建筑基坑工程施工技術(shù)研究論文
時間:2022-09-18 11:16:00
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摘要:在建筑基坑施工時,為確保施工安全,防止塌方事故發(fā)生,必須對開挖的建筑基坑采取支護(hù)措施,分析了當(dāng)前深基坑支護(hù)存在的安全問題,提出了深基坑支護(hù)設(shè)計中的注意事項和預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞:建筑基坑支護(hù)施工安全性
0引言
建筑物基坑支護(hù)與施工技術(shù)是一門從實踐中發(fā)展的技術(shù)。以前高層建筑物較少,一般建筑基坑大部分可采用放坡開挖或少量的鋼板樁支護(hù),基坑深度一般在5m以內(nèi)。因此,基坑側(cè)壁放坡或支護(hù)方法較簡單,工程事故較少。
近幾年來,高層建筑的迅速興起,促進(jìn)了深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展。但是,現(xiàn)在的城市建筑間距很小,有的基坑邊緣距已有建筑僅數(shù)十米、甚至幾米,給基礎(chǔ)工程施工帶來很大的難度。另外,原來的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論、設(shè)計原則、運算公式、施工工藝等,已不符合深基坑開挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際情況,導(dǎo)致一些基坑工程出現(xiàn)事故,造成巨大的損失。因此,深基坑支護(hù)的安全問題工程技術(shù)人員應(yīng)予以高度重視。
1深基坑支護(hù)存在的問題
1.1支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中土體的物理力學(xué)參數(shù)選擇不當(dāng)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的土壓力大小直接影響其安全度,但由于地質(zhì)情況多變且十分復(fù)雜,要精確地計算土壓力目前還十分困難,關(guān)于土體物理參數(shù)的選擇是一個非常復(fù)雜的問題,尤其是在深基坑開挖后,含水率、內(nèi)摩擦角和粘聚力三個參數(shù)是可變值,很難準(zhǔn)確計算出支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際受力。
在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中,如果對地基土體的物理力學(xué)參數(shù)取值不準(zhǔn),將對設(shè)計的結(jié)果產(chǎn)生很大影響。土力學(xué)試驗數(shù)據(jù)表明:內(nèi)磨擦角值相差5,其產(chǎn)生的主動土壓力不同;原土體的內(nèi)凝聚力與開挖后土體的內(nèi)凝聚力,則差別更大。施工工藝和支護(hù)結(jié)構(gòu)形式不同,對土體的物理力學(xué)參數(shù)的選擇也有很大影響。
1.2基坑土體的取樣具有不完全性在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計之前,必須對地基土層進(jìn)行取樣分析,以取得土體比較合理的物理力學(xué)指標(biāo),為減少勘探的工作量和降低工程造價,不可能鉆孔過多。因此,所取得的土樣具有一定的隨機(jī)性和不完全性。但是,地質(zhì)構(gòu)造是極其復(fù)雜、多變的、取得的土樣不可能全面反映土層的真實性。因此,支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計也就不一定完全符合實際的地質(zhì)情況。
1.3基坑開挖存在的空間效應(yīng)考慮不周深基坑開挖中大量的實測資料表明:基坑周邊向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩(wěn),常常以長邊的居中位置發(fā)生,這是以深基坑開挖是一個空間問題。傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計是按平面應(yīng)變問題處理的。對一些細(xì)長條基坑來講,這種平面應(yīng)變假設(shè)是比較符合實際的,而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以,在未進(jìn)行空間問題處理前而按平面應(yīng)變假設(shè)設(shè)計時,支護(hù)結(jié)構(gòu)要適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整,以適應(yīng)開挖空間效應(yīng)的要求。
1.4支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計汁算與實際受力不符目前,深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算仍基于極限平衡理論,但支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明,有的支護(hù)結(jié)構(gòu)按極限平衡理論設(shè)計計算的安全系數(shù),從理論上講是絕對安全的,但有時卻發(fā)生破壞;有的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)雖然比較小,甚至達(dá)不到規(guī)范的要求,但在實際工程中卻滿足要求。
極限平衡理論是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種靜態(tài)設(shè)計,而實際上開挖后的土體是一種動態(tài)平衡狀態(tài),也是一個土體逐漸松弛的過程,隨著時間的增長,土體強(qiáng)度逐漸下降,并產(chǎn)生一定的變形。所以,在設(shè)計中必須充分考慮到這一點。
