建筑工程深基坑支護(hù)施工方法
時(shí)間:2022-08-30 08:49:40
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摘要:為解決傳統(tǒng)深基坑支護(hù)施工方法穩(wěn)定度低的問題,本文提出建筑工程中深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部要求,并通過計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、深基坑支護(hù)剖面可行性及深基坑支護(hù)可行性,為施工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上,通過設(shè)置臨時(shí)支撐、圍護(hù)樁施工、土方開挖、校準(zhǔn)深基坑支護(hù)垂直度完成深基坑支護(hù)施工。依據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)例分析,結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的施工方法深基坑支護(hù)穩(wěn)定度明顯高于對照組,能夠解決傳統(tǒng)方法支護(hù)施工穩(wěn)定度低的問題。
關(guān)鍵詞:建筑工程;深基坑;支護(hù)施工
傳統(tǒng)施工技術(shù)研究中,普遍得出結(jié)論為影響深基坑支護(hù)力學(xué)性能的關(guān)鍵參數(shù)就是支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力[1]。傳統(tǒng)施工方法在實(shí)際應(yīng)用過程中,由于未精準(zhǔn)設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的細(xì)部,導(dǎo)致傳統(tǒng)施工方法的不足在實(shí)際應(yīng)用中顯露無疑[2]??紤]到深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在外界因素長時(shí)間的作用下會(huì)發(fā)生變形,進(jìn)而影響建筑工程施工的穩(wěn)定性。為了解決傳統(tǒng)施工行為中出現(xiàn)的習(xí)慣性違規(guī)行為對建筑工程項(xiàng)目整體造成的影響,本文以深基坑施工項(xiàng)目作為研究對象,綜合我國對此方面的研究進(jìn)展,設(shè)計(jì)施工方法,致力于從根本上提高深基坑支護(hù)穩(wěn)定度,進(jìn)而為施工方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論支持。
1建筑工程中深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部要求
在深基坑支護(hù)過程中,必須設(shè)計(jì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部,減少外界對支護(hù)的干擾。本文設(shè)計(jì)的2個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部控制目標(biāo),分別為:建筑工程地質(zhì)條件和深基坑條件[3]。建筑工程地質(zhì)條件中包括:水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件及周圍巖土土質(zhì)條件。深基坑條件中包括:基坑深度及基坑形狀等。根據(jù)優(yōu)化的類型分為三級優(yōu)化進(jìn)行,分別為:選擇與深基坑支護(hù)施工圖紙匹配度最高的基坑圍護(hù)類型作為一級優(yōu)化內(nèi)容,在原有基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻的基礎(chǔ)上設(shè)置鋼筋混凝土擋板,且隨開挖過程現(xiàn)澆。在支護(hù)方案中,重點(diǎn)細(xì)部包括:將樁鋼筋籠內(nèi)預(yù)埋與擋板連接筋。二級優(yōu)化內(nèi)容為深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的防滲水性能,在深基坑圍護(hù)材料的選擇方面必須符合環(huán)保要求。三級優(yōu)化內(nèi)容為盡可能地節(jié)約深基坑支護(hù)過程的造價(jià)經(jīng)濟(jì),最大限度上保證深基坑支護(hù)施工過程的科學(xué)性。
2深基坑支護(hù)施工相關(guān)計(jì)算
2.1計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)
本文針對深基坑支護(hù)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算上主要將以往使用的靜力平衡法替換為假想梁法,假想梁法作為國內(nèi)外針對深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算中最先進(jìn)的計(jì)算方法,相比于傳統(tǒng)靜力平衡法具有明顯的計(jì)算精度高的優(yōu)勢。運(yùn)用假想梁法計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的具體流程為:首先,可以假設(shè)在建筑工程中深基坑圍護(hù)中擋墻在基底以下存在一個(gè)假想鉸組織結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)主要起到劃分作用;其次,利用假想鉸劃分假想梁;最后,通過假想鉸位移計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)[4]。