5m,坑底相对于标准高度差异在-15.87~-12.85m之间,地面相对于标准高度差异在1.89m~3.32m。根据《工程地质勘测报告》,得出该住宅建筑内部代表性地质剖面由下到上主要为砾质黏土、黏土、粉质黏土、黏土、人工填土等几种类型,且整体施工地层下部具有较为丰富的地下水量。本文根据工程地质勘测报告,结合前期建筑基坑开挖设计目标,对该基坑支护方案进行了简单的分析,具体如下:

1.深基坑边坡支护方案比选原理

深基坑边坡支护方案比选具有多目标、多层次特点,而为了保证整体建筑施工目标的稳定实现,在实际施工方案比选环节就需要选择层次分析的方法,将全部评定指标进行统一整合,最终形成一个目标层、准则层、指标层、方案层有机结合的逻辑架构。

2.深基坑边坡支护方案比选模型构建

2.1多目标优化数学模型建立

依据以上建筑地质土层参数,可设定该建筑深基坑施工工程共有N个非劣质支护方案,且其满足约束集要求,则该基坑支护方案集合主要为N个目标组成对策集,其评价目标集合就可以划分为量化指标、定性指标两种类型。其中量化指标主要包括具体数据代表的造价、工期等;而定性指标则是采用直接评分的方式对具体施工工程稳定性、施工难度等指标进行定性分析。

2.2深基坑边坡支护方案比选

由于该建筑施工区域内地形水量较为丰富,这就导致在具体建筑施工环节就具有较大的雨水下渗风险,对边坡支护质量具有极大的威胁,因此在深基坑边坡支护方案比选环节,可选择锚杆与挖孔桩方案、围堰与地下连续墙施工方案、放坡与复合土钉墙支护方案进行比较分析。

首先挖孔桩主要为人工挖孔方案,通过扩大头预应力锚索的方式进行锚杆支护。在这个基础上,可通过桩顶环向锁口梁组合成完整排桩支护体系,结合受拉杠杆件、锚固体的租用,可同时进行土体锚固、排桩维护措施。锚杆与人工挖孔桩共同施工形式,可以有效利用锚杆拉结作用环节维护结构承受压力,从而达到基坑周边土层稳定的目的。依据具体施工情况,可在基坑位置进行3排预应力锚杆设置,其中人工挖孔桩主要为1.18m桩径及1.48m护壁直径;而护坡间距离则为1.8m,整体桩长范围为18.7m。在边坡防护高程确定后,可在桩顶下方2.8m位置进行1/1放坡措施,结合砂浆抹面及预应力锁定张拉,可有效提升基坑稳定性。

其次,围堰与地下连续墙施工方案主要针对该建筑施工环境要求高的特点,在基坑邻水侧位置进行挡水坝体设计,并利用干坞式围堰施工形式,在基坑内部进行地下连续墙内支撑支护模式设计。地下连续墙顶部冠梁主要根据基坑标准高度进行设计,为12.8m,在地下连续墙顶部可进行放坡开挖及混凝土护面开设措施。同时在地下连续墙外侧可采用高压旋喷桩止水帷幕进行封闭处理,以便提高地下连续墙外侧防水效果;在地下连续墙内层主要采用1450mm*1000mm钢筋混凝土冠梁,进行3道内支撑体系设置,相连内支撑体系间隔距离在3-7.0m之间[1]。

最后,放坡与复合土钉墙施工方案主要以1/0.85进行削坡。在整体放坡表层主要采用120mm厚的C21混凝土与180*180钢筋网联合施工。在该深基坑支护方案中,需要在基坑深度间隔1180位置进行长度为10m、倾斜角为22°的钢筋土钉设置,并在基坑间隔深度3200m位置进行预应力锚固设置,锚索长度为20m,设计标准荷载为280kN,锁定荷载为190kN。

2.3深基坑边坡支护方案评价

依据上述建筑基坑边坡支护施工方案特点及总体建筑施工要求,可选择综合造价、施工工期、环境影响、施工技术可行性、施工难以程度、环境维护稳定性、支护效果、系数支护系统稳定性、支护系统变形趋势、支护系统危害程度为优化比选目标[2].依据上述目标可进行目标优选属度矩阵设置,可得出上述深基坑边坡支护方案指标如下:

