市政工程基坑周围通常存在交通要道、已建建筑或管线等各种构筑物,这就涉及到基坑开挖的重要问题,即要保护其周边构筑物的安全使用。而一般的市政工程基坑支护大多是临时结构,投资太大易造成浪费,支护结构不安全又势必会造成工程事故。因此,如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的设计是基坑工程要解决的主要内容。
1 常见的基坑支护类型概述
1.1 钢板桩支护
这一支护类型中又分为两种:工字钢基坑支护与拉森钢板桩支护。首先,工字钢基坑支护针对的是砂粒粒径不大于100毫米的砂卵石,或黏质土、砂性土,这种方式不仅能够节省材料,从而降低工程成本,主要施工操作也比较简单,存在的缺陷是止水性效果不佳,在出现地下水位高于基坑底标高时,需要行进行基坑降排水处理。其次,拉森钢板桩支护相较于工字钢支护具有较大优势,不仅止水效果好,而且刚度强,施工简便,材料能反复使用,通常被应用于抗洪或地下隧道中,但因其施工噪音大,城市内部建设鲜少使用。
1.2 钻孔灌注桩
钻孔灌注桩是一种应用比较早的支护方式,它主要是在现场进行机械钻孔,并将预制的钢筋笼放置于桩孔中,再进行混凝土灌注成桩,这一方式被广泛应用于高层建筑中。
1.3 地下连续墙
地下连续墙是一项由国外引进的施工工艺,它主要利用各种挖槽设备,在地下通过特制泥浆的保护作用下,挖出窄而深的沟槽,并在沟槽内放置钢筋笼,然后进行混凝土浇筑,由此形成一道具有防渗挡土功能,且具有一定承重能力的连续地下墙体,因基施工噪音小,防渗漏性能良好,施工工期短,被广泛应用于大型基坑工程中。
1.4 SMW工法
这一工艺是上世纪七十年代由日本发明的,主要是利用多轴型钻探搅拌机,钻掘切削土体,达到预设深度后,水和泥浆会随着提钻过程喷出,并与地基土搅拌混合,在水泥混合物凝固前将H型钢材插入,形成具有一定强度、刚度,而又连续完整、无接缝的地下连续墙体,这一施工方法周期短,对环境影响小,而且止水性能较好,被广泛应用于地下建筑工程中。
2 市政工程基坑支护结构的选型
在基坑开挖的过程中对其进行支护的主要目的就是为了保证期稳定性,同时还能对周围的结构以及地下管线起到一定的保护,便于之后的工作顺利进行。而对其类型进行合理选择,是进行设计的首先工作。在选择的过程中要结合项目所在地周围的实际情况以及自身的特点等因素综合确定。安全性是其最为核心的部分,不仅仅要保证在开挖阶段不产生事故,也要有效的保证周围其他建筑物的使用安全。而在设计的过程中还应当兼顾其经济方面的因素,不仅仅指的是其造价,好包括对于施工工期以及安全等多个方面的综合经济效益。笔者通过多年的设计经验认为,当周围环境较好又没有比较重要的建筑物时,就可以采用放坡或者放坡结合钢板桩型式支护;而当周围的环境比较恶劣或者项目所在地周围有比较重要的建筑物以及管道设施的时候,就可以使用一些比较刚性的支护形式,从而对其水平位移进行控制。而当周围环境要求特别严格的时候,就可以使用地下连续墙的方式对其进行支护工作。
3 市政工程基坑支护结构的设计要求
在对基坑支护结构进行设计的时候,要按照其破坏可能造成的结果进行良好的分级。可以按照后果十分严重,后果一般以及不严重将其分为一级、二级以及三级。同时其作为一个整体,其不但在强度上要满足要求,在稳定性以及变形方面也同样要满足要求,即规范规定的满足承载力极限状态以及正常使用极限状态的相关要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于基坑来说,承载力极限状态指的就是支护整体结构发生破坏,而导致基坑整体出现了失稳的情况,而正常使用极限状态指的就是由于自身或者周边土体的变形过大的时候,影响了其正常的使用。
市政工程所在的地区往往都在城市之中,所以对其变形方便的要求十分的严格。如果支护结构在侧向力的作用下发生了比较大的水平位移的话,那么周围的地势肯定将会出现下沉,严重情况下还会使得周围的其他建筑物表面出现裂缝。而如果变形量超过极限范围之后,就会导致建筑物出现倒塌的情况或者管道断裂。所以笔者建议在日常设计的过程中要采取积极有效的措施对其变形量进行有效的监督,一旦出现超过极限值的情况,就必须对其采取一定的措施进行加固。
4 基坑支护结构的施工处理措施
4.1 钢板桩、钻孔桩和喷粉装备施工
基坑施工过程中,需要击打工程桩,这样一来就会引发震动,使土质受到挤压,导致高层建筑施工受到影响,因此需要在工程桩施工前击打附近一侧的钢板,并在击打处理之后中,在其背后设置排水沟。对于钻孔桩进行施工处理时,与工程桩不同,需要在施工后进行击打处理,这是钻孔桩主要的施工方式,而且还要依照进度在基坑支护施工设计的不同阶段插入喷粉桩。
4.2 挖土施工及支撑施工
首先,在制作第一层支撑的过程中,不仅要保证钻孔桩的安全完成,还要让渣土深度达到一定的指标,可以将准石粉作为支撑面的填充物进行一定厚度的铺垫,这一方式在应用的过程中,既要保证机械设备不被损坏,还要考虑运行车辆的支撑力度。其次,在第一层支撑完成后,开始进行第二层支撑的制作,而且还要在前一次数据计算的基础上,规划出最为安全的挖土深度,进行大面积的土方开挖工作,而且需要根据实际的基坑支护工程进行综合结果的分析,在靠近建筑物的一侧设置钢板桩的范围与坑比,还要有具体的挖土深度数值,为了增强土坑的能力,需要在附近钢板桩处预留土台,这可保障钢板桩的安全使用性能,还能促进机械挖土的快速、有效地施工进程,提高设备的利用率,经过实践验证,这对实际的工程施工有一定帮助,而且是一种行之有效的指导方式。最后,第二层支撑必须在挖土2d之后才能进行,如果超过了这一时间,将影响支护结构的安全使用性能,而且必须在桩承台施工全部结束后,用石粉与石渣进行基坑回填,在确保基坑的第一层支撑深度恢复后,再拆除第二层支撑,并进行土质回填。
4.3 钢板桩的回收及降排水的处理
基坑支护结构设计中需结合运用排水沟与集水井来设置基坑外部的排水结构,尽管钢板桩和喷粉桩都有较强的搞渗功能,但为了有效避免雨水与少量渗水的含水量对基坑开挖带来的影响,可以通过在基坑底部的四周搭建8个砖砌的井壁通过砖缝输水。而且还要注意井底的标高不要高于施工面,排水方式要采用纵横链接方式的,并需要在井内设置潜水泵。
5 结语
市政工程的坑支护结构属于临时性的搭建结构,如果投资过大,会造成不必要的浪费,但支护结构不安全,又将给工程带来一定的安全隐患。因此需要针对基坑工程的支护结构特点进行科学、合理、安全的选择与设计,保证工程建设的顺利进行。
参考文献
[1]李美玲.市政工程常用基坑支护结构类型及设计[J].低碳世界,2017(04):109-110.
[2]张丹.台州某工程深基坑支护设计[D].石家庄经济学院,2015.
[3]于贵.桩锚支护与帷幕止水组合结构在深基坑工程中的应用研究[D].吉林大学,2016.
论文作者:王丽梅
论文发表刊物:《红地产》4月
论文发表时间:2019/1/2