使用假想梁法計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí),可以結(jié)合庫倫土壓力理論,設(shè)深基坑圍護(hù)擋墻的內(nèi)力為E,則有:(1)式(1)中,g為深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)長度,m;H為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)假想點(diǎn)位置;K為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑圍護(hù)中擋墻基底假想鉸組織結(jié)構(gòu)與地面之間的夾角,(°)?;诠剑?),可以得出深基坑圍護(hù)擋墻的內(nèi)力,在內(nèi)力能夠承載的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)?;趲靷愅翂毫碚?,通過灌注樁圍護(hù),為多支撐桿對墻體提供內(nèi)力支撐[5]。在計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的過程中,必須精準(zhǔn)計(jì)算假想點(diǎn)位置,防止由于假想點(diǎn)位置不準(zhǔn)確造成深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)定誤差大的問題。
2.2計(jì)算深基坑支護(hù)剖面可行性
根據(jù)深基坑支護(hù)體系的實(shí)際應(yīng)用需要,對其剖面設(shè)置的可行性進(jìn)行計(jì)算,首先,列出如下定義條件。第一,定義深基坑支護(hù)圍護(hù)樁的計(jì)算,按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下的豎向彈性地基梁法計(jì)算公式。第二,施工應(yīng)土面上的壓力綜合考慮水土問題,進(jìn)行分別計(jì)算,定義土壓力為主動(dòng)土壓力,分別按照不同層結(jié)構(gòu)的c,φ等指標(biāo)峰值計(jì)算。第三,定義深基坑支護(hù)體系為支撐與圍檁作為整體,按照平面受力結(jié)構(gòu)的框架進(jìn)行對支護(hù)體系的內(nèi)力和變形分析。在明確上述條件后,對深基坑支護(hù)剖面進(jìn)行坑底抗隆起計(jì)算,計(jì)算公式如下:基坑支護(hù)抗滑力,N;N為每延米墻體的抗滑力,N;γ為支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù);δ為坑底抗隆起系數(shù)[6]。根據(jù)上述公式,得出深基坑支護(hù)剖面的坑底抗隆起系數(shù),將其與實(shí)際設(shè)計(jì)需求進(jìn)行對比,判斷該深基坑支護(hù)施工剖面的可行性。
2.3計(jì)算深基坑支護(hù)可行性
在計(jì)算深基坑支護(hù)體系的支撐可行性,對其內(nèi)支撐進(jìn)行變形驗(yàn)算,將支撐與圍檁作為一個(gè)整體,按照平面桿系有限元進(jìn)行分析,隨著深度的不斷增加,其抗力、彎矩和剪力呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢,而位移呈現(xiàn)出下降的趨勢。因此,通過分析得出,在針對深基坑支護(hù)支撐可行性判斷時(shí),可根據(jù)其抗力、位移、彎矩和剪力的不同變化情況進(jìn)行判斷,還可根據(jù)大量類型的工程監(jiān)測數(shù)據(jù)對其進(jìn)行反演算分析。
3建筑工程中深基坑支護(hù)施工方法
3.1設(shè)置臨時(shí)支撐
在深基坑支護(hù)施工過程中,為保證施工的穩(wěn)定性,必須預(yù)先設(shè)置臨時(shí)支撐,并且確保庫倫土壓力理論計(jì)算結(jié)果能夠達(dá)到預(yù)期。本文設(shè)置的臨時(shí)支撐為C型樁支撐,考慮到在實(shí)際施工時(shí),會(huì)存在不確定的外界因素相互影響,導(dǎo)致鋼架很容易在自重及偏壓的共同作用下出現(xiàn)坍塌。為了避免此種情況,本文采用I20型鋼作為C型樁支撐材料,通過I20型鋼橫撐及I20型鋼豎撐,結(jié)合剪刀撐作為原有支護(hù)系統(tǒng)的臨時(shí)支撐。設(shè)置I20型鋼臨時(shí)支撐確保在施工結(jié)束前,能夠保證施工的安全性。通過I20型鋼臨時(shí)支撐,使深基坑兩側(cè)的鋼架單元與臨時(shí)支撐形成穩(wěn)定的三角支撐體系。在完成臨時(shí)支撐設(shè)置后,對鋼管進(jìn)行焊接。利用基礎(chǔ)板鋼筋(2根,直徑≥25mm)焊接成接地網(wǎng);采用I20型鋼筋分別與上下兩層地梁主筋進(jìn)行跨接,跨接長度為其直徑的6倍以上(注:100mm),保證密封性;工作管及護(hù)壁管的選擇及安裝必須滿足質(zhì)量要求。
3.2圍護(hù)樁施工
設(shè)置臨時(shí)支撐后,由于本工程項(xiàng)目當(dāng)中存在大量的廢棄基礎(chǔ)、老樁等地下構(gòu)筑物,針對深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的南側(cè)區(qū)域應(yīng)當(dāng)預(yù)留出部分地下防空洞空間。根據(jù)對項(xiàng)目現(xiàn)場勘察得出,部分構(gòu)筑物可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)施工效果,因此在具體施工時(shí),應(yīng)當(dāng)預(yù)設(shè)相應(yīng)的清障方案。針對圍護(hù)樁的施工應(yīng)當(dāng)采用強(qiáng)度為水下混凝土C30級的材料作為主要材料。混凝土材料在灌注的過程中,應(yīng)當(dāng)保證其連續(xù)性,并且每根圍護(hù)樁的澆注時(shí)間均不得超過混凝土材料的初凝時(shí)間。澆注時(shí)應(yīng)適當(dāng)超出設(shè)計(jì)階段給出的樁頂標(biāo)高,去除浮漿后,樁頂?shù)幕炷翗?biāo)高必須滿足設(shè)計(jì)施工圖階段的標(biāo)高要求。對于泥漿的要求,應(yīng)當(dāng)在槽內(nèi)泥漿液面保持高于地下水位的0.45m以上,并且泥漿材料的比重配置應(yīng)當(dāng)保證施工孔壁的穩(wěn)定性。
