高层建筑深基坑支护设计探究

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高层建筑深基坑支护设计探究

刘强

北京市市政工程设计研究总院有限公司新疆分院 新疆维吾尔自治区 乌鲁木齐市 830000

摘要:近年来,我国经济在快速发展,建筑行业发展速度也在加快,越来越多的高层建筑工程项目投入建设。现代高层建筑工程项目建设中对地下空间开发、利用非常重视,致使我国深基坑设计与施工技术发展也取得了非常可观的成就。深基坑开挖支护施工专业性较强,涉及到的学科内容广泛。针对我国高层建筑深基坑支护设计与施工现状进行分析,其中存在着较多的不良问题,对高层建筑工程项目建设施工质量控制也造成了较多不良影响。

关键词:高层建筑;深基坑;支护设计

引言

高层建筑通常基础埋深偏大,以致往往需要在基坑开挖的过程中予以相应地支护与止水施工。尤其是对于地质水文情况复杂或毗邻构筑物、地下管线等情况时,更须加强相应地支护、降水等工作,从而有效规避因防护、处治不到位而致使邻近建筑基础沉降不均或基坑周边地下管线变形等情况出现。

1深基坑工程特性分析

深基坑支护结构的设计,必须深入分析了解深基坑工程的特性,才能做到有的放矢,设计出科学合理的深基坑支护结构设计方案。当前,我国的深基坑工程具有以下特点:一是施工作业具有地域差异性与多变性。深基坑工程可能是在平坦的土地上进行,可能在山区,也可能在街道。正是施工作业地域的变化性决定了所采用的支护方式的不一致,必须根据地形的变化选择安全有效的支护方法。二是深基坑工程中的支护是临时性的,它只是为了保障深基坑工程的顺利进行而设立的临时性支撑。这就意味着在设计支护结构时不仅要考虑安全性和稳定性,也要考虑等深基坑工程完毕后如何拆除的问题。三是深基坑工程的专业要求比较高。深基坑工程是建筑工程的基础,它对施工人员的要求相对比较高,需要施工前有专业的施工团队进行科学合理的设计,综合考虑各方面的因素,也需要在施工过程中,施工人员对方案充分认知和了解,做好各个施工细节,这样才能确保深基坑工程保质保量地完成。

2高层建筑深基坑支护设计

2.1支护结构设计

当前,深基坑支护设计及计算工作是建立在极限平衡理论基础上的,在实际的深基坑支护施工过程中,其受力情况较为复杂。大量实践证明,极限平衡理论计算出来的相关系数只能为深基坑支护结构设计提供参考,无法满足相关标准规范的要求。在基坑开挖过程中,起先土体处于平衡状态,然后不断松散、扩展,经过长时间的开挖,土体变松范围逐渐扩大,甚至出现土体变形。因此,提前做好设计计算工作,综合多种因素考虑支护结构设计,充分了解基坑周边土体作用,还原土体各类物理特性,合理取值,确保支护结构更为安全、稳定,在基坑开挖完成后,及时进行土体的原位测试与试验,获取更为精准的资料,积累相应经验,努力提升设计水平,降低事故隐患概率。

2.2运用信息技术对支护结构进行动态设计

在进行深基坑支护结构设计时要考虑多方面因素,以确保设计方案更为全面、更为安全、更易于施工,但是毕竟涉及的因素太多,所以难免有些细节是没法考虑周全的。所以运用当前的信息技术,对整个支护结构进行动态设计,运用计算机技术对施工作业进行虚拟性模拟。在模拟试验设计中,尽量遵从实际性原则,尽量还原支护结构所面临的环境,从而找出设计方案中没有考虑周全的问题,进而规避问题,并通过分析数据,了解设计方案中不够完善的地方,及时整改,保证工程的顺利运行。

2.3方案设计

某高层建筑项目根据拟建场地工程地质条件及水文条件,以及周边道路及地下管线情况,采用灌注桩悬臂支护,并结合桩间插缝高压旋喷桩帷幕止水。该项目深基坑设计深6.5m,地下室结构外边线与用地红线最小距离为7.5m,红线以外为施工便道,无管线标注。计算土层结构大致为杂填土2.5m、粉质黏土3.8m、淤泥质黏土1.3m、粉质黏土2.7m、粗砂3.4m、砾砂3.2m以及圆砾9.2m。

灌注桩悬臂支护:基坑采用灌注桩桩径1.1m悬臂支护、间距1.3m、桩长13m,桩间Φ700插缝高压旋喷桩,嵌固深度为2m,桩顶冠梁截面为1.2×0.9m。用该设计计算整体稳定安全系数为2.78,抗倾覆稳定安全系数1.86,桩顶位移36.3mm,地面沉降21mm,均能满足规范要求。

高压旋喷桩止水:由于本工程周边市政道路较多,若采取降水则势必会造成周边道路发生沉降,因此本项目采取止水措施。但本项目由于存在较厚的砾砂和圆砾层,故采取桩间插入高压旋喷桩悬挂式帷幕止水,桩径0.7m,桩长8.5m。

3深基坑支护结构施工要点

3.1现场施工

深基坑支护工程实施过程中涉及挖土、挡土、围护、防水等多个环节,任何环节的问题都会直接影响现场工程建设整体质量,甚至发生严重事故。施工单位需要严格依照施工标准流程、规范,制订科学的施工组织设计和技术方案,对各类施工要点进行有效的过程管控。避免现场施工过程中对周边建筑、环境产生不利影响。

3.2止水效果

深基坑支护施工过程中不可避免地会遭遇地下水问题,地下水位较高的区域,其危险程度较高。一般情况下,地下水来源于上层滞水、潜水、承压水、雨水及基坑周围的渗漏水,来源较为复杂。加之存在丰水期、枯水期的水位变化,在制订基坑止水方案时,要从深基坑工程的防降水以及排水方面进行综合考虑。结合地质勘探资料,深入分析地下水形成原因,了解深基坑周边环境,采用以堵为主、以抽为辅的处理方式,避免造成基坑周围土体与水体的流失。

3.3信息化管理

深基坑施工质量问题本质上就是基坑刚度和稳定性问题,即基坑支护结构是否出现形变、沉降、水平方向位移或倾斜,以及支护结构是否有裂缝以及基坑底是否产生隆起和变形,若发生这些问题将导致基坑支护结构施工存在问题。基坑支护结构信息化管理的主要手段,是安排专业施工监测人员对基坑现场及周围建筑物进行监测,根据基坑开挖期间监测到的基坑支护结构或岩土变位等情况,比照勘察、设计的预期性状,动态分析监测资料,全面掌握位移的大小、方向、变化频率,对照报警标准,预测下一阶段的动态变化,及时对施工中可能出现的险情进行预报,超过位移设定的预警值时,应及时采取有效的应对措施,确保工程安全。深基坑支护结构工程监测的主要内容有:支护结构顶部水平位移;支护结构沉降和裂缝;临近建筑物、道路的沉降、倾斜和裂缝;基坑底隆起等。

结语

总而言之,随着建筑行业的发展,特别是高层建筑的不断出现,在施工中必须进行工艺的创新。深基坑支护技术以自身的施工优势得到了业界的认可。高层建筑中的深基坑支护技术实施中,主要以其变形控制为原则,要根据施工经验,加强对常见问题的分析和控制。不断的进行支护结构的创新和研究。确保整个高层建筑中深基坑施工技术的可靠性和先进性。通过深基坑支护技术的应用,可以有效的实现空间的合理利用,为工程的施工质量打下良好的基础。

参考文献

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