2基坑支護(hù)施工的安全技術(shù)
保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全工作,除必須有合理的設(shè)計外,還需施工的密切配合,嚴(yán)格按設(shè)計要求精心施工。任何超挖都使得支護(hù)結(jié)構(gòu)超載工作,必然導(dǎo)致嚴(yán)重后果,因此,施工前應(yīng)嚴(yán)密組織,編制施工組織設(shè)計。
2.1基坑土方開挖應(yīng)在降水排水施工完成且運轉(zhuǎn)正常達(dá)到預(yù)期要求后方可進(jìn)行。基坑周圍地面應(yīng)采取防水、排水措施,避免地表水滲入基坑周圍土體和流入坑內(nèi)??觾?nèi)應(yīng)設(shè)置排水溝和集水井,及時抽除積水。
2.2基坑開挖應(yīng)連續(xù)施工,盡量減少無支護(hù)暴露時間,開挖必須遵循“自上而下,先撐后挖,分層開挖,嚴(yán)禁超挖”的原則。利用錨桿做支護(hù)結(jié)構(gòu)時,應(yīng)按設(shè)計要求,及時進(jìn)行錨桿施工,而且必須待錨桿張拉鎖定后方可進(jìn)行下一步開挖。
2.3坑邊不宜堆放土方和建筑材料,如不可避免時,一般應(yīng)距基坑上部邊緣不小于2m,棄土堆高不超過1.5m,并且不超設(shè)計荷載值。在垂直的坑壁邊距離還應(yīng)適當(dāng)增大。軟土地區(qū)不宜在坑邊堆置棄土。當(dāng)重型機(jī)構(gòu)在坑邊作業(yè)時,應(yīng)設(shè)置專門的平臺或深基礎(chǔ)等。同時,應(yīng)限制或隔離坑頂周圍振動荷載的作用。
2.4基坑挖土?xí)r,要做好挖土機(jī)械、車輛的通道布置,安排好挖土順序等,不得在挖土過程中碰撞圍護(hù)結(jié)構(gòu)。并做好機(jī)械上下基坑坡道部位的支護(hù)。
2.5采用機(jī)械開挖時,為保證基坑土體的原狀結(jié)構(gòu),應(yīng)預(yù)留150~300mm原土層,由人工挖掘修整?;娱_挖完畢后,應(yīng)及時清底驗槽并鋪設(shè)墊層,以防止暴曬和雨水浸刷破壞原狀結(jié)構(gòu)。如果基底超挖,應(yīng)用素混凝土回填或夯實回填,使基底土承載性能達(dá)到設(shè)計要求。
2.6基坑周邊設(shè)圍護(hù)欄桿和安全標(biāo)志,嚴(yán)禁從坑頂扔拋物體??觾?nèi)應(yīng)設(shè)安全出口便于人員撤離。所有機(jī)械行駛、停放要平穩(wěn),坡道應(yīng)牢固可靠,必要時進(jìn)行加固。
2.7配合機(jī)構(gòu)作業(yè)的清底、平整場地、修坡等施工人員,應(yīng)在機(jī)械回轉(zhuǎn)半徑以外工作:當(dāng)必須在回轉(zhuǎn)半徑以內(nèi)工作時,應(yīng)停止機(jī)械回轉(zhuǎn)并制動好后方可作業(yè)。
2.8土方機(jī)械嚴(yán)禁在離電纜1m距離以內(nèi)作業(yè)。機(jī)械運行中,嚴(yán)禁接觸轉(zhuǎn)動部位和進(jìn)行檢修:在修理工作裝置時,應(yīng)使其降到最底位置,并應(yīng)在懸空部位墊上墊土。公務(wù)員之家
2.9挖掘機(jī)正鏟作業(yè)時。其最大開挖高度和深度不超過機(jī)械本身性能的規(guī)定。反鏟作業(yè)時,履帶距工作面邊緣距離應(yīng)大于1.5m。
3深基坑支護(hù)設(shè)計中的注意事項
3.1徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計理念對于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計,國內(nèi)外至今尚沒有一種精確的計算方法,多數(shù)是處于摸索和探討階段,我國也沒有統(tǒng)一的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。土壓力分布還按庫倫或朗肯理論確定,支護(hù)樁仍用“等值梁法”進(jìn)行計算。其計算結(jié)果與深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際受力懸殊較大,既不安全也不經(jīng)濟(jì)。由此可見,深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計不應(yīng)再采用傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)荷載法”,而應(yīng)徹底改變傳統(tǒng)的設(shè)計觀念,逐步建立以施工監(jiān)測為主導(dǎo)的信息反饋動態(tài)設(shè)汁體系。這是設(shè)計人員需要加強(qiáng)科研攻關(guān)的方向。
3.2建立變形控制的新的工程設(shè)汁方法目前,設(shè)計人員用的極限平衡原理是一種簡便實用的常用設(shè)汁方法,其計算結(jié)果具重要的參考價值。但是,將這種設(shè)計方法用于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu),只能單純滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求,而不能保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度。眾多工程事故就是因為支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形而造成的。鑒于上述實際,在建立新的變形控制設(shè)計法時,應(yīng)著重研究支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制的標(biāo)準(zhǔn)、空間效應(yīng)轉(zhuǎn)化為平面應(yīng)變和地面超載的確定及其對支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響等問題。