3.3土方開挖
由于土方開挖過程中,相應(yīng)的深基坑施工變形控制會(huì)受到一定的影響,因此在具體實(shí)施過程中應(yīng)當(dāng)按照以下幾點(diǎn)完成:首先,針對土方開挖的整體設(shè)計(jì),應(yīng)當(dāng)遵循分層、分塊、對稱、平衡的原則,并采用盆式開挖方式完成。對于單塊土體在開挖過程中不可持續(xù)將其暴露在空氣當(dāng)中,以此進(jìn)一步降低其對周圍環(huán)境的影響。其次,在土方開挖前,施工單位應(yīng)當(dāng)按照要求編寫清晰、詳細(xì)的土方開發(fā)施工組織方案,并在得到其認(rèn)可后才能進(jìn)行實(shí)地施工。最后,在深基坑開挖過程中,施工方應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施,確?;舆吰录爸車鷦?dòng)態(tài)土坡的穩(wěn)定性。在深基坑內(nèi)部嚴(yán)禁堆放大量施工材料,控制地面的超載在15kN/m2,并防止其出現(xiàn)不均衡推載現(xiàn)象發(fā)生。
3.4完成深基坑支護(hù)施工
完成上述操作步驟后,首先,在深基坑執(zhí)行上部放坡下部土釘墻的支護(hù)操作;其次,采用三級優(yōu)化設(shè)計(jì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)部;再通過計(jì)算深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu),求解多支撐桿擋墻的內(nèi)力,執(zhí)行下部錨樁的支護(hù)操作;最后,進(jìn)行內(nèi)支撐、地下連續(xù)墻。在此過程中,必須確定深基坑支護(hù)中的基礎(chǔ)垂直偏差范圍,依照其垂直偏差規(guī)律,計(jì)算深基坑支護(hù)垂直度。設(shè)深基坑支護(hù)垂直度為,則其計(jì)算公式如下:(3)式(3)中:i為I20型鋼臨時(shí)支撐與地面接觸處垂直偏差取值范圍,通常以1個(gè)單位為標(biāo)準(zhǔn);n為深基坑支護(hù)垂直偏差中的分層數(shù)量;e為支撐雌桿擋墻的軸向剛度,N/m。結(jié)合上述計(jì)算公式,可得出深基坑支護(hù)垂直度。以垂直90°為標(biāo)準(zhǔn),對出現(xiàn)垂直偏差的部分進(jìn)行校正,保證深基坑支護(hù)呈現(xiàn)90°垂直,進(jìn)而確保深基坑支護(hù)的穩(wěn)定性。至此,完成深基坑支護(hù)施工。
4實(shí)例分析
4.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
為構(gòu)建實(shí)例分析,實(shí)驗(yàn)對象選取某深基坑工程,該深基坑的復(fù)勘項(xiàng)目表,見表1。該工程采用I20型鋼作為臨時(shí)支撐機(jī)構(gòu),簡易示意圖如圖1所示。首先,使用本文設(shè)計(jì)施工方法支護(hù)深基坑,通過馬歇爾穩(wěn)定度測試儀測得其深基坑支護(hù)施工穩(wěn)定度,記為實(shí)驗(yàn)組;再使用傳統(tǒng)施工方法支護(hù)深基坑,同樣通過馬歇爾穩(wěn)定度測試儀測得其深基坑支護(hù)施工穩(wěn)定度。本次實(shí)例分析選取的對比指標(biāo)為深基坑支護(hù)施工穩(wěn)定度,施工穩(wěn)定度越好證明其支護(hù)效果越好。
4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果
整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),見表2。通過表2可知,本文設(shè)計(jì)的施工方法深基坑支護(hù)穩(wěn)定度明顯高于對照組,可以實(shí)現(xiàn)對深基坑的穩(wěn)定支護(hù),具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值,值得大力推廣。
5結(jié)語
本文通過實(shí)例分析的方式,證明了設(shè)計(jì)施工方法在實(shí)際應(yīng)用中的適用性,以此為依據(jù),證明此次優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性。因此,通過本文設(shè)計(jì),能夠解決傳統(tǒng)深基坑支護(hù)施工中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處,主要表現(xiàn)為未對本次馬歇爾穩(wěn)定度測定結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn),進(jìn)一步提高馬歇爾穩(wěn)定度測定結(jié)果的可信度。這一點(diǎn),在未來針對此方面的研究中可以加以補(bǔ)足。與此同時(shí),還需要對建筑工程整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究,為提高建筑工程整體質(zhì)量提供建議。
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作者:李靜靜 單位:石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系