通过目标优选属度矩阵分析,可得出方案中九个权向量最佳属性,依据隶属度最大原则,可得出方案2为相对优选项。

3.深基坑边坡支护施工技术

3.1围堰与地下连续墙施工技术实施

围堰与地下连续墙支护施工主要包括围堰施工、支护结构施工、基坑开挖两个环节。其中围堰施工环节,主要依据施工前期测量放样要求,在地层下方进行黏土填筑。在基础施工结束后,可在基坑邻水侧进行石坝体填充。而在支护结构施工过程中,针对地下连续墙基坑临时挡土、主体结构永久抗浮的要求,设定具体施工工序为测量放线、导墙施工、泥浆工作池(泥浆制造、抓冲成槽、泥浆沉淀)、清槽(泥浆外运)、钢筋笼吊放、导管安放、混凝土浇筑及供应等几个环节[3]。其中在成槽环节主要采用抓斗式成槽法与冲击式钻进成槽法联合施工模式,即首先采用冲击式钻进成槽法施工,然后采用抓斗式成槽法进行施工。本次工程主要设定成槽段长度为5.2m,由于该建筑基坑地层上部为人工填土、下部为砾砂,因此可采用冲桩设备进行导向控制作业。为了保证整体施工效果,可在标准成槽段进行2个导向孔设计;而在清槽环节,则主要采用空气吸泥设备进行反向循环清槽措施,为了保证槽底沉渣有效清除,可在清槽作业结束后,选择优质黏土与膨润土混合物在基坑表层涂抹,从而保证泥浆液面始终在地下水位之上;在导管安放环节,可采用间隔支护措施,即在二级放坡形式,依照1/0.28的坡度进行放坡处理,由地面开始,一直延续到基坑底部,在最上层及最下层位置可进行注浆孔设置,并按照13°的角度进行垂直下插。

在基坑开挖环节,根据整体工程总体基坑开挖标准及最大开挖深度,可选择挖掘机与汽车联合挖方形式,结合区域层次挖方模式,可将该建筑工程基坑划分为东、西两个竖向分层,保证整体施工过程顺利进行。此外,为了避免地下水位通过地下连续墙上方放坡段进入基坑内部,可在地下连续墙外部5.8m位置进行高压旋喷桩止水帷幕的设置,并根据地下连续墙邻水侧、边缘侧地质特点,选择不同的止水帷幕形式[4]。而在地下连续墙接头位置可选择两根直径为580mm的高压旋喷桩进行强化处理,结合钢筋混凝土断头斜撑模型,可有效满足地下连续墙局部拼撑要求。

3.2围堰与地下连续墙施工技术监测

深基坑支护施工监测主要包括基坑水平位移、地面沉降、周边建筑及管道沉降、地下水位观测等几项内容。根据该建筑施工特点,可在基坑周边上部端口边缘0.8m位置进行观测点的设置,其中在基坑长边可设定4个、短边可设定3个,共14个。同时在该建筑基坑东侧、南侧钻孔桩桩顶可设定3个水平方向位移观测点,并在其西侧、北侧管线上部进行4个地面沉降观测点设置,以便保证基坑周边建筑及管线变化情况及时检测。

4.总结

综上所述,在围堰与地下连续墙支护方案实施后期监测结果中,可得出基坑周边建筑物最大沉降量在18m以下,支护桩顶端平均位移量为14.8mm,垂直沉降量均值为8.9mm。且在整体基坑开挖运行环节,基坑周边建筑群及管道设置均处于稳态运行状态,表明该基坑支护基坑不仅具有良好的应用效益,而且相较于钻挖孔与复合土钉墙施工工艺而言,围堰及地下连续墙施工工艺初期造价较低,且施工工艺简便,施工效率较高。

参考文献:

[1]王楠.深基坑边坡支护方案比选与施工技术[J].河南建材,2017(5):179-180.

[2]孙航,李新明.深基坑边坡支护方案比选与施工技术[J].建筑知识:学术刊,2014:449-450.

[3]汪署风.深基坑支护方案比选及施工探讨[J].工程技术:文摘版,2016(23):00314-00315.

[4]陈良辉.某工程深基坑边坡支护方案的研究与施工[J].广东建材,2014(4):58-